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曾鸣:“一带一路”下的能源互联网

放大字体  缩小字体 时间:2017-09-06  来源:中国电力企业管理  作者:曾鸣  
世纪储能网讯:无论是全球能源互联网还是我国的能源互联网,都是解决当前及未来重大能源问题的关键。它们虽然在实施范围、业务界面、运营模式等...
无论是全球能源互联网还是我国的能源互联网,都是解决当前及未来重大能源问题的关键。它们虽然在实施范围、业务界面、运营模式等方面各有侧重,但是,我们认为两者所涉及的核心理念具有一致性:都基于多元能源的融合,都聚焦“源—网—荷—储”多环节的协同,都拥有进化演变的过程,都为“一带一路”战略和我国重大能源战略提供支撑。
 
能源互联网——未来能源系统的新形态
 
随着经济社会的持续发展,能源生产和消费不断增长,传统化石能源的规模化开发和利用导致了环境污染、气候变暖等问题,对可持续发展提出了重大挑战,建立在传统化石能源基础上的能源生产和消费方式面临着重大困难。而当前可再生能源的开发利用又面临着成本、技术、市场机制等多方面的问题,发展遭遇瓶颈。因此,如何树立系统性思维理念,从能源的技术、生产、消费、体制等方面同时着手,从根本上改变能源利用方式,从而构建新型能源供用体系,是当前亟需考虑和解决的关键。
 
在可再生能源技术、通信技术以及自动控制技术快速发展的带动下,一种以电力系统为核心、集中式以及分布式可再生能源为主要能量单元,依托实时高速的双向信息数据交互技术,涵盖电力、煤炭、石油、天然气以及公路和铁路运输等多类型、多形态网络系统的新型能源供用生态体系,即“能源互联网”的基本构想被提出。《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》指出:能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态。其目标是要构建一个以电力系统为核心与纽带,多类型能源网络和交通运输网络高度整合,能量—信息—经济三元驱动的能源供用生态系统,从而实现能源生态圈的智能自洽、平等开放、绿色低碳、安全高效和可持续发展。
 
在“能源互联”背景下,传统的以生产顺应需求的能源供给模式将被颠覆,处于能源互联网中的各个主体都将变为兼具生产者和消费者特征的多属性主体,互联共享将成为能源互联网的核心价值观,而“横向多元能源互补,纵向源—网—荷—储协调”是能源互联网的基本特征。
 
横向多元能源互补。横向多元能源互补是从电力系统“源—源互补”的理念衍生而来,能源互联网中的横向多源互补是指电力系统、石油系统、供热系统、天然气供应系统等多种能源资源之间的互补协调,突出强调各类能源之间的可替代性,用户不仅可以在其中任意选择不同能源,也可自由选择能源资源的取用方式。
 
纵向“源—网—荷—储”协调。纵向“源—网—荷—储”协调是从电力系统“源—网协调”和“网—荷—储互动”的理念中衍生而来。在能源互联网系统中,“源—网—荷—储”的纵向协调主要体现在两个方面:一是通过多种能量转换技术及信息流、能量流交互技术,实现能源资源的开发利用和资源运输网络、能量传输网络之间的相互协调;二是将用户的多种用能需求统一为一个整体,使电力需求侧管理进一步扩大成为全能源领域的综合用能管理,将广义需求侧资源在促进清洁能源消纳、保证系统安全稳定运行方面的作用进一步放大。
 
按照目前理解,能源互联网是以电力系统为基础构建多能源系统,具有多元融合的特性。其多元特性主要体现在两个维度:一是能源种类和系统的多元化,二是用能方式的多元化。
 
能源种类和系统的多元化。在能源互联网系统中,传统电力系统的“源—网—荷—储”被赋予了更丰富的内涵:“源”包括石油、电力、天然气等多种能源资源;“网”包括电网、石油管网、供热网等多种资源网络;“荷”不仅包括电力负荷,还有用户的多种能源需求;“储”则主要指能源资源的多种仓储设施及储备方法。
 
用能方式的多元化。能源互联网的第二个多元特性体现在可再生能源的利用方式上。能源互联网系统的广域性和包容性要求其必须实现两个平衡:集中式的整体平衡和分散式的微平衡。两种平衡的作用单元是不一样的。集中式的整体平衡侧重于全系统的能源资源优化配置,解决系统广域性带来的区域网络之间多能调度问题,从能源利用方式角度来说,一般采用可再生能源集中式发电技术;分散式的微平衡侧重于区域系统的能源内部均衡,解决系统包容性带来的单元网络内部多能源协同调度问题,从能源利用方式角度来说,一般采用可再生能源分布式发电技术。
 
总体而言,能源互联网是未来能源系统的重要表现形式,在能源互联网新形态下,互联共享将成为新型能源体系中的核心价值观。能源系统供应侧、传输侧和需求侧的各个主体都既可能是生产者,又可能是消费者,能源系统“横向多源互补,纵向源—网—荷—储协调”的形态特征将不断发展和深化。构建能源互联网将推动一系列新技术、新商业模式的发展,进而实现能源的清洁、高效、安全、便捷、可持续利用,促进能源系统新形态转型。
 
全球能源互联网——未来能源系统的大系统形态
 
全球变暖、化石能源的减少是世界各国面临的共同问题,而能源消费总量和储量的东西部差异,使得我国面临的各种能源问题更加复杂、更加多样、更加突出。因此,能源系统的未来形态必须向着规模化、高效化、清洁化发展。作为能源互联网的宏观表现形式,全球能源互联网是由跨洲、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成,连接“一极一道”(北极、赤道)大型能源基地,适应各种集中式、分布式电源,能够将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户,是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台,是解决全球能源发展问题的重要技术,是未来能源系统的大系统形态。
 
2015年9月26日,习近平总书记在联大发展峰会上发表重要讲话,倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求,让全世界认识到了全球能源互联网的重要性。全球能源互联网作为能源大规模远距离输送的重要手段和技术,对于缓解环境压力、解决清洁能源消纳难题、促进能源资源在大范围内的优化配置具有十分重要的战略价值和实际意义。
 
要构建适合全球政治格局、能源分布情况以及经济社会发展需求的全球能源互联网,就要以问题为导向开展相关工作,应该首先明确全球能源互联网建设的目标定位。
 
第一,全球能源互联网的建设要能够推动国际能源合作和能源分布格局。一方面,全球能源互联网系统涉及的区域十分广泛,而且从全球范围看,可再生能源与能源消费存在着一定逆向分布的格局特征,全球能源互联网的建设应能够实现对多能源资源大规模、远距离的优化配置。另一方面,全球能源的互联必然涉及到多个政治主体,如何通过有效的合作机制实现全球能源互联网系统的正常运转,并保证各个国家/地区的合理利益,是全球能源互联网建设中必须考虑的重点问题。全球能源互联网作为一个系统,在建设运营过程中应以推动和实现国际能源合作为基本前提,有安排、有统筹、有规划地推进合作建设工作,切忌各方自我行事、缺乏组织和配合。
 
第二,全球能源互联网的建设要以电力互联为主要形态。能源互联网是各类型能源网络以及公路、铁路等交通运输网络的多层耦合,一次能源通过转化成电能方便被人们利用,电力所具有的高效、快速的传输性质以及较高的能源转化效率,使其能够很好地实现远距离、大规模输送,全球的能源互联将以电力互联为主要形态实现。智能电网技术、特高压输电技术的发展和实践能够为全球的电力互联提供有力的技术支持,目前俄罗斯通过3条交流线路和1条直流线路将远东和西伯利亚发电基地的电能输送到中国,中国通过4条交流线路向蒙古国送电,吉尔吉斯斯坦通过2条交流线路向中国送电。此外,我国南方电网还与大湄公河次区域的越南、缅甸、老挝等国实现了电网互联,我国与周边国家的跨国输电实践,为下一阶段全球能源互联网的建设奠定了良好基础。
 
第三,全球能源互联网的建设要实现能源领域商业模式的创新变革。目前,由于成本没有竞争优势,对于可再生能源的利用,多数国家和地区还是依靠国家补贴的形式来维持。但随着全球能源互联网建设的推进,可再生能源在整个系统中的比例将持续提高,单纯依靠补贴模式是无法实现可持续发展的。一方面,需要通过技术革新来降低可再生能源的综合利用成本;另一方面,要构建创新商业模式,用市场的力量来提升可再生能源的竞争力。但是,目前无论是人们的意识还是政府政策的导向,对于全球能源互联网的商业形态都重视不足,基本处于空白状态。在实现国际、洲际的电力物理联网的基础上,需要切实加强各国在能源电力领域的合作,探索提出跨国、跨洲电力交易的基本模式并试点交易,为全球能源互联网的实际应用奠定商业模式基础。
 
全球能源互联网的发展演化阶段展望
 
全球能源互联网是一项牵涉面极广的历史性工程。根据目前的技术水平和发展趋势,我们认为全球能源互联网的实现至少还需要经历三个演化阶段。
 
演化阶段1:区域能源互联网阶段
 
该阶段主要是指各个国家和地区利用技术革新和模式创新,实现区域内全球能源互联网系统建立完善的时间段。聚焦到中国来看,本阶段是要初步实现全国能源联网,处理好资源优化配置的物理支撑和市场支撑的协调问题,加快推进域内可再生能源开发利用和国内能源网络互联互通,大幅提高能源网络的资源配置效率和智能化水平。
 
根据《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》的规划,以及当前国内能源互联网建设进程,该阶段又可划分为三个“小阶段”:一是2016~2018年,该阶段要初步建立能源互联网市场机制和市场体系,探索商业形态和发展模式;解决域内能源互联的关键技术和设备,初步建成能源互联网技术标准体系;开展多类型的试点示范项目建设。二是2019~2025年,该阶段要初步建成能源互联网产业体系,形成经济增长新的驱动力;建成较为完善的能源互联网市场机制和市场体系,形成相对成熟的商业形态和发展模式;形成较为完备的技术及标准体系,结合“一带一路”战略实现国际化,引领世界能源互联网发展。三是2026~2030年,该阶段要建成较为完善的能源互联网产业体系,形成成熟的市场机制和商业模式;实现创新技术及标准体系的国际化;初步构建“一带一路”地区的能源互联网框架,有意识的加强与周边国家之间的电网互联。
 
演化阶段2:洲内全球能源互联网阶段
 
该阶段的发展重点是加强各洲主要国家之间的电网互联,形成洲内全球能源互联网,并探索跨洲联网和能源输送。聚焦到中国来看,本阶段中国区域能源互联网要在演化阶段1的基础上,进一步加强与洲内各国特别是“一带一路”沿线国家建立相对完善的能源互联体系,实现可再生能源的洲内调配、跨国共享,推动洲内可再生能源的大规模、大范围、高效率优化配置。
 
演化阶段3:全球能源互联网阶段
 
该阶段的发展重点是强化跨洲联网和全球性能源输送,开发“一极一道”能源基地,逐步形成全球互联的基本格局。该阶段将形成比较完善的组织机制和运行机制,建立多层级的调控体系,并建立全球化的能源与电力交易市场。
 
能源互联网支撑“一带一路”建设
 
加强沿线各国在能源领域的合作是“一带一路”建设任务中的关键环节。随着先进智能电网技术和特高压远距离输电技术的不断进步,能源互联网乃至全球能源互联的实现将为“一带一路”沿线各国的能源合作提供有力支撑。发展能源互联网,对“一带一路”建设的支撑作用主要体现在以下几个方面:
 
一是全球能源互联,能够将“一带一路”沿线国家和地区的煤、油、水、风、光等各类能源转化为电能并远距离传输,通过各类能源资源大范围内的互补利用实现整个能源大系统效率的提升;二是能源互联网包含能源网、通信网和交通运输网大规模、大范围的互联互通,发展全球能源互联网能够带动一大批战略性新兴产业发展,强化“一带一路”沿线各国在能源及相关领域的合作;三是全球能源互联网以大范围的智能互联手段促进新能源消纳,是解决气候变化等问题的“中国方案”,能够促进“一带一路”沿线各国可持续发展的顺利实现;四是电网的互联互通,能够通过“一带一路”沿线各国能源资源的互补利用实现系统经济性的提升,进而降低沿线各国用电成本,促进“一带一路”沿线各国工业、制造业等行业企业的繁荣发展。
 
无论是全球能源互联网还是我国的能源互联网,都是解决当前及未来重大能源问题的关键。它们虽然在实施范围、业务界面、运营模式等方面各有侧重,但是,我们认为两者所涉及的核心理念具有一致性:都基于多元能源的融合,都聚焦“源—网—荷—储”多环节的协同,都拥有进化演变的过程,都为“一带一路”战略和我国重大能源战略提供支撑。可以说,能源互联网是全球能源互联网在我国的具体表现和发展,也是全球能源互联网在物理层、信息层的重要组成部分;全球能源互联网则是能源互联网在地域、系统联接、信息互动响应等方面更为全面的表现形态。两者相辅相成,相互促进,共同支撑“一带一路”在能源领域的战略合作。 
 

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