邊緣計算，讓能源更“智慧”

　　11月17日，兼任國家能源委員會主任的李克強總理主持召開國家能源委員會會議，審議通過《能源發展“十三五”規劃》，給能源行業的調整升級吹響了號角。在這號角聲里，一個看起來不為人所熟悉的新興行業——邊緣計算，已然聆聽到了機遇的召喚。未來它在行業數字化中的應用，將使能源產業變得更“智慧”。

　　《能源發展“十三五”規劃》明確，“十三五”前三年原則上不上新的煤炭、煉油項目，而煤電、煤化工的核準“冰凍期”則是前兩年，全國煤電裝機規模力爭控制在11億千瓦以內。同時優化風電、光伏的布局，力爭用兩年時間將棄風、棄光率控制在5%左右的合理水平。在此之下，水電、核電成為補齊結構短板的新發力點，將超前規劃、適度加大開工規模。

　　李克強指出，能源生產既要優存量，也要拓增量。能源消費要抓好總量和強度雙控制，聚焦工業、建筑、交通等重點領域切實推進節能減排，通過淘汰落后產能、加快傳統產業升級改造和培育新動能，提高能源效率，推動形成注重節能的生活方式和社會風尚。

　　企業如何能在新一輪大浪淘沙中巋然不動甚至逆流而上，主要看三點：是否夠快，是否夠省，是否夠安全。也即企業生產運營效率是否夠高，成本節約是否夠多，本質安全能否得到保障。這三個方面要實現，數字化轉型是必經之路。而數字化轉型要實現，邊緣計算是不可或缺的一環。

　　產業升級路在何方：數字化轉型

　　2014年以前，傳統能源產業一片安樂景象。雖然新能源產業已然嶄露頭角、兩化融合的概念也不時被提起，但是表面上的繁花似錦掩蓋了一切隱疾。然而，從2014年6月開始，國際原油價格一路下跌，像導火索一樣引燃了產業變革風暴，僅僅數月便重創了傳統能源產業格局。許多人在問：傳統能源產業的出路在哪里?

　　我們不妨先看兩個案例。

　　甲：九江石化是一個有著35年歷史的老廠，也曾是中石化集團中效益排名倒數的“差生”。上世紀90年代后期大化肥項目投產后就連年虧損，最多的一年虧損19億元。這樣一個1噸原油只能煉出75%的成品油、檢測人員判斷設備溫度都要憑經驗用手摸的企業，如何扭虧為盈呢?

　　乙：非洲第一大經濟體尼日利亞近年來在能源發電、輸電、配電和可再生能源四個領域進行重點投資。作為該國主要電力服務商，配電公司IKEJA Electric卻時常面臨著竊電監管難(20%用戶曾竊電)、線損高(達40%以上, 遠高于歐美8%)、電費收繳難(繳費周期長達3~4個月)、拖欠嚴重等挑戰，且主要依賴人工抄表，難以處理核算、報障、投訴等業務。如何強化監管呢?

　　實際上，上述兩個案例的問題都得到了較好的解決。

　　九江石化通過智能工廠建設，勞動生產率提高10%以上，操作平穩率提高5.3%，操作合格率從90.7%提升至100%。噸原油除成品油率提高到82%，產出率提升7個百分點。管理效率也大幅提升，與2010年比，在裝置不斷增加、煉油能力翻番的情況下，員工總數、班組數量、外操室數量分別下降12%、13%和35%。如今的九江石化已經躍升為中石化沿江企業的第一名，2015年利潤108億，實現了突破百億的目標。

　　而IKEJA Electric通過部署華為的智能抄表(AMI：Advanced Metering Infrastructure)解決方案來提升能源使用效益問題。方案部署后，日抄表成功率達到100%，實現抄表業務的實時雙向通信;線損從45%降低到14%，繳費用戶增加，電費回收大幅提升，資金回籠周期從3~4個月降為0個月;用戶滿意度也大幅提高。

　　能源行業發展的新動力在哪兒呢?答案呼之欲出：數字化轉型。

　　云時代的新問題：分擔大數據

　　目前，互聯網、物聯網、大數據、云計算等信息化技術正與工業化深度融合，新的商業模式也在不斷興起，帶來生產效率的大幅提升。物聯網技術產品已進入數字油田、智能電網、工業監測等多個能源領域，使能源行業的發展變得越來越“智慧化”，從而大大提高效率。

　　以油氣行業為例，通過應用物聯網技術，對油田生產數據實現自動化采集，可以大幅減少人力，實現油氣田智慧化運營。通過傳感網絡的全面覆蓋，油氣井與管網設備的自動化控制，可以實現天然氣全網自動平衡與智能調峰。利用信息技術，實現煉化、配送、油庫管理、加油站管理的最優方案，提升煉化的智慧化水平。通過互聯網+銷售+便捷支付，可以大幅度提升銷售效率。

　　然而，新的問題出現了。在大數據時代，所有數據都依靠云數據中心統一處理的話，會給云端帶來很大的壓力。誰來分擔大數據呢?邊緣計算的概念由此提出。

　　想象一下這樣一個場景：一個智能工廠，它的許多生產設備設施通過網絡連接到云平臺，通過云平臺的調度和指揮，按照優化后的指令進行生產?？墒?，如果斷網斷電了怎么辦呢?實際上，當工廠里很多設備組成網絡之后，有些功能是通過云平臺控制，有些功能則是在本地設備就可以自動決策的。本地決策設備所執行的，就是邊緣計算的功能。

　　舉個通俗一點的例子：手如果碰到了燃燒的火焰，會立刻下意識地縮回，然后大腦才意識到手碰到了火，產生后續應對這個事件的應對。邊緣計算功能就類似于這種“下意識”的存在。而按照目前的云計算模式，整個過程則是：手碰到火，將灼痛感傳到大腦，大腦做出縮手的反饋并將指令傳達到手，最后手縮回。這個處理過程，顯然要比人體實際的反應要慢，還會因為時間的滯后造成更大的灼傷。

　　對物聯網而言，如果邊緣計算技術取得突破，那么許多控制將通過本地設備實現而無需交由云端處理反饋，其處理過程也將在本地邊緣計算層完成。這無疑將大大提升處理效率，同時大大減輕云端的負荷，由于更加靠近用戶，還可為用戶提供更快的響應，將用戶需求解決在邊緣。

　　邊緣計算的應用：從效率到安全

　　IDC在日前發布的《中國制造業物聯網市場預測2016-2020》報告中預計，未來兩年，中國制造業物聯網平臺競爭將日趨激烈，邊緣計算將成為下一熱點。

　　隨著物聯網終端的大量部署，物聯網產生數據將呈現幾何式的增長，通過分散的終端設備和物聯網網關進行數據過濾和處理，將是制造業物聯網應用的重要發展方向。同時，數據將逐漸成為企業的重要資產，邊緣的智能化，將在網絡或者數據中心出現異常時，保證數據的安全，幫助企業規避風險。有理由相信，邊緣計算的興起，將為能源行業的數字化轉型插上更強有力的翅膀。

　　目前，邊緣計算已經在公共基礎設施能效管理、智慧能源、智能制造等領域有了成功應用的案例。以路燈為例，全球有3.52億盞路燈，傳統照明能耗巨大，運維管理成本高，能源浪費嚴重，不符合智慧城市的建設潮流。而在華為承接的捷克路燈改造項目中，邊緣計算技術的應用，使節能效率達到80%，運營成本降低90%。

　　在能源裝備智能化過程中，邊緣計算技術的應用也不可或缺，不僅可以提高生產效率，而且有助于裝備維護。有數據顯示，如果全球油氣行業應用IT技術將泵的性能提高1%，原油產量每天就能增加50萬桶，從而每年為行業增加190億美元的額外收益。依靠預測性維護，企業還可避免不必要的事故，確保生產正常進行。油氣勘探和生產企業阿帕奇公司正以此預測油泵故障，以最大程度減少生產損失。

　　邊緣計算不僅能夠帶來效率的提升，還有望幫助企業實現本質安全。過去，企業在安全上更多強調的是強化管理和責任。但在智能工廠時代，自動化水平越高，安全風險也就越大，單純倚重人的責任意識和管理是無法保證本質安全的。企業必須把安全對責任、管理的依賴轉向對技術的信任。

　　物聯網技術在油氣管道的安全管理上發揮了重要作用，將物聯網技術應用于油氣管道設計、建設、運營、維護和管理的全過程，有利于促進管道的完整性管理和失效控制，提高管道運行的安全性和經濟效益。而通過邊緣計算技術的應用，能夠使各生產環節的反應速度相比單一云端控制更快。

　　以九江石化為例，其各種煉化設備和管道布局復雜，管道一旦破裂將造成有毒物質泄漏甚至爆炸。利用物聯網技術進行智能化改造后，監控中心通過對數據進行分析，進行預防性維護，可有效降低工作量，提升反應速度。專業終端集成模組可以自檢測，保障安全。

　　技術推廣的需要：概念、伙伴和組織

　　目前，邊緣計算正在逐步興起，人們對邊緣計算的理解和認識還有待進一步深入和拓展，邊緣計算的大規模應用尚未展開。對能源行業而言，一方面，概念的普及需要加強;另一方面，企業要懂得如何尋找一個好的合作伙伴。

　　就筆者近年來的走訪情況來看，許多企業雖然希望搭乘信息技術的快車，通過數字化改造實現效益的提升，但是他們既不清楚數字化包括什么，也不清楚怎樣才能達到數字化的目的，更不知道該如何具體實施。

　　這從一個側面說明，我國能源行業智能化轉型升級之路剛剛起步，包括邊緣計算在內的一些概念的普及和理念的推廣尤為重要。企業老總畢竟不是信息技術專家，他們對成熟技術的應用或許比較熱衷，但對前沿信息技術的理解和接受常常要慢半拍。這就需要政府、規劃部門、解決方案提供商、專家學者以及能源企業一起搭建邊緣計算在能源行業的一體化應用對接平臺，為行業可持續發展提供新動力。

　　同時，數字化轉型無法一蹴而就，任何一套系統建成后都需要持續不斷地優化和完善。因此企業在數字化轉型進程中，在明確戰略目標后，首先要在解決方案提供商中選擇一個志同道合的戰略合作伙伴。這一點是許多在智能化建設方面有經驗的企業老總的共同心聲。

　　一個優秀的合作伙伴有哪些特質呢?一位企業老總曾說過：“我們對合作伙伴的期待是，他不僅要有自主核心技術、好的產品和服務，還要有可持續發展能力，更重要的是要與我們有相同或相似的企業文化與發展理念，可以與我們結成長期戰略合作伙伴關系，而不應僅是一個產品供應商?！?/p>

　　另外，對邊緣計算本身而言，目前業內在技術領域需要更多的交流，未來也勢必需要統一的行業規范和標準。而這些東西目前仍然缺失，如果沒有這些，邊緣計算就很難形成一個獨立的行業。同時，邊緣計算技術的迅猛發展，也迫切需要一個行業組織來承擔這些工作，并在邊緣計算技術的大規模應用推廣中扮演組織者的角色，在業內政產學研合作中充當橋梁和紐帶。

　　據悉，華為、中國科學院沈陽自動化研究所、中國信息通信研究院、英特爾、ARM和軟通動力六家單位聯合倡議，即將成立邊緣計算產業聯盟(Edge Computing Consortium，ECC)，以全面促進產業深度協同，加速邊緣計算在各行業的數字化創新和行業應用落地。有理由相信，在不遠的將來，能源企業將有更多的好伙伴出現。作為傳統產業數字化轉型的重要抓手，邊緣計算將在打造“智慧能源”的道路上畫出動人的風景。