打破能源系統(tǒng)壁壘 能源互聯(lián)網(wǎng)助力能源自由

編者按

“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源，即“能源互聯(lián)網(wǎng)”是近幾年能源行業(yè)不斷探索的領(lǐng)域。今年4月底，入選國家能源局首批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目迎來“驗(yàn)收大考”。截至目前，驗(yàn)收工作尚未結(jié)束，各能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目有經(jīng)驗(yàn)，有波折，在技術(shù)和落地項(xiàng)目上各有特色，依然在探索中前行。本報(bào)將持續(xù)關(guān)注能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，并調(diào)研相關(guān)項(xiàng)目的進(jìn)展情況。

人類的能源利用歷史可以追溯到100多萬年前的鉆木取火，而化石能源的大規(guī)模利用卻是從17世紀(jì)末發(fā)明蒸汽機(jī)以后才開始的。以當(dāng)前的能源消耗速度，全球化石能源最多只能維持兩三百年。在人類利用能源的歷史長河中，五六百年的化石能源史僅是滄海一粟，在可預(yù)見的未來，可再生能源可能會(huì)替代化石能源開啟人類能源史的新篇章。反觀目前的能源系統(tǒng)，人類社會(huì)對(duì)化石能源的過度依賴衍生出了集中式的能源管理體系，使其具有天然的壟斷性和利益的獨(dú)占性。構(gòu)建用戶主導(dǎo)的以綠色低碳清潔能源為載體的自下而上的分布式能源體系，實(shí)現(xiàn)各種能源形式的區(qū)域綠色生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和消納，有望實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)模式的升級(jí)。

“自能源”終端樞紐打破能源系統(tǒng)壁壘

能源樞紐是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，通過打造能源樞紐可以實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)、供熱網(wǎng)絡(luò)和天然氣網(wǎng)絡(luò)之間能源流、信息流和業(yè)務(wù)流的轉(zhuǎn)換與對(duì)接。然而，考慮到能源轉(zhuǎn)換設(shè)備效率對(duì)能源利用率的影響、跨網(wǎng)信息交互技術(shù)以及全網(wǎng)信息公開造成的信息安全問題、能源交易機(jī)制不同帶來的系統(tǒng)優(yōu)化問題、不同能源時(shí)空尺度差異導(dǎo)致的能源調(diào)度問題和結(jié)算體制不同引起的利益分配問題等，由傳統(tǒng)能源企業(yè)資源、利益的高度集中產(chǎn)生的電-熱-氣網(wǎng)間壁壘短期難以有效打破，在能源網(wǎng)側(cè)建立能源樞紐實(shí)現(xiàn)多種能源轉(zhuǎn)換短期難以大規(guī)模推行。

由終端用戶主導(dǎo)的“自媒體”的爆發(fā)導(dǎo)致了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的跨越式發(fā)展，產(chǎn)生了很多新的業(yè)態(tài)，這一成功案例也可以推廣到能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初期，我們可以主動(dòng)將多能源互聯(lián)節(jié)點(diǎn)下沉到用戶端，在終端實(shí)現(xiàn)多種能源的轉(zhuǎn)換，這類具有能源樞紐特點(diǎn)的能源終端被定義為“自能源”。自能源作為能源互聯(lián)網(wǎng)的能源終端，是由多種能源耦合而成的小型能源自治區(qū)域，具有全雙工、分布式、對(duì)等化和智能化的重要特性。以終端樞紐打破不同能源系統(tǒng)壁壘，首先要在研究自能源的優(yōu)化控制方法和智能算法的基礎(chǔ)上，融合能源路由技術(shù)、多能源存儲(chǔ)技術(shù)、多能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，從能源互聯(lián)網(wǎng)邊緣實(shí)現(xiàn)多種能源的樞紐和互聯(lián)。然后自能源根據(jù)自身能源需求，優(yōu)化調(diào)度內(nèi)部設(shè)備的能源輸出，從而達(dá)到自能源體的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

開放平臺(tái)提升能源終端分配效率

縱觀互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，之所以能出現(xiàn)爆發(fā)式增長與群眾廣泛參與、平臺(tái)開放便捷是密不可分的，這種自下而上的互動(dòng)結(jié)構(gòu)極大地增加了用戶的參與感和積極性。有鑒于此，在建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)過程中需要提供一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)眾多能源供應(yīng)商和終端能源用戶主動(dòng)便捷參與的能源交易互動(dòng)平臺(tái)，由傳統(tǒng)的“B2C”能源銷售模式轉(zhuǎn)型為“B2C-C2C”混合交易模式，將能源交易平臺(tái)塑造成為能源界的“阿里巴巴”。能源交易平臺(tái)不僅可以為能源終端提供低價(jià)、優(yōu)質(zhì)的能源商品，同時(shí)，針對(duì)不同的能源供需情況和源荷儲(chǔ)特性為參與者提供個(gè)性化、定制化的服務(wù)，參與者可以在平臺(tái)上自由進(jìn)行不同形式的能源跨時(shí)空交易，從而實(shí)現(xiàn)能源的高效利用與良性互動(dòng)。

正如電商通過互聯(lián)網(wǎng)將生產(chǎn)廠家與消費(fèi)者直面一樣，自能源通過平臺(tái)與區(qū)域內(nèi)其他自能源及能源供應(yīng)商進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)與需求的面對(duì)面，能有效減少能源傳輸交易環(huán)節(jié)，降低能源交換成本。自能源作為能源互聯(lián)網(wǎng)的草根階層，是參與能源交易平臺(tái)的主力軍，通過參與能源交易充分優(yōu)化能源市場環(huán)境，促進(jìn)綠色能源高效利用，最大程度地實(shí)現(xiàn)能源資源的合理配置。

以群體共享促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)模式升級(jí)

以低碳綠色為方向、以資源共享為目標(biāo)的能源技術(shù)革命是促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)由壟斷模式轉(zhuǎn)型為良性競爭模式的關(guān)鍵。在構(gòu)建了終端能源樞紐以及能源交易互動(dòng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，在資源共享的產(chǎn)業(yè)模式下，自能源體可以通過能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)獲得優(yōu)質(zhì)低價(jià)甚至部分免費(fèi)的信息、計(jì)算資源、知識(shí)、服務(wù)以及能源本身?？梢灶A(yù)期的是，這是一場能源供應(yīng)商、終端自能源體、能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、能源交易平臺(tái)之間的非零和博弈，廣大能源終端用戶的參與熱情一旦被激發(fā)，能源市場的規(guī)模將在一定時(shí)期內(nèi)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長，最終形成一場全民參與的能源轉(zhuǎn)型升級(jí)盛宴，達(dá)成所有參與者的多贏格局。在這種扁平化的能源供需結(jié)構(gòu)下，通過資源共享，輔以5G通訊、大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云-邊協(xié)同等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的復(fù)制復(fù)用和能源知識(shí)的智能處理分析?；诳稍偕茉催呺H成本遞減的特性，利用儲(chǔ)能協(xié)同控制技術(shù)、能源共享協(xié)議等實(shí)現(xiàn)能源的錯(cuò)時(shí)復(fù)用共享，以錯(cuò)時(shí)復(fù)用的形式最大化可再生能源的利用率，使得能源可以像信息一樣復(fù)制共享，實(shí)現(xiàn)能源的有效共享。

隨著各能源系統(tǒng)之間的壁壘逐漸消除，能源交易平臺(tái)的日臻完善，能源互聯(lián)網(wǎng)的未來愿景將日益清晰。而自下而上的改革，也更有利于能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程的落地。在未來的某一天，每個(gè)人都能使用到智能、廉價(jià)且綠色的能源。我們可以假想一個(gè)普通上班族的一天：在清晨準(zhǔn)備上班時(shí)，通過能源共享協(xié)議，電動(dòng)汽車借用了昨夜鄰居風(fēng)力發(fā)電多余電量將電池充滿，而在白天屋頂?shù)墓夥l(fā)電將借用電量按照協(xié)議還給了鄰居，同時(shí)通過智能終端將剩余的光伏發(fā)電量以競價(jià)模式在能源交易平臺(tái)上出售；在公司上班過程中，停車場根據(jù)每輛汽車預(yù)定的離開時(shí)間以及電池共享協(xié)議，在滿足離開時(shí)最少電量要求的前提下，對(duì)連接充電樁的電動(dòng)汽車儲(chǔ)能電池進(jìn)行充放電規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)通過能源網(wǎng)絡(luò)的削峰填谷收益實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車免費(fèi)充電并獲益；晚上回到家中，調(diào)用白天通過光伏發(fā)電為區(qū)域共享儲(chǔ)能設(shè)備存儲(chǔ)的電量來滿足夜間用電需求。這樣在一天結(jié)束時(shí)，我們享用到了無碳排、零費(fèi)用且全時(shí)段的能源供給。

歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，得用戶者得天下。通過推行終端能源樞紐、構(gòu)建能源開放平臺(tái)、建立能源共享互動(dòng)交易模式，激發(fā)終端用戶參與能源互聯(lián)網(wǎng)的熱情，推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)自下而上的快速發(fā)展，不久的將來，我們所描繪的未來自由能源愿景有望實(shí)現(xiàn)。（孫秋野 　作者系東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副院長、中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)能源互聯(lián)網(wǎng)專委會(huì)秘書長）