制圖:臺禹微 阮鈺
1 能源互聯網是推動能源革命的重要戰略支點
構建以系統扁平化、設備智能化、能量互補化、供需分散化等為主要特征,能夠實現個性化能源定制,提高用戶用能體驗的清潔、高效的能源互聯網,將作為開啟我國能源革命的重要戰略支點,為我國能源產業帶來一場貫穿消費、供給、技術、體制的鏈式革命。
當前,以“互聯網+”和“智能化”為主要特征的全球新一輪產業革命正在孕育興起,先進信息技術及互聯網理念與傳統產業的不斷融合,推動著新業態的產生與發展,為相關產業帶來了前所未有的發展機遇。隨著我國經濟發展進入“新常態”及資源環境約束的持續趨緊,能源產業急需探尋新的發展模式。習近平總書記和李克強總理分別主持召開中央財經領導小組第六次會議和新一屆國家能源委員會首次會議,提出了“推進能源消費、供給、技術、體制革命和全方位加強能源國際合作”的能源工作總要求,明確了“節約、清潔、安全”的能源戰略方針,為當前及今后一個時期我國能源工作指明了方向。
構建以系統扁平化、設備智能化、能量互補化、供需分散化、數據透明化、信息對稱化、交易自由化為主要特征,能夠實現個性化能源定制,提高用戶用能體驗的清潔、高效的能源互聯網,將作為開啟我國能源革命的重要戰略支點,為我國能源產業帶來一場貫穿消費、供給、技術、體制的鏈式革命。
首先,能源互聯網建設能有效支撐能源消費和供給革命。我國現有能源結構以化石能源為主體,新能源和可再生 能源比例偏低,能源產業發展日益受到生態環境的制約。依托于能源互聯網這一技術平臺,實現傳統能源與可再生能源協同發展,實現能源點對點自由交易,解決集中式與分布式可再生能源消納問題,從而提高可再生能源在能源結構中的比重,推動能源消費中的“兩個替代”,提升用戶用能體驗,構建清潔、高效的能源供需新模式,為能源消費和供給革命提供重要支撐。
其次,能源互聯網建設能有效支撐能源技術和體制革命。當前我國能源技術創新和體制創新已進入深水區,能源互聯網的構建,能夠為一次、二次能源的傳輸、配送、轉化及利用提供技術支撐,為不同類型分布式能量單元、儲能、電動汽車以及相關負載設備提供并網接口,為市場中各參與主體創造一個基于能源開發與消費的開放、靈活信息交互和創新平臺,從而顛覆了能源行業自上而下的傳統結構,形成扁平化的行業新格局。這個過程將有效引導各類技術創新要素集聚,產生萬眾創新的“聚變效應”,并為能源體制創新源源不斷地提供新思想、新動力,最終推動能源生產力和生產關系革命。
2. 關于能源互聯網的總體構想
電力具有的高效、快速的傳輸性質,較高的能源轉化效率以及在終端能源消費中的便捷性,決定了智能電網將成未來我國能源互聯網中的資源配置中心,是實現能源互聯、能源綜合利用的紐帶和核心。
從目前的認識來看,信息雙向流動和數據交互將在未來的產業組織中占據越來越重要的位置,傳統自上而下的剛性組織架構將被靈活的、適應性更強的扁平化組織取代,而互聯網的出現為這種扁平化組織結構提供了充分的技術支撐。構建能源互聯網的基本邏輯是:將開放、對等、共享、互聯的互聯網理念融入能源體系,通過互聯網技術、先進控制技術等技術手段逐步消除各類能源網絡之間的隔離性以及能源供應體系中的供需界限,打破相對封閉的行業格局。鑒于此,能源互聯網形態至少應包含以下元素:一是泛能源系統。即煤、油、氣、熱、電等一、二次能源協同發展,以用戶用能體驗為核心,打通相關能源品類之間的轉化通道,并突出各類能源之間的“可替代性”,為實現“兩個替代”奠定基礎。二是扁平化系統。即推動信息與能源基礎設施高度融合,通過信息技術實現供能、輸能、用能等各環節的協調優化,打破能源產業傳統的供需界限,并推動不同體量的能量單元具有平等的市場地位。三是開放式系統。有兩層含義:一方面,開放的體系結構,可實現可再生能源、儲能、電動汽車以及相關用能裝置的“即插即用”;另一方面,開放的商業形態,能量流、信息流、價值流三流自由雙向交互,有效聯結能源生產和消費,信息指導能量,能量提升價值,并衍生出各具特色的商業形態。
能源互聯網的主要功能至少應包含以下幾個方面:一是提升能源利用效率和資源配置水平。能源互聯網將最大程度地促進多類型能源互聯、互通、互補,推動能源供需協調互動,實現輕資產增量對重資產存量的盤活,并更好地促進能源市場發展,促進能源回歸商品屬性,從而提高整個系統的能源利用效率和資源配置水平。
二是提升能源系統的清潔低碳發展水平。基于能源互聯網平臺,集中式和分布式可再生能源、儲能設備以及負載設備能夠無差別對等互聯,系統對可再生能源的消納能力將大幅提升。此外,互聯網技術及思維與傳統化石能源產業融合,將有力提升傳統化石能源開發利用的精細化程度,從而大大提升系統的清潔低碳發展水平。
三是提升能源行業管理精細化水平。基于能源互聯網平臺,能源生產、傳輸、交易、消費等信息和數據能實時產生、記錄和分析,為能源統計預測,能源規劃、能源市場監管和能源安全監管提供數據分析基礎,從而提升能源行業管理的科學化和精細化水平。
四是提升用戶用能體驗和效益。能源互聯網可實現自下而上能量自治單元之間的對等互聯,每一個能源的消費者,同時都可以是能源的生產者。此外,用戶可基于能源互聯網平臺,對用能設備進行精細化管理,提升用能效益;同時,各類參與主體可進行點對點的能源自由交易,增加用戶對能源的自主選擇權,提升用能體驗。
五是提供一個基于能源開發與消費的開放式創新平臺。互聯網技術為能源產業注入充足的信息對稱性和系統透明度,為能源系統內的參與者提供了一個基于能源開發與消費的開放式創新平臺,并為各類參與者提供了平等的參與機會和創新舞臺,將促使每一個參與者將創造性發揮到極致并形成“聚變效應”。
3. 智能電網是能源互聯網的基礎支撐平臺和資源配置中心
(一)智能電網的發展過程隨著電力電子技術、通信技術、自動控制技術以及“大數據”技術的發展,智能電網的內涵也不斷得到深化,從最早強調電網自動控制與保護,逐步發展到注重網絡信息流的價值以及電網中能量流與信息流的整合。簡單來講,目前對于智能電網的定義就是將ICT技術、自動遠程控制技術和先進的輸配電基礎設施高度集成而形成的新型電網結構,其已經具有以下幾點特征:第一,系統自愈性。智能電網具有先進監測與控制設備,能夠實現自動故障檢測,對網絡中突發情況做出反應,隔離故障器件或者局部網絡,實現網絡的快速重構以及各局部網絡的孤島與并網運行狀態的平滑切換,保證系統內正常的電力供應。
第二,兼容開放性。智能電網具有靈活的網架結構,能夠接納各類型發電設備、儲能設備的柔性接入,能夠為集中式以及分布式可再生能源并網提供技術支撐。
第三,交互可視性。智能電網的交互可視性主要體現在:一方面,能夠使用戶直觀地了解系統運行以及自身用能情況,從而更好地協調需求側與供應側資源互動優化;另一方面,信息的實時交互能夠使系統與電力市場實現無縫對接,豐富電力市場的參與主體,更好地發揮市場在促進資源優化配置方面的作用。
(二)智能電網與能源互聯網的對接與整合電力具有的高效、快速的傳輸性質,較高的能源轉化效率以及在終端能源消費中的便捷性,決定了智能電網將 成未來我國能源互聯網中的資源配置中心,是實現能源互聯、能源綜合利用的紐帶和核心。智能電網作為未來電力系統重要技術支撐已經具備了能源互聯網一些特征,在智能檢測、智能表計、自動控制、電力電子、數據處理、信息交互等多個層面為能源互聯網的發展提供了一定的技術基礎。
首先,智能電網在用戶側的AMI系統要向雙向、智能、多能源計量(冷、熱、氣、水、電)以及多功能方向發展,能夠與能源互聯網中多能源互聯相銜接。一方面,借助于互聯網技術、“大數據”與“云計算”技術對AMI系統的通信模塊和數據管理模塊進行升級,增強其數據吞吐處理能力以及信息實時交互功能。
能夠對用戶各類型能源消費數據和用能相關數據(比如溫度、濕度、日照強度等)進行實時收集,能夠實現系統運行情況以及市場交易情況的實時信息交互。另一方面,與智能控制終端相互整合。能源互聯網中AMI系統應具有通用的數據接口,能夠與可再生分布式電源、分布式儲能、智能用能設備、移動智能終端進行數據交互,承擔用戶側數據管理與控制中樞功能,方便為用戶提供涵蓋水、熱、氣、電等多類型能源一體化消費方案,是實現能源互聯網中需求側綜合能源管理的重要技術支撐。
其次,在能源供應與輸配環節,智能電網通過先進的電力電子、自動控制、交直流柔性輸電等技術能夠實現電力網絡的自動故障檢測、隔離與修復,網絡的快速重構,能夠保證各類分布式電源、分布式儲能以及電動汽車的安全接入。智能電網在智能變壓器、集中式與分布式可再生能源發電和運行技術、儲能技術以及超導技術等方面的技術 積累,使得其能夠為能源互聯網中各層級的能量管理系統、能源路由器等關鍵技術的研發提供一定的技術基礎。能源互聯網是多能源網絡的耦合,未來能源互聯網中的能源供應與輸配網絡,不僅要考慮電力網絡的運行控制,還需要考慮其他能源網路的優化協同,包括各類一次能源的互補協同控制,各類型能源轉化,多類型能源網絡協同優化運行等相關技術解決方案。智能電網需要為各類型能量單元提供具有高度兼容性的并網接口,從而更好地發揮在能源互聯網中的資源配置中心和基礎支撐平臺作用。
(三)能源互聯網推動智能電網的外延與發展能源互聯網是一個泛能源體系,其建設將會使得各類型能源供應與輸配網絡得到整合和延伸,實現各類能源的互聯共享,是對現有能源供需結構的顛覆性革命及傳統能源行業觀念的根本性變革。一方面,能源互聯網中一次與二次能源最優轉化技術,廣義 “源—網—荷—儲”協調運行技術以及基于互聯網技術的能源市場綜合運行、綜合控制、綜合交易以及針對用戶的綜合能源服務將最大程度地發揮智能電網在 “源—網—荷—儲”協調控制以及優化資源配置方面的技術潛能,同時也使得智能電網的范圍和內涵得到擴展,向著智能綜合能源網絡的方向發展。另一方面,能源互聯網建設過程中,“大眾創業、萬眾創新”互聯網思維將為智能電網的建設營造更為開放的環境,依托于智能電網,將會衍生出更多的商業模式和附加價值,從而豐富了建設參與主體,推動智能電網以及能源互聯網的發展。
4. 我國能源互聯網發展的政策建議
能源互聯網建設是一項復雜的系統工程,不僅涉及大量相關高新技術的攻關與集成應用,也需發展與之配套的宏觀政策及相應的市場機制。為此,提出以下建議:開展能源互聯網頂層設計、能源互聯網關鍵技術攻關、能源互聯網試點示范,同時研究制定能源互聯網標準體系。
能源互聯網是助推我國能源革命的“下一個風口”,是近一個時期我國可能領先世界的為數不多的幾個領域之一。能源互聯網建設是一項極為復雜的系統工程,不僅涉及大量相關高新技術的攻關與集成應用,也需發展與之配套的宏觀政策及相應的市場機制。為此,提出以下建議:一是開展能源互聯網頂層設計。從我國能源革命的實際需求出發,立足世界能源技術及互聯網技術發展前沿,研究制定我國能源互聯網發展指導性文件,明確我國能源互聯網建設的指導思想、基本原則、目標定位、重點任務及相關保障措施,充分調動能源、信息等相關行業資源,營造大眾創業、萬眾創新的良好生態,有序推進能源互聯網的研究與建設工作。
二是開展能源互聯網關鍵技術攻關。
立足我國能源產業發展現狀和現有信息、控制等技術發展水平,研究設立能源互聯網技術創新專項,有針對性地支持建設若干能源互聯網技術創新平臺,圍繞能源路由器、智能供能、智能用能、能源電商交易、智能能效服務等一批關鍵技術開展集中攻關,盡快突破制約我國能源互聯網建設的重大技術瓶頸。
三是開展能源互聯網試點示范。基于我國現有基礎,選擇具有代表性的地區支持開展各具特色的能源互聯網示范項目建設,發展相應的市場機制和商業模式,建設一個基礎設施智能化、生產消費互動化、信息流動充分化的區域能源互聯網絡,協同解決能源供應、能源消費、能源安全、環境治理、資源利用等關鍵問題,為我國能源互聯網的推廣積累經驗。
四是研究制定能源互聯網標準體系。
建立統一的標準規范是推動我國能源互聯網建設的關鍵環節,也是能源互聯網實現多能源互聯以及信息實時交互的根本保障。建議相關政府部門盡快組織能源、信息等行業力量,依托現有電力、油氣、煤炭、互聯網等相關標準體系,整合形成我國能源互聯網體系框架,并持續優化形成開放的能源互聯網標準體系。來源: 中電新聞網