曾鳴：能源革命與能源互聯(lián)網(wǎng)

編者按：能源互聯(lián)網(wǎng)是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及電力系統(tǒng)低碳化發(fā)展的有效途徑。推進(jìn)我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，急需進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與頂層設(shè)計(jì);加快主動(dòng)配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作;推廣“云計(jì)算”在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展;解決各類型設(shè)備以及數(shù)據(jù)接口、信息傳輸?shù)?ldquo;隔離性”問(wèn)題;加強(qiáng)示范園區(qū)建設(shè)與試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 能源互聯(lián)網(wǎng)——未來(lái)能源利用體系 隨著可再生能源技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，一種以電力系統(tǒng)為核心，集中式以及分布式可再生能源為主要能量單元，依托實(shí)時(shí)高速的雙向信息數(shù)據(jù)交互技術(shù)，涵蓋煤炭、石油、天然氣以及公路和鐵路運(yùn)輸?shù)榷囝愋投嘈螒B(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的新型能源利用體系，即“能源互聯(lián)網(wǎng)”的基本構(gòu)想和雛形被提出。在“能源互聯(lián)”的背景下，傳統(tǒng)的以生產(chǎn)順應(yīng)需求的能源供給模式將被徹底顛覆，處于能源互聯(lián)網(wǎng)中的各個(gè)參與主體都既是“生產(chǎn)者”，又是“消費(fèi)者”，互聯(lián)共享將成為新型能源體系中的核心價(jià)值觀。 因此，能源互聯(lián)網(wǎng)是要構(gòu)建一個(gè)以電力系統(tǒng)為核心與紐帶，多類型能源網(wǎng)絡(luò)和交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的高度整合，具有“橫向多能源體互補(bǔ)，縱向源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)協(xié)調(diào)”和能量流與信息流雙向流動(dòng)特性的大能源互聯(lián)圈，是要實(shí)現(xiàn)更廣泛意義上的“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)互動(dòng)。其中，“源”是指煤炭、水能、天然氣等各類型一次能源和電力等二次能源，“網(wǎng)”涵蓋了天然氣和石油管道網(wǎng)、電力網(wǎng)絡(luò)以及鐵路、公路等運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，“荷”與“儲(chǔ)”則是指各種能源需求以及存儲(chǔ)設(shè)施。通過(guò)“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)互動(dòng)達(dá)到最大限度消納利用可再生能源，能源需求與生產(chǎn)供給協(xié)調(diào)優(yōu)化以及資源優(yōu)化配置的目的，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)的“清潔替代”與“電能替代”，推動(dòng)整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的變革與發(fā)展。 構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的必要性和迫切性 構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)不僅是能源技術(shù)的革新，也是一次能源生產(chǎn)、消費(fèi)以及政策體制變革，更是對(duì)人類社會(huì)生活方式的一次根本性革命。當(dāng)前我國(guó)正處在能源革命的關(guān)鍵時(shí)期，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出“能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命，關(guān)乎發(fā)展與民生，要大力發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)能”以及“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念，預(yù)示著我國(guó)能源行業(yè)發(fā)展將要進(jìn)入一個(gè)全新的歷史階段。能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)不是基于現(xiàn)有的能源生產(chǎn)、消費(fèi)模式和能源體制，而是要通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)這種能源技術(shù)革命，推動(dòng)能源生產(chǎn)、消費(fèi)、體制變革和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，有力地推動(dòng)我國(guó)能源革命，能源互聯(lián)勢(shì)在必行。 首先，我國(guó)面臨著嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問(wèn)題。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)不盡合理，導(dǎo)致目前我國(guó)社會(huì)發(fā)展與能源消費(fèi)之間的矛盾日益突出。同時(shí)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展以及傳統(tǒng)化石燃料的日益枯竭，我國(guó)能源依賴進(jìn)口的比重越來(lái)越大，在周邊政治環(huán)境不穩(wěn)定的情況下，我國(guó)的能源安全問(wèn)題將無(wú)法得到保障。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠在最大程度上提高能源利用效率，降低國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴程度，從根本上改變當(dāng)前我國(guó)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)模式，從而有效解決我國(guó)當(dāng)前能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾以及能源安全問(wèn)題。 其次，我國(guó)正處在能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及體制改革的關(guān)鍵時(shí)期。能源互聯(lián)網(wǎng)作為一次能源技術(shù)革命，互聯(lián)共享將會(huì)從根本上改變我國(guó)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)布局和能源生產(chǎn)消費(fèi)模式，其高度開放的特性，也會(huì)推動(dòng)我國(guó)能源行業(yè)體制的變革，提高我國(guó)能源行業(yè)的整體開放程度。能源互聯(lián)網(wǎng)是多類型用能網(wǎng)絡(luò)的多層耦合，電力作為重要的二次能源，是實(shí)現(xiàn)各能源網(wǎng)絡(luò)有機(jī)互聯(lián)的鏈接樞紐，電力互聯(lián)是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)的重要途徑。 能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將會(huì)最大程度地推動(dòng)當(dāng)前我國(guó)電力工業(yè)體制改革進(jìn)程，加速相關(guān)政策措施的完善以及智能電網(wǎng)等技術(shù)手段的研發(fā)速度，從而促進(jìn)我國(guó)新型電力工業(yè)體系的建設(shè)完善。 能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)未來(lái)電力工業(yè)體系形成的作用 構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)在滿足各國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及建設(shè)節(jié)能、低碳、環(huán)保電力系統(tǒng)需求的同時(shí)，也將改變當(dāng)前電力工業(yè)的體系及格局，并對(duì)可再生能源的消納、分布式電源的接入以及需求側(cè)管理工作的開展都會(huì)產(chǎn)生積極影響。 (一)能夠保證分布式可再生電源和電動(dòng)汽車的大規(guī)模接入能源互聯(lián)網(wǎng)最重要的核心內(nèi)涵是實(shí)現(xiàn)可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大規(guī)模利用和共享。能源互聯(lián)網(wǎng)具有高度集成特性，這種集成特性使得其能夠?qū)⒏黝愋头植际桨l(fā)電設(shè)備，儲(chǔ)能設(shè)備和負(fù)載設(shè)備組成的微型能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)上述設(shè)備的“即插即發(fā)、即插即儲(chǔ)、即插即用”以及無(wú)差別對(duì)等互聯(lián)。同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)極強(qiáng)的系統(tǒng)自愈性，使得其能夠利用先進(jìn)的能量智能管理設(shè)備實(shí)施自動(dòng)故障檢測(cè)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)事件做出反應(yīng)，隔離電網(wǎng)中存在的故障器件或者局部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速重構(gòu)，以及各個(gè)微型能源網(wǎng)絡(luò)孤島與并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的平滑切換，保證系統(tǒng)內(nèi)正常的能源電力供應(yīng)。上述兩個(gè)特性，使得能源互聯(lián)網(wǎng)具有高度的網(wǎng)絡(luò)開放程度，能夠接納各類分布式可再生電源以及電動(dòng)汽車的柔性接入。 一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)各類型分布式可再生電源，儲(chǔ)能設(shè)備以及可控負(fù)荷之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。通過(guò)分布式可再生電源與用戶之間以及各局部能源電力網(wǎng)絡(luò)之間的信息互聯(lián)，使得能夠更好地利用廣域內(nèi)分布式電源的時(shí)空互補(bǔ)性，以及儲(chǔ)能設(shè)備與需求側(cè)可控資源之間的系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力，做到“橫向源—源互補(bǔ)，縱向源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制”，從而平抑分布式可再生能源間歇性對(duì)局部電網(wǎng)的沖擊。在保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與安全性的同時(shí)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)對(duì)分布式可再生電源的利用消納能力。 另一方面，能夠促進(jìn)電動(dòng)汽車大規(guī)模接入。電動(dòng)汽車是交通運(yùn)輸系統(tǒng)電氣化轉(zhuǎn)型的重要手段，而能源互聯(lián)網(wǎng)本身是以電力網(wǎng)絡(luò)為核心，涵蓋石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)以及交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的多層耦合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車提供更為完善且具有較強(qiáng)通用性的基礎(chǔ)設(shè)施。在能源互聯(lián)背景下，電動(dòng)汽車作為一種分布式儲(chǔ)能設(shè)備，將能夠與電力系統(tǒng)更好對(duì)接，從而優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)以及整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的低碳化水平。 (二)能夠提高需求側(cè)管理精細(xì)化和用戶用電個(gè)性化水平隨著可再生能源、分布式電源以及電動(dòng)汽車的大規(guī)模接入，使得電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的雙側(cè)隨機(jī)性。能源互聯(lián)網(wǎng)所構(gòu)建的高效信息交互系統(tǒng)，保證了能源互聯(lián)網(wǎng)端對(duì)端(C2C)的能源電力信息流共享以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率優(yōu)化和安全調(diào)度。需求側(cè)資源是未來(lái)電力系統(tǒng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)中重要的可調(diào)控資源，其調(diào)控潛力大、成本低的特點(diǎn)，使得需求側(cè)可控資源能夠作為平抑可再生能源間歇性和分布式電源故障情況下維持系統(tǒng)功率平衡的一種有效手段。基于高度信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，售電企業(yè)能夠針對(duì)不同電力消費(fèi)群體的用能習(xí)慣進(jìn)行分析，來(lái)制定針對(duì)不同消費(fèi)群體的個(gè)性化用電服務(wù)模式，同時(shí)用戶也將有更多的用電模式選擇。 一方面，提高售電企業(yè)的需求側(cè)管理精細(xì)化水平。售電企業(yè)能夠通過(guò)信息交互系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌握用戶用電情況，通過(guò)用戶側(cè)的智能自動(dòng)控制設(shè)備，對(duì)不同用戶的不同用電設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化管理控制，在不影響用戶基本用電需求的同時(shí)，協(xié)調(diào)需求側(cè)與供應(yīng)側(cè)的優(yōu)化運(yùn)行。 另一方面，提高用戶用電的個(gè)性化服務(wù)水平。售電企業(yè)通過(guò)該信息交互系統(tǒng)能夠及時(shí)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況快速向用戶傳遞需求側(cè)響應(yīng)指令，同時(shí)用戶也能夠通過(guò)智能的交互界面，直觀清晰地了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、市場(chǎng)電價(jià)信息以及自身用電狀況，根據(jù)供電企業(yè)提供的精細(xì)化差別電價(jià)和自身用電需求，通過(guò)移動(dòng)智能終端調(diào)整用電設(shè)備工作狀態(tài)以及自身用電行為。 (三)能夠推動(dòng)廣域內(nèi)電力資源的協(xié)調(diào)互補(bǔ)和優(yōu)化配置未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)是分布式和集中式相結(jié)合的，高度開放式的能源系統(tǒng)。面對(duì)我國(guó)能源生產(chǎn)與消費(fèi)逆向分布的格局，未來(lái)我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)該是大電網(wǎng)與微電網(wǎng)相結(jié)合的布局形式，各個(gè)區(qū)域各種形式可再生能源都能夠通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)柔性接入，從而進(jìn)一步推動(dòng)廣域內(nèi)電力資源的協(xié)調(diào)互補(bǔ)和優(yōu)化配置。 一方面，電力遠(yuǎn)距離輸送是大規(guī)模集中式可再生能源并網(wǎng)的可靠依托。能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于電網(wǎng)跨區(qū)的輸送能力、經(jīng)濟(jì)輸送距離、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面提出了更高的要求，對(duì)電力輸送網(wǎng)絡(luò)的合理布局是實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域能源互聯(lián)的重要保障。 另一方面，依托于能源互聯(lián)網(wǎng)，分布式電源與微電網(wǎng)也是優(yōu)化電力資源配置的重要手段。微網(wǎng)憑借其靈活的運(yùn)行方式、能量梯級(jí)利用、提供可定制電源等特性，能夠協(xié)調(diào)控制分布式電源、儲(chǔ)能與需求側(cè)資源，從而保證分布式可再生能源的并網(wǎng)需求。 如何穩(wěn)步推進(jìn)我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展 能源互聯(lián)網(wǎng)高度的開放性和系統(tǒng)自愈能力以及儲(chǔ)能、需求側(cè)可控資源之間的協(xié)調(diào)調(diào)控能力，使得系統(tǒng)能夠最大程度的接納分布式以及可再生能源發(fā)電設(shè)備，從而在根本上解決當(dāng)前風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電利用小時(shí)數(shù)有限，分布式電源接入困難的問(wèn)題，有效消除了當(dāng)前可再生能源發(fā)電消納的困局，是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及電力系統(tǒng)低碳化發(fā)展的有效途徑。然而，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是新能源技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)與配套政策措施、市場(chǎng)機(jī)制的高度整合，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，面對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，我們應(yīng)該從以下幾個(gè)方面解決： (一)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與頂層設(shè)計(jì)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情以及能源分布特點(diǎn)，明確我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展思路以及整體結(jié)構(gòu)框架。 能源互聯(lián)網(wǎng)是多類型用能網(wǎng)絡(luò)的多層耦合，電力網(wǎng)絡(luò)是能源互聯(lián)的樞紐，而我國(guó)的能源分布條件以及電力行業(yè)特點(diǎn)決定了我國(guó)的能源互聯(lián)網(wǎng)模式不能完全照辦歐美國(guó)家的理論體系，需要針對(duì)我國(guó)實(shí)際能源分布特點(diǎn)、用能情況以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，建立適合我國(guó)的能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系。 (二)集中研究能源互聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提高我國(guó)支撐能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新能力。 應(yīng)盡快開展能源互聯(lián)網(wǎng)中信息交互技術(shù)、智能電網(wǎng)控制和調(diào)度技術(shù)以及分布式電源協(xié)同控制技術(shù)等先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，給我國(guó)在能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供更為有力的技術(shù)支撐和儲(chǔ)備。 首先，在當(dāng)前階段加快主動(dòng)配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作。主動(dòng)配電網(wǎng)將成為能源互聯(lián)網(wǎng)在配電側(cè)重要的物理支撐，利用其先進(jìn)的信息通信、電力電子以及自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)規(guī)模化接入分布式能源的配電網(wǎng)實(shí)施主動(dòng)管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新能源分布式發(fā)電與儲(chǔ)能裝置等單元協(xié)調(diào)控制和網(wǎng)絡(luò)快速重構(gòu)，從而達(dá)到積極消納可再生能源并確保網(wǎng)絡(luò)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。 其次，加快“云計(jì)算”在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展。“大數(shù)據(jù)”是未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要信息數(shù)據(jù)支撐，而“云計(jì)算”作為計(jì)算資源的底層，支撐著上層的“大數(shù)據(jù)”處理，憑借其存儲(chǔ)成本低、安全可靠，處理速度快的特點(diǎn)，將會(huì)成為能源互聯(lián)網(wǎng)中信息數(shù)據(jù)交互的可靠保障。 (三)完善相關(guān)政策措施與標(biāo)準(zhǔn)。 首先，能源互聯(lián)網(wǎng)具有高度的開放特性，很大程度上也取決于政策與市場(chǎng)的開放程度。隨著分布式電源、可再生能源的發(fā)展和電力市場(chǎng)化程度的加快，如何引導(dǎo)售電公司提高用戶用電效率，加強(qiáng)需求側(cè)管理以及完善分布式電源、可再生能源的并網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)都是目前急需解決的問(wèn)題。其次，在能源互聯(lián)網(wǎng)中，要解決設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與能源網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò)以及信息與數(shù)據(jù)間的存在的“隔離性”問(wèn)題，就必須逐步完善能源互聯(lián)網(wǎng)中各類型設(shè)備以及數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)以及信息傳輸協(xié)議，從而保證能源互聯(lián)網(wǎng)中能源流與信息流的互聯(lián)互通，推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與部署。 (四)綜合論證項(xiàng)目實(shí)施的必要性和可行性。 能源互聯(lián)網(wǎng)不可能一蹴而就，應(yīng)循序漸進(jìn)，進(jìn)行相應(yīng)的示范園區(qū)建設(shè)與試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)相應(yīng)的試點(diǎn)工程對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及政策的可行性進(jìn)行綜合、科學(xué)的探討論證，但是目前這方面的研究并未全面展開。 結(jié)語(yǔ) 構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是建立新的能源利用體系，作為第三次工業(yè)革命的核心內(nèi)容能源互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)推動(dòng)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸、消費(fèi)以及相關(guān)政策措施的鏈?zhǔn)阶兏?。因此，我?guó)需要抓住能源互聯(lián)網(wǎng)這一重要發(fā)展契機(jī)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的跨越式發(fā)展。但是能源互聯(lián)網(wǎng)是一項(xiàng)集能源技術(shù)變革、政策措施完善、生產(chǎn)消費(fèi)模式與價(jià)值觀轉(zhuǎn)變的巨大系統(tǒng)工程，涉及到能源產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的方方面面，從系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)到能源互聯(lián)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，都還有很多問(wèn)題急需解決。 其中，電力互聯(lián)作為能源互聯(lián)的樞紐，將會(huì)受到更多的關(guān)注。我國(guó)電力行業(yè)應(yīng)明確促進(jìn)分布式電源和可再生能源發(fā)展，加強(qiáng)需求側(cè)管理以及節(jié)能、環(huán)保、低碳的發(fā)展方向，從而更好地契合能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)與核心內(nèi)容，為我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，加快我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)步伐。 (作者系華北電力大學(xué)教授)