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高峰:能源互联网是实现能源革命战略的支撑点
发布者:杨晗   点击数:221   发布时间: 2019-06-14 11:53:41   更新时间: 2019-07-11 14:42:47

        全国政协委员、国家电网公司董事长、党组书记舒印彪在今年两会提案《加快再电气化进程促进能源生产和消费革命》中认为,要破解能源发展难题,就要深入推进能源生产和消费革命,助推绿色低碳发展和美丽中国建设,这其中尤其要着眼发挥电网的能源转换枢纽和基础平台作用,加快完善以特高压为骨干网架的坚强智能电网,打造广域泛在、开放共享的能源互联网,提高优化配置能源资源能力,为清洁能源大规模并网消纳和电力替代其它终端能源提供有力支撑。在此之前的1月份,国家电网公司首次提出,要开启建设具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业新征程。这一令人瞩目的举动源于习近平主席能源革命战略的推进。为深入了解能源互联网对推动能源革命的作用及其发展等情况,本刊专访了国家能源互联网产业及技术创新联盟副秘书长、清华大学能源互联网创新研究院高峰副院长。

 

可持续发展是构建能源互联网的内在动因

 
 

  记者:习近平主席曾在不同场合强调我国必须要实行能源革命战略,并倡议构建全球能源互联网。国家电网公司、国家能源局等相关部门、研究机构正积极行动努力推进。请问,能源革命与构建全球能源互联有何内在关联?

  

  高峰:习近平主席提出能源革命的直接原因是我国面临能源环境双重压力,不能实现可持续发展。2013年底至2014年初的严重雾霾惊醒国人,从那时起,国人对环境问题越发关注。而环境问题的出现与化石能源的大量使用、无节制使用密切相关;不仅如此,因化石能源是不可再生能源,总有用尽的一天,因此必须要改变能源生产、消费方式,也就是习主席所说的必须进行能源革命。从深层原因看,能源革命源于能源生产力和能源生产关系的矛盾。目前,不仅我国,整个人类社会能源和环境的可持续发展都面临巨大挑战,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进行根本性的改变,推进能源生产和能源消费革命。这就是构建全球能源互联网的强大内在动因。

  

  记者:为什么通过能源互联网可以推进、实现能源革命?

  

  高峰: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,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,互联网技术作为拉近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。

  

  记者:我国能源互联网建设处在哪个阶段?未来的能源互联网是怎样的?

  

  高峰:国家能源局、国家电网公司都采取了积极有效的行动推进我国的能源互联网建设。客观讲,目前,我国正处于能源互联网建设的初级阶段,但是有较为清晰的建设目标和途径。未来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。    

 

能源互联网的目标:提升总体能源效率

 
 
 

 

  记者:国家能源局局长努尔·白克力在“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”。应该如何理解这句话?

  

  高峰:无疑,这句话是在强调能效的重要性,但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。

  

  记者:能源互联网如何实现系统能效提升?

  

  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。能源效率包括3方面内容。一是整体能源系统效率。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,同时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。

  

  二是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放,都需要鼓励更多地使用可再生、清洁能源。能源互联网具备柔性,可扩展能力较强,可以支持分布式能源的即插即用以及多样化的商业模式。也就是说能源互联网在实质上能够支持鼓励更多的可再生、清洁能源的使用。

  

  三是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。能源互联网能够使各方都受益。

  

  记者:请举例说明。

  

  高峰:举两个例子。一是从生产电力生产者、运营者角度看。电既有传统煤电,又有风电、光电。运营是电网。煤电成本较低,但环境成本高;风光电成本已经大幅下降到与煤电相差不多,环境成本低,又受国家政策支持,因此竞争力在提高,但不稳定,有可能需要的时候没有,不需要的时候却很多。这样,煤电、风光电、电网之间就会出于自己考虑,产生利益纠纷,如电网不愿不稳定的风光电入网,风光电则希望自己投资尽快回收而希望尽可能多的上网;电网因电网运行成本、安全等问题更愿意接受稳定的煤电等等问题,最终导致各方参与者效率不均。能源互联网依赖高度安全可靠的主体能源网架和信息网络,能够覆盖整个能源链,融能源生产、消费、储存、交易于一体。这种网络特征可以化解各方利益纠纷,实现参与者应有的效率。

  

  二是以能源监管者为例。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。

  

  记者:能源互联网发挥推升整体系统能效作用的关键在哪里?

  

  高峰:要说明这个问题,必须先要知道能源互联网的概念。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。

  

  记者:请举例说明。

  

  高峰: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,这将造成不必要的浪费。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。

  

  记者:目前,风光电已经逐渐摆脱高成本的桎梏,下一步面临的是解决消纳和补偿问题。能源互联网对这个问题的解决有何作用?

  

  高峰:能源互联网中,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。

  

  记者:在传统电网还占主导地位的情况下,能源互联网如何发挥其促进作用?

  

  高峰: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。互联网技术可以缩短生产和消费的距离,使二者直接匹配。能源互联网的云平台和大数据技术,能够拉近供和用,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。值得强调的是,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。

 

能源互联网发挥作用的核心是技术和理念的深度融合

 
 

 

    记者:能源互联网的目的是要实现整体系统能效的提升。请问,能源互联网是通过怎样的架构、怎样的方式来实现这个目的?

  

  高峰:能源互联网发挥提升整体系统能效必须依靠技术与理念的深度融合。能源互联网通过三层组成架构实现技术与理念的深度融合从而实现整体系统能效提升的目标。一是多能协同能源网络的物理基础层;二是信息物理能源系统的实现手段层;三是创新模式能源运营的价值发掘、实现层。

  

  记者:请先从物理基础层和实现手段层的融合来谈一谈。

  

  高峰: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。但其整体效能的最大化离不开信息物理系统的融合。没有物理信息与物理基础的融合,物理基础层就失去了实现价值的手段。在这里,我想强调的是,能源互联网提升能效是要从局域能源网即多种能源微网的能效提升着手。每个局域能源网的效率提升了,广域能源网的效率肯定提升;局域能源网能效的提升,减弱了对局域网外部能源的依赖,保障了局域能源网的安全。在此基础上组成的广域能源网效率会提升,安全性也会提高。在效率和安全的前提下,建设能源互联网才会有牢固的基础。

  

  记者:如何实现价值发掘?

  

  高峰: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——创新模式能源运营。在具有坚实的物理基础和实现手段的前提下,应充分运用互联网思维,以用户为中心,发掘、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。

  

  记者:创新模式能源运营是为了发掘、实现参与各方价值,这当然要以市场需求为导向。请问,在发掘、实现各方价值的过程中,需要政府来发挥作用吗?

  

  高峰:创新服务必须以市场需求为导向。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,使其能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。另一方面是需要政府构架新的价格机制。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——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。需要强调的是,新电改并不是把电网的蛋糕切出来给其它利益相关方,而是通过能源互联网的方式做出新的蛋糕。

  

  记者:我国能源互联网建设与国外相比有哪些优劣?

  

  高峰:实事求是的讲,在能源互联网建设方面,我们在很多地方在补课,比如在物理基础层面,欧美发达国家因为具有较好的市场环境等因素,因而比较完善。我国的能源互联网建设在努力推进,在创新模式能源运营方面我国是领先的。比如各种各样的“云”的运用。以前需要安装软件,现在需求方只要购买服务就可以了。这就大大提高了参与各方的效率与收益。比如有些公司利用云技术提供屋顶光伏资源的自动识别和投资建议服务,寻找潜在市场,减少成本投入,提高效益,取得了很好的效果。  

 

以“用户效用为本”的理念,抢占全球制高点

 
  

 

  记者:目前,我国能源互联网的建设进程如何?

  

  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年的不到500家,发展到2017年5月的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,示范项目于去年8月开工,今年年底前就会有不少的成果展示。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。另外还有很多项目同属于能源互联网范畴但没有申报。

  

  记者:从55个项目落地建设的过程看,有没有一些经验的积累?

  

  高峰:项目落地过程中,积累了不少经验。最值得一提的是,政府引导模式颇见成效。在政府引导下,各种所有制的项目得以较为均衡推进。一线城市项目推进比较好,因为一线城市政府的动力较大,有雄厚的技术、人才储备,政策支持力度大,有适宜的商业模式作为盈利的保障,因此推动比较快。值得提出的是,55个项目中,不一定都通过最终评估,也就是说,有可能一些项目会被“摘帽”,被排除在国家项目之外。这给地方政府敲响了警钟:不要在不具备相应条件下,抢“国家项目”,要想做,就得创造好各种需要的条件、环境,再来争取。

  

  记者:能源互联网作为未来的能源形态,世界各国尤其是发达国家都在努力推进。您认为,我国如何做才有可能抢占全球能源互联网建设的制高点?

  

  高峰: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”的理念非常切合“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。

 

推动我国能源互联网建设要从三方面发力

 
 

 

  记者:针对目前我国的能源互联网建设的情况,您认为在哪些方面应采取措施?

  

  高峰:我国能源互联网建设取得了一些成绩,但在政策制定、管理模式、人才培养等方面都需要求变,以适应我国能源互联网建设的需要。

  

  其一,应转变思路,思路决定出路。思路包括多方面:一是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、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。二是电网的发展思路应从传统的管理模式向为用户提供高质量服务的意识方向转变,以求更好地体现“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。三是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。上述这些思路上的转变,有助于我国更好地完成能源革命的历史使命。

  

  其二,模式要创新求变。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。

  

  其三,重视人才队伍培养与建设。思想创新和能力提升都离不开人才。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。这方面,清华大学已经采取了行动。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。

  

  记者:能源互联网建设走出去,既是我国能源互联网建设的组成部分,又是实现建设能源互联网的必须之举。请问,我国能源互联网建设走出去有哪些优势?

  

  高峰:我国在构建能源互联网方面具有明显的优势——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与优势。

  

  记者:您认为应如何构建能源互联网?实现全球能源互联互通需要解决哪些问题?

  

  高峰:构建能源互联网,可先在中国援建的园区建设局域能源互联网,再到全球互联互通。全球能源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。解决这个问题,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。还有就是,实现互联互通,必须解决发展模式的问题——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。

  

  高峰简介:

  

  国家能源互联网产业及技术创新联盟副秘书长、清华大学能源互联网创新研究院常务副院长。作为核心成员,协助国家能源局完成国家能源互联网纲领性文件《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》、组织推进国家能源互联网示范项目等多项重要工作。作为第一副主编出版《能源互联网发展研究》、《能源互联网助推中国能源转型与体制创新》。曾为IBM中国研究院智慧能源首席科学家,IBM全球智慧能源专业团体副主席。