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高峰:构建能源互联网 实现能源革命宏伟蓝图

放大字体  缩小字体 时间:2017-09-07  来源:中国电力企业管理  作者:高峰  
世纪储能网讯:能源互联网作为能源系统和互联网技术与思维的深度融合,为能源、环境的可持续发展和我国经济健康增长提供有效支撑。清华大学能源...
能源互联网作为能源系统和互联网技术与思维的深度融合,为能源、环境的可持续发展和我国经济健康增长提供有效支撑。清华大学能源互联网创新研究院副院长高峰认为,能源互联网是撬动能源革命的支点,是能源革命的实现形态。为了更为深入地理解能源互联网的内涵和能源革命的历史使命,有效推动能源发展“中国模式”走出去,本刊特专访了清华大学能源互联网创新研究院高峰副院长,请他就能源互联网的本质特征、发展路径及如何抢占全球能源互联网构建的制高点等关键性问题进行集中深度解读和阐述。
 
记者:2014年6月13日,中央财经领导小组第六次会议研究中国能源安全战略提出,能源生产和消费革命是国家的长期战略。2015年9月26日,国家主席习近平在联合国峰会上倡议探讨构建全球能源互联网。您认为,能源革命与构建全球能源互联有何内在关联?全球能源互联网的本质内涵是什么?
 
高峰:能源革命源于能源生产力和能源生产关系的矛盾。目前,人类社会能源和环境的可持续发展面临巨大挑战,世界主要发达国家终端能源消费结构均以化石能源为主,而且传统能源发电比重偏高,亟需解决能源可持续发展问题。我国更加面临能源环境与经济发展的双重压力。一方面,目前我国拥有一大批可再生能源发展的先进技术——光伏、电储能、电动汽车等技术的迅猛发展,使得传统能源的组织形式已经不再适应现有科技发展水平;另一方面,我国人均能源资源拥有量不到世界平均水平的一半,而单位 GDP 能耗却是世界平均水平的两倍,能源供应形势严峻。综合来看,要保证可持续发展,必须在能源生产和消费方式上发生根本性的变化,这就是习近平总书记提出的能源生产和能源消费革命,同时,这也是构建全球能源互联网的强大内在动因。
 
能源是人类乃至地球生物赖以生存和活动的基础。随着认知水平的提升和科学技术的发展,人类开发和利用能源的方式不断的进步和革新,也进而推动了人类文明和社会的进步与变革。目前,第三次工业革命正在世界范围内兴起,互联网技术作为拉进生产和消费的良好途径,成为第三次工业革命的支柱之一,能源互联网既是未来能源行业的发展方向,也是能源革命的实现形态。
 
能源互联网是建设清洁低碳、安全高效现代能源体系,推进能源生产和消费革命等重要战略部署的重要支撑,有助于改善能源结构,提高能源利用效率,是实现我国能源清洁化、高效化、市场化的可行路径。
 
目前,我国正处于能源互联网建设的初级阶段,有较为清晰的建设目标和途径描述。而远期的能源系统不再局限于能源供应商和消费者,或将是一个大众参与、多方互动的生态化能源体系。能源系统不再是由供应商向消费者提供能源的单向系统,而是一个在能量流、信息流、业务流、价值流等各个层面实现多方互动的智慧能源系统。这一智慧能源系统不仅能够提供多品种能源服务,也能够提供综合能源服务,可以为能源生产者、能源供应商、能源服务商、能源监管者提供服务。
 
记者:目前我国工业生产效率较低已成为掣肘我国能源发展的主要问题。您认为能源互联网将以何种理念和布局来总体提升能源系统效率,以达成能源革命目标?
 
高峰:现阶段能源互联网的目标,就是能源革命的目标——提升总体能源效率。能源效率包含多层含义。首先是整体能源系统效率。国家能源局局长努尔·白克力日前在“2017年能源大转型高层论坛”表示,“什么时候,什么情况下都要把能效放在首位”。这其中包含一个隐含的概念——各种能源生产方式都会对环境产生影响,即使是风电和光伏等清洁能源,其制造、建设、运行过程都会对环境产生不同程度影响,只是从排放角度看比传统能源方式有优势,而唯一对环境产生正向价值的获取更多有效能源的方式,就是提升系统效率。能源互联网从整体系统的角度,综合考虑多种能源形式,综合考虑能源生产、输配、消费的全链条,综合考虑能源规划、设计、建设、运营的业务全流程,结合各种技术手段的优化提升,可以显著降低整体能源系统的能源损耗,提升设备、资产、资金的利用效率。其次,能源效率应该是可持续的,也就是说环境效益是总体能源效率的重要组成部分,不管是治理雾霾还是减少碳排,都鼓励我们更多地使用可再生、清洁能源。其三,能源效率还包括参与到能源系统中的人的效率,能源系统的运行、管理、服务都要以人为本,不管是能源生产者、消费者、运营者、监管者,都将通过能源互联网受益。以能源监管者为例,通过能源互联网的技术,可以实时了解到本地的能源结构、能源成本,快速预判能源价格变化对经济社会的影响,科学预测能源政策带来的效果,等等。此外,能源系统应该从现在的强调管控发展为强调服务、强调平等,未来将会是交互式的智慧能源系统,需求侧的概念将被弱化。
 
能源互联网是一种互联网理念、技术与能源生产、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,通过多种能源协同、供给与消费协同、集中式与分布式协同,大众广泛参与,实现物质流、能量流、信息流、业务流、资金流的优化配置,实现绿色、协调、高效发展。这可以说是能源互联网初级阶段的一个定义。其中“协同”的概念至关重要,尤其是多种能源协同是现阶段我国能源互联网建设的关键所在——把条块分割的电、冷、热、气综合考虑,显著提升能源系统效率。比如一个用户既用电,又用热,电网和热网需要根据满足用户的峰值需求分别建设,造成不必要的浪费。如果将电和热协同考虑,所需建设并不是电网和热网的简单叠加,而是通过储能等技术手段进行电能和热能的储存和转换,并通过价格信号引导,控制终端消费和引导国家整体能源体系的构成。同时,通过多种能源协同,还可以提高资金、资产利用率,减少冗余建设,综合提升整体能源系统效率。
 
在“协同”的概念中,供给与消费的协同,是促进和提升可再生能源接入和消纳水平的关键,可以有效促进我国能源和电力的绿色转型升级,实现高比例可再生能源接入电网的目标,甚至在有些地方实现100%可再生能源供给。
 
互联网技术可以缩短生产和消费的距离,使二者直接匹配。在传统电网中,是通过发电机组出力计划结合调峰调频机组控制保证电网稳定,而随着大量存在波动性和不可预测性的新能源接入,加之消费侧的波动,对传统电网提出了更高的要求。而能源互联网的云平台和大数据技术,能够拉进供和用,使发电和用电之间紧密匹配起来,通过市场手段和技术手段,提升电能品质,可再生能源的利用率将大幅提升。这需要在更大范围内进行资源的配置,才能使能源的生产和消费更好地匹配。未来传统电网发生颠覆性的改变,也是完成能源革命需要考虑的重要因素之一。
 
记者:在构建全球能源互联网上升为国家战略的同时,推进“互联网+”,促进包括智慧能源等若干能形成新产业模式的重点领域发展也是我国能源发展的重要战略举措。您认为,能源互联网将呈现何种架构来支撑互联网技术和理念与能源系统的深度融合?
 
高峰:能源互联网一方面支撑能源革命,另一方面支撑“互联网+”、“一带一路”建设。“互联网+”包括两方面内容,一方面是互联网技术,另一方面是互联网理念,若这两方面深度融合,可以带动很多产业的发展。能源互联网具有的三层组成构架:物理基础层——多能协同的能源基础设施;实现手段层——信息物理能源系统;以及价值发掘层——创新模式能源运营。
 
首先,从物理基础层来看,能源互联网的实现形态是在不同区域范围和规模内,物质流,能量流,信息流,业务流、资金流的优化配置。与互联网的局域网、广域网、和万维网的规模分类类似,在能源互联网的角度,将首先实现能源局域网,即多能源微网,将电、冷、热、水、气等网络互联协调,实现能源的高效利用;以能源局域网为基本节点,以电网、管网、路网为骨干网架,由点及面形成广域互联,即能源广域网。多能协同能源网络为整个能源链的能源互补、优化配置提供了物理基础,其整体效能的最大化离不开信息物理系统的融合。
 
能源互联网除互联网形态的物理特性外,还兼具互联网形态的服务特性,即能源互联网的价值实现途径——创新能源运营。应充分运用互联网思维,以用户为中心,实现业务价值,能源价值链每个环节与互联网相结合,都可以产生各式各样的商业模式。通过市场化激发所有参与方的活力,形成能源营销电商化、交易金融化、投资市场化、融资网络化等创新商业模式,建设能源共享经济和能源自由交易,促进能源消费生态体系建设;通过互联网方式将能源系统基础设施抽象成虚拟资源,突破地域分布限制,有效整合各种形态和特性的能源基础设施,提升能源资源利用率,如盘活分散存在的海量电池储能存量资源,形成虚拟大型储能电站;通过计算能力赋予能量信息属性,使能量变成像计算资源、宽带资源和存储资源等信息通信领域的资源一样进行灵活的管理与调控,实现未来个性化定制化的能力运营服务等多种能源互联网价值增长。在具有活力的市场环境下,能源生产、传输、消费、储存、转换的整个能源链相关方均能广泛参与,这必然会有一大批优秀企业脱颖而出,带动能源互联网的产业发展。
 
创新服务其本身就是市场导向。现阶段,创新模式能源运营已经以第三方服务、大数据服务等多种形式在国内广泛开展,虽然其不需要过多的政策扶持且自身具备巨大的商业价值,但仍需政府构建一个公平公正开放的市场环境来加以实现。一方面,创新模式能源运营需要监管者能够致力于构建以传统骨干网为基础,充分、广泛和有效的利用分布式可再生能源、满足用户多样化能源电力需求的一种新型能源体系结构和市场,为运营者提供一个能够与消费者充分互动、存在竞争的能源消费市场,使其提供差异化的能源产品的质量与服务,赢得市场竞争。这样不仅为能源消费者提供传统电网、气网所具备的供能功能,还为其提供了一个可以进行各种能源共享的公共平台。另一方面就是价格机制的构建,在新电改的环境下,如果综合能源服务商的模式得以推广施行,整体能源系统效率提升,就赢得了降价空间。这就需要构建新的价格机制,允许在政府指导价的基础上降价,通过报备等方式制定不同的价格区间,实现针对不同的客户需求提供订制电力套餐,为客户提供更切合实际需求的能源服务。新电改并不是把电网的蛋糕切出来给其他利益相关方,而是通过能源互联网的方式做出新的蛋糕。
 
记者:目前我国能源互联网的建设进程如何?为了更好地达成建设目标,您认为应如何抢占全球能源互联网构建的制高点?
 
高峰:根据目前我国能源互联网建设进程,能源互联网注册公司的数量从2014年的500家不到,发展到2015年的近1000家,再到2016年的近2000家,以及到2017年5月份,注册公司数量达到4000家,每年都在翻倍增长,这也引起了业界的极大关注。同时,能源互联网示范项目申报数量接近300个,总投资额近3000亿元。获批的55个示范项目总投资额接近800亿元。这些项目呈现两个特点:一是多为企业自主行为,因为这些项目自身具有良好商业性,只要市场机制允许就可以实现盈利。二是国企民企平分秋色,在申报及获批项目中,两方数量都是各占一半,体现了能源互联网大众参与的格局。就目前建设现状来说,示范项目于8月底前开工,明年年底前就会有初步的成果展示。另外还有很多项目同属于能源互联网范畴但没有申报,以及作为能源互联网的基础设施的多能互补示范项目、作为局域能源互联网的新能源微网示范项目等,都在如火如荼的建设中。
 
能源互联网的建设可以借鉴互联网的发展历程——从电信网由一种中心控制型网络,一个主导提供商为各个用户提供服务,演变成现在互联网基础设施。整个过程是将一个大一统的网络碎片化,消费者广泛介入的过程。随着太阳能发电、电动汽车等分布式能源技术的发展,消费者必将广泛介入能源网络。在这个过程中,以“用户效用为本”的理念就更好地切合“抢占全球能源互联网构建的制高点”的战略要求。从实际意义来说,要从接收方的角度出发,以如何更好地解决用户问题为落脚点,满足客户需求,提升客户体验,以用户效用为本,通过互联网的方式更好地为用户提供服务,实现共赢,才能更好地构建全球能源互联网。
 
记者:就目前我国全球能源互联网的建设现状,您认为哪些方面工作需要着重推动和加强?
 
高峰:我国在构建全球能源互联网具有明显的优势——国内的特高压电网技术可以很好地支持全球电力互联,强大的互联网技术已经使我国从“照搬”模式转变为“输出”模式,同时,光伏等新能源技术已经引领世界,加之密集的人口保证了能源需求总量,这些都奠定了我国能源革命和能源互联网建设的核心动力。构建全球能源互联网,首先在中国援建的园区,可以先建设局域能源互联网,再到全球互联互通。互联互通首先要解决经济性的问题,并且必须要考虑到碳排放和环境成本。另外,安全性也需要考虑在列。这需要建立一个第三方组织,保障国家间能源互联互通的安全运行,降低国家间基础设施互联的政治风险。
 
此外,实现互联互通,必须解决一个首要问题——发展中国家以牺牲环境换来经济发展的传统模式必须转变。对于参与能源互联互通的发展中国家和一些经济不发达国家而言,要避免陷入传统的高碳能源支撑的经济发展模式,帮助他们寻求一种清洁高效的绿色发展模式。
 
就推动我国能源互联网建设而言,一是应转变思路,思路决定出路。思路包括多方面:首先,政府在政策出台和管理模式上的思路需要转变,要从简单粗放到精细化转变。单从出台补贴政策而言,要建立一个全程跟踪性的,而不是一次性考量的机制。此外,目前我国传统的项目申报方式和流程已经不能满足能源互联网建设高速推进的进程,因此需要相关机构转变服务方式,更好地提升服务效率和质量,从单纯的监管,转变为监管+服务,全程强化。其次是电网的发展思路,应从传统的管理模式转变成为服务意识提升,更好地体现“以用户为本”。另外在供能侧,发电厂、能源站的建设需要从能源系统的综合角度考量,才能够更好地实现共赢。最后对于社会大众,要加强绿色、低碳、环保、节约、创新等理念的普及。这些思路上的转变,有助于我国更好地完成能源革命的历史使命。
 
二是模式的转变。能源互联网力求多种能源协同,这里涉及多个领域的多个部门,应统筹考虑能源的归口问题。还需要把能源规划和市政规划综合考虑,以能源网、信息网和交通网“三网”融合发展为依托,以智慧能源为基础建设智慧城市。
 
三是人才建设。思想和能力的发展都离不开人才,以往我国人才培养分类较细,但未来能源互联网的发展建设需要跨领域的复合型人才。这些人才,除能源知识外,还要有环境、金融、社会、心理、管理、外交等方面的知识,还要具备创新的能力,甚至就能源本身来讲,也要有电、气、热等多元的知识基础。清华大学不仅率先成立了能源互联网研究院,而且已经开始能源互联网专业硕士以及能源大类本科生的培养。希望相关高等院校、科研院所、企事业单位都开始关注和开展能源互联网需要的复合型人才的培养。 
 

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