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下一个风口:从智能电网到能源互联网

文字:[大][中][小] 2015-7-7    浏览次数:807    

下一个风口:从智能电网到能源互联网

     1 能源互联网是推动能源革命的重要战略支点

  构建以系统扁平化、设备智能化、能量互补化、供需分散化等为主要特征,能够实现个性化能源定制,提高用户用能体验的清洁、高效的能源互联网,将作为开启我国能源革命的重要战略支点,为我国能源产业带来一场贯穿消费、供给、技术、体制的链式革命。

  当前,以“互联网+”和“智能化”为主要特征的全球新一轮产业革命正在孕育兴起,先进信息技术及互联网理念与传统产业的不断融合,推动着新业态的产生与发展,为相关产业带来了前所未有的发展机遇。随着我国经济发展进入“新常态”及资源环境约束的持续趋紧,能源产业急需探寻新的发展模式。习近平总书记和李克强总理分别主持召开中央财经领导小组第六次会议和新一届国家能源委员会首次会议,提出了“推进能源消费、供给、技术、体制革命和全方位加强能源国际合作”的能源工作总要求,明确了“节约、清洁、安全”的能源战略方针,为当前及今后一个时期我国能源工作指明了方向。

  构建以系统扁平化、设备智能化、能量互补化、供需分散化、数据透明化、信息对称化、交易自由化为主要特征,能够实现个性化能源定制,提高用户用能体验的清洁、高效的能源互联网,将作为开启我国能源革命的重要战略支点,为我国能源产业带来一场贯穿消费、供给、技术、体制的链式革命。

  首先,能源互联网建设能有效支撑能源消费和供给革命。我国现有能源结构以化石能源为主体,新能源和可再生   能源比例偏低,能源产业发展日益受到生态环境的制约。依托于能源互联网这一技术平台,实现传统能源与可再生能源协同发展,实现能源点对点自由交易,解决集中式与分布式可再生能源消纳问题,从而提高可再生能源在能源结构中的比重,推动能源消费中的“两个替代”,提升用户用能体验,构建清洁、高效的能源供需新模式,为能源消费和供给革命提供重要支撑。

  其次,能源互联网建设能有效支撑能源技术和体制革命。当前我国能源技术创新和体制创新已进入深水区,能源互联网的构建,能够为一次、二次能源的传输、配送、转化及利用提供技术支撑,为不同类型分布式能量单元、储能、电动汽车以及相关负载设备提供并网接口,为市场中各参与主体创造一个基于能源开发与消费的开放、灵活信息交互和创新平台,从而颠覆了能源行业自上而下的传统结构,形成扁平化的行业新格局。这个过程将有效引导各类技术创新要素集聚,产生万众创新的“聚变效应”,并为能源体制创新源源不断地提供新思想、新动力,最终推动能源生产力和生产关系革命。

  2. 关于能源互联网的总体构想

  电力具有的高效、快速的传输性质,较高的能源转化效率以及在终端能源消费中的便捷性,决定了智能电网将成未来我国能源互联网中的资源配置中心,是实现能源互联、能源综合利用的纽带和核心。

  从目前的认识来看,信息双向流动和数据交互将在未来的产业组织中占据越来越重要的位置,传统自上而下的刚性组织架构将被灵活的、适应性更强的扁平化组织取代,而互联网的出现为这种扁平化组织结构提供了充分的技术支撑。构建能源互联网的基本逻辑是:将开放、对等、共享、互联的互联网理念融入能源体系,通过互联网技术、先进控制技术等技术手段逐步消除各类能源网络之间的隔离性以及能源供应体系中的供需界限,打破相对封闭的行业格局。鉴于此,能源互联网形态至少应包含以下元素:一是泛能源系统。即煤、油、气、热、电等一、二次能源协同发展,以用户用能体验为核心,打通相关能源品类之间的转化通道,并突出各类能源之间的“可替代性”,为实现“两个替代”奠定基础。二是扁平化系统。即推动信息与能源基础设施高度融合,通过信息技术实现供能、输能、用能等各环节的协调优化,打破能源产业传统的供需界限,并推动不同体量的能量单元具有平等的市场地位。三是开放式系统。有两层含义:一方面,开放的体系结构,可实现可再生能源、储能、电动汽车以及相关用能装置的“即插即用”;另一方面,开放的商业形态,能量流、信息流、价值流三流自由双向交互,有效联结能源生产和消费,信息指导能量,能量提升价值,并衍生出各具特色的商业形态。

  能源互联网的主要功能至少应包含以下几个方面:一是提升能源利用效率和资源配置水平。能源互联网将最大程度地促进多类型能源互联、互通、互补,推动能源供需协调互动,实现轻资产增量对重资产存量的盘活,并更好地促进能源市场发展,促进能源回归商品属性,从而提高整个系统的能源利用效率和资源配置水平。

  二是提升能源系统的清洁低碳发展水平。基于能源互联网平台,集中式和分布式可再生能源、储能设备以及负载设备能够无差别对等互联,系统对可再生能源的消纳能力将大幅提升。此外,互联网技术及思维与传统化石能源产业融合,将有力提升传统化石能源开发利用的精细化程度,从而大大提升系统的清洁低碳发展水平。

  三是提升能源行业管理精细化水平。基于能源互联网平台,能源生产、传输、交易、消费等信息和数据能实时产生、记录和分析,为能源统计预测,能源规划、能源市场监管和能源安全监管提供数据分析基础,从而提升能源行业管理的科学化和精细化水平。

  四是提升用户用能体验和效益。能源互联网可实现自下而上能量自治单元之间的对等互联,每一个能源的消费者,同时都可以是能源的生产者。此外,用户可基于能源互联网平台,对用能设备进行精细化管理,提升用能效益;同时,各类参与主体可进行点对点的能源自由交易,增加用户对能源的自主选择权,提升用能体验。

  五是提供一个基于能源开发与消费的开放式创新平台。互联网技术为能源产业注入充足的信息对称性和系统透明度,为能源系统内的参与者提供了一个基于能源开发与消费的开放式创新平台,并为各类参与者提供了平等的参与机会和创新舞台,将促使每一个参与者将创造性发挥到极致并形成“聚变效应”。

  3. 智能电网是能源互联网的基础支撑平台和资源配置中心

  (一)智能电网的发展过程随着电力电子技术、通信技术、自动控制技术以及“大数据”技术的发展,智能电网的内涵也不断得到深化,从最早强调电网自动控制与保护,逐步发展到注重网络信息流的价值以及电网中能量流与信息流的整合。简单来讲,目前对于智能电网的定义就是将ICT技术、自动远程控制技术和先进的输配电基础设施高度集成而形成的新型电网结构,其已经具有以下几点特征:第一,系统自愈性。智能电网具有先进监测与控制设备,能够实现自动故障检测,对网络中突发情况做出反应,隔离故障器件或者局部网络,实现网络的快速重构以及各局部网络的孤岛与并网运行状态的平滑切换,保证系统内正常的电力供应。

  第二,兼容开放性。智能电网具有灵活的网架结构,能够接纳各类型发电设备、储能设备的柔性接入,能够为集中式以及分布式可再生能源并网提供技术支撑。

  第三,交互可视性。智能电网的交互可视性主要体现在:一方面,能够使用户直观地了解系统运行以及自身用能情况,从而更好地协调需求侧与供应侧资源互动优化;另一方面,信息的实时交互能够使系统与电力市场实现无缝对接,丰富电力市场的参与主体,更好地发挥市场在促进资源优化配置方面的作用。

  (二)智能电网与能源互联网的对接与整合电力具有的高效、快速的传输性质,较高的能源转化效率以及在终端能源消费中的便捷性,决定了智能电网将   成未来我国能源互联网中的资源配置中心,是实现能源互联、能源综合利用的纽带和核心。智能电网作为未来电力系统重要技术支撑已经具备了能源互联网一些特征,在智能检测、智能表计、自动控制、电力电子、数据处理、信息交互等多个层面为能源互联网的发展提供了一定的技术基础。

  首先,智能电网在用户侧的AMI系统要向双向、智能、多能源计量(冷、热、气、水、电)以及多功能方向发展,能够与能源互联网中多能源互联相衔接。一方面,借助于互联网技术、“大数据”与“云计算”技术对AMI系统的通信模块和数据管理模块进行升级,增强其数据吞吐处理能力以及信息实时交互功能。

  能够对用户各类型能源消费数据和用能相关数据(比如温度、湿度、日照强度等)进行实时收集,能够实现系统运行情况以及市场交易情况的实时信息交互。另一方面,与智能控制终端相互整合。能源互联网中AMI系统应具有通用的数据接口,能够与可再生分布式电源、分布式储能、智能用能设备、移动智能终端进行数据交互,承担用户侧数据管理与控制中枢功能,方便为用户提供涵盖水、热、气、电等多类型能源一体化消费方案,是实现能源互联网中需求侧综合能源管理的重要技术支撑。

  其次,在能源供应与输配环节,智能电网通过先进的电力电子、自动控制、交直流柔性输电等技术能够实现电力网络的自动故障检测、隔离与修复,网络的快速重构,能够保证各类分布式电源、分布式储能以及电动汽车的安全接入。智能电网在智能变压器、集中式与分布式可再生能源发电和运行技术、储能技术以及超导技术等方面的技术   积累,使得其能够为能源互联网中各层级的能量管理系统、能源路由器等关键技术的研发提供一定的技术基础。能源互联网是多能源网络的耦合,未来能源互联网中的能源供应与输配网络,不仅要考虑电力网络的运行控制,还需要考虑其他能源网路的优化协同,包括各类一次能源的互补协同控制,各类型能源转化,多类型能源网络协同优化运行等相关技术解决方案。智能电网需要为各类型能量单元提供具有高度兼容性的并网接口,从而更好地发挥在能源互联网中的资源配置中心和基础支撑平台作用。

  (三)能源互联网推动智能电网的外延与发展能源互联网是一个泛能源体系,其建设将会使得各类型能源供应与输配网络得到整合和延伸,实现各类能源的互联共享,是对现有能源供需结构的颠覆性革命及传统能源行业观念的根本性变革。一方面,能源互联网中一次与二次能源最优转化技术,广义 “源—网—荷—储”协调运行技术以及基于互联网技术的能源市场综合运行、综合控制、综合交易以及针对用户的综合能源服务将最大程度地发挥智能电网在 “源—网—荷—储”协调控制以及优化资源配置方面的技术潜能,同时也使得智能电网的范围和内涵得到扩展,向着智能综合能源网络的方向发展。另一方面,能源互联网建设过程中,“大众创业、万众创新”互联网思维将为智能电网的建设营造更为开放的环境,依托于智能电网,将会衍生出更多的商业模式和附加价值,从而丰富了建设参与主体,推动智能电网以及能源互联网的发展。

  4. 我国能源互联网发展的政策建议

  能源互联网建设是一项复杂的系统工程,不仅涉及大量相关高新技术的攻关与集成应用,也需发展与之配套的宏观政策及相应的市场机制。为此,提出以下建议:开展能源互联网顶层设计、能源互联网关键技术攻关、能源互联网试点示范,同时研究制定能源互联网标准体系。

  能源互联网是助推我国能源革命的“下一个风口”,是近一个时期我国可能领先世界的为数不多的几个领域之一。能源互联网建设是一项极为复杂的系统工程,不仅涉及大量相关高新技术的攻关与集成应用,也需发展与之配套的宏观政策及相应的市场机制。为此,提出以下建议:一是开展能源互联网顶层设计。从我国能源革命的实际需求出发,立足世界能源技术及互联网技术发展前沿,研究制定我国能源互联网发展指导性文件,明确我国能源互联网建设的指导思想、基本原则、目标定位、重点任务及相关保障措施,充分调动能源、信息等相关行业资源,营造大众创业、万众创新的良好生态,有序推进能源互联网的研究与建设工作。

  二是开展能源互联网关键技术攻关。

  立足我国能源产业发展现状和现有信息、控制等技术发展水平,研究设立能源互联网技术创新专项,有针对性地支持建设若干能源互联网技术创新平台,围绕能源路由器、智能供能、智能用能、能源电商交易、智能能效服务等一批关键技术开展集中攻关,尽快突破制约我国能源互联网建设的重大技术瓶颈。

  三是开展能源互联网试点示范。基于我国现有基础,选择具有代表性的地区支持开展各具特色的能源互联网示范项目建设,发展相应的市场机制和商业模式,建设一个基础设施智能化、生产消费互动化、信息流动充分化的区域能源互联网络,协同解决能源供应、能源消费、能源安全、环境治理、资源利用等关键问题,为我国能源互联网的推广积累经验。

  四是研究制定能源互联网标准体系。

  建立统一的标准规范是推动我国能源互联网建设的关键环节,也是能源互联网实现多能源互联以及信息实时交互的根本保障。建议相关政府部门尽快组织能源、信息等行业力量,依托现有电力、油气、煤炭、互联网等相关标准体系,整合形成我国能源互联网体系框架,并持续优化形成开放的能源互联网标准体系。

 

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