“微能源網(wǎng)未來大規(guī)模的微網(wǎng)群不僅僅是在電力上互聯(lián)，而且更重要的是做天然氣網(wǎng)絡(luò)和供熱網(wǎng)絡(luò)等等非電能網(wǎng)絡(luò)在能源上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，根據(jù)各個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的機(jī)組和用能特點(diǎn)，從微網(wǎng)群上協(xié)調(diào)生產(chǎn)?！?國家973計(jì)劃能源專家咨詢組成員、中國微能源網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟專家指導(dǎo)委員會(huì)主任張建華在2018泰山論壇暨中國微能源網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟年會(huì)上說，微能源網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)的電、熱、氣、冷蒸汽等多種能源的高效集成，可以連接能源主干網(wǎng)。
以下是發(fā)言實(shí)錄：
尊敬的各位專家各位領(lǐng)導(dǎo)各位嘉賓，今天的發(fā)言題目是“綜合能源系統(tǒng)及運(yùn)營關(guān)鍵技術(shù)”，
綜合能源系統(tǒng)在一個(gè)樓宇，在一個(gè)園區(qū)，在一個(gè)城鎮(zhèn)中的應(yīng)用就是我們所說的微能源網(wǎng)。我們國家能源典型特征兩個(gè)，分布不合理，結(jié)構(gòu)不合理。由于這兩個(gè)典型特征，所以造成了必須要大量的進(jìn)行能源轉(zhuǎn)型和改革。人均資源很匱乏，中國人均煤炭資源、人均石油資源、人均天然氣資源僅僅是世界人均水平的1/3到1/4，我們?nèi)司Y源非常匱乏，因此在節(jié)能減排方面任務(wù)艱巨。
我國能源分布遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，我煤電風(fēng)光資源來自西北，負(fù)荷中心在東部沿海，水電資源、光資源大部分來自西藏、云貴、四川，但是能源中心在東部。東部消納全國能源生產(chǎn)2/3，但是西部生產(chǎn)了中國能源生產(chǎn)的2/3。這張圖描述了歐美國家和中國當(dāng)前所消納的三種典型化石能源的比例，石油天然氣煤炭，美國歐盟石油天然氣煤炭1/3均等，煤炭和石油在下降，中國煤炭資源70%，石油18%，天然氣不到4%。這是能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。
現(xiàn)在能源電力有剛性增長需求，發(fā)達(dá)國家是零增長負(fù)增長，中國在未來二三十年有快速增長，城市化的比例在逐漸增加，現(xiàn)在56%。城市化率還處于發(fā)達(dá)國家的低線水平。
電能在終端消費(fèi)水平到2020年估計(jì)到27%，人均電量，小康社會(huì)最低水平在五千度以上，人均生活用電比重20%以上，2015年統(tǒng)計(jì)中國的人均電量四千度，有一部分西部的欠發(fā)達(dá)地區(qū)人均量非常少，但是這些發(fā)達(dá)國家，像加拿大、美國、韓國是一萬度以上，歐美六千到八千度。從人均用電量相比，我國用電用能的總量有剛性增長需求。
專家測算，我國未來到2050年發(fā)電需求，以及各種能源比例，2020年總能耗50億噸，可能低一點(diǎn)，發(fā)電裝機(jī)19億千瓦，可再生能源裝機(jī)占35%。2030年到二氧化碳排放天花板，50億噸，發(fā)電總裝及28億千瓦，可再生能源裝機(jī)占比到53%。2050年能耗下降，新能源替代會(huì)逐漸增加，發(fā)電總裝及25億千瓦，可再生能源占比占80%。國家水能資源基本上開發(fā)殆盡，主要增長的是風(fēng)和光。因此，新能源將推進(jìn)電力體制改革的步伐，為什么？因?yàn)榇罅康娘L(fēng)光介入會(huì)促使考慮怎么消納。
風(fēng)光發(fā)電量每年發(fā)電小時(shí)數(shù)比較少，2020年預(yù)測人均電量五千度，那時(shí)候總發(fā)電量七萬億，可再生能源占比29%，2050年人均電量九千度，達(dá)到國家平均水平，發(fā)電量12萬億千瓦時(shí)，可再生能源發(fā)電占比占67%，這么大的可再生能源發(fā)電占比，光伏和太陽能占一半，裝機(jī)容量占2/3，這么大的可再生能源發(fā)電怎么消納？新能源為電力的發(fā)展提供了新的機(jī)遇，提供新的挑戰(zhàn)。
由于能源剛性需求以及能源結(jié)構(gòu)和能源分布不合理，能源轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)調(diào)整是新能源電力新的發(fā)展動(dòng)力。能源轉(zhuǎn)型和能源革命迫切需求，新技術(shù)的發(fā)展有了長足的進(jìn)步。這就催生新型能源電力的供需模式，在這種模式下，把電力天然氣熱力系統(tǒng)形成綜合能源系統(tǒng)，向閉環(huán)、耦合、融合的方向發(fā)展，冷熱電多種能源在源、荷、時(shí)、空多維度呈現(xiàn)出更深入的耦合特性。從市場環(huán)境看，開展綜合能源服務(wù)是提升能源效率降低用能成本，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)競爭和合作的重要發(fā)展方向。
傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)有很強(qiáng)的互聯(lián)網(wǎng)的特征，比如說傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中一次能源發(fā)電和分散化布局的電源結(jié)構(gòu)是通過大規(guī)模的互聯(lián)電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)，連接千家萬戶，因此具有天然的互聯(lián)網(wǎng)的特征。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)終端用戶早以實(shí)現(xiàn)即插即用，具有天然的開放和共享的特征，但是隨著分布式新能源接入，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)并不支持用戶的分布式電源的即插即用，他的互聯(lián)網(wǎng)特征需要用微能源網(wǎng)的概念解決。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不適用各種多種能源的協(xié)同互補(bǔ)，提高能源效率能力受限，需要用綜合能源耦合和融合的方式解決問題。傳統(tǒng)電力對于分散的能源發(fā)電缺乏市場機(jī)制，微能源網(wǎng)就要探索傳統(tǒng)電力系統(tǒng)所不具備的需要它去展現(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)的的特征，需要通過多能互補(bǔ)、綜合能源服務(wù)深度融合傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和信息技術(shù)的各種生產(chǎn)形式。
我們有了這樣的能源轉(zhuǎn)型和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需求，同時(shí)現(xiàn)在也處于技術(shù)發(fā)展的前景，具備了這樣的技術(shù)。人工智能，電力行業(yè)特別關(guān)注人工智能的發(fā)展。人工智能技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，這些技術(shù)的發(fā)展是遵循摩爾定律，現(xiàn)在人工智能和人類智能相當(dāng)，但是今后十年二十年，它是以摩爾定律的速度翻番的增長，我們很難設(shè)想2030年2050年人工智能會(huì)發(fā)展成什么程度，至少可以設(shè)想。這些能源電力系統(tǒng)的運(yùn)行難題，大量的風(fēng)電，大量的光伏，大量分布式能源接入到系統(tǒng)怎么應(yīng)對，大量的負(fù)荷不確定性，電動(dòng)汽車的充電等等，還有性能各異傳統(tǒng)的運(yùn)維方法難以對付現(xiàn)在傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)運(yùn)營。
現(xiàn)在調(diào)度15分鐘一次，我們微能源網(wǎng)或者城鎮(zhèn)的能源體系能不能一毫秒做一次，如果一毫秒做一次方式分析，可以預(yù)測下一毫秒系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，這樣能不能消納百分之百的新能源，從人工智能發(fā)展的速度來看，完全有可能在未來的5-10年可以實(shí)現(xiàn)用人工智能的方法來解決這一系列的難題。
現(xiàn)在從電力系統(tǒng)來講，正在構(gòu)建電力人工智能大腦的主體部分，或者正在構(gòu)建基本的人工智能的應(yīng)用，構(gòu)建全景全域全面數(shù)值感知系統(tǒng)。電力和人工智能和先進(jìn)技術(shù)的融合將支撐電力變革。
第二項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，高效高密度低成本長壽命的儲(chǔ)能，更廣義的儲(chǔ)能技術(shù)，包括儲(chǔ)電儲(chǔ)熱儲(chǔ)氣儲(chǔ)氫這些多元化的儲(chǔ)能技術(shù)會(huì)打破傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的發(fā)輸配用必須實(shí)時(shí)平衡的瓶頸，儲(chǔ)能有了存儲(chǔ)以后改變了電力系統(tǒng)在生產(chǎn)、運(yùn)輸、分配、消納必須實(shí)時(shí)進(jìn)行的商品特性。因此電力系統(tǒng)可以有庫存，因此能夠成為實(shí)現(xiàn)多能互聯(lián)共享和多網(wǎng)融合的支撐。
高可靠性低損耗的電力電子裝配技術(shù)，過去電力系統(tǒng)的潮流分布是靠自然功率分布，唯一能控制的措施是開關(guān)，只有開關(guān)能控制潮流的分布，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，可以使得整個(gè)電力系統(tǒng)變成柔性系統(tǒng)，電力電子技術(shù)也成為改變顛覆傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù)。
還有先進(jìn)的輸電、高溫超導(dǎo)新型材料等等，都會(huì)在今后的綜合能源系統(tǒng)或者微能源網(wǎng)中得以廣泛的應(yīng)用。新一代的能源電力系統(tǒng)具備四個(gè)特征，高比例可再生能源廣泛接入和消納，高比例電力電子裝備廣泛應(yīng)用，多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)，微能源網(wǎng)成為主要的用能和用電的方式。互聯(lián)網(wǎng)智慧能源為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)會(huì)改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)傳統(tǒng)運(yùn)營業(yè)態(tài)。
對于綜合能源服務(wù)來講，要實(shí)現(xiàn)可再生能源優(yōu)先，因地制宜的多元化的能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)集中分布并舉相互協(xié)同的可靠能源生產(chǎn)和供應(yīng)模式。各類能源綜合利用，供需互動(dòng)，高效節(jié)約的用能方式。面向社會(huì)的平臺(tái)性、商業(yè)興和用戶服務(wù)性的系統(tǒng)。專家提出，能源互聯(lián)網(wǎng)對于局部來講，是微能源網(wǎng)是以可再生能源為優(yōu)先，以電力能源危基礎(chǔ)，多種能源供給與消費(fèi)協(xié)同，集中式與分布式協(xié)同，大眾廣泛參與的新型的生態(tài)化能源系統(tǒng)。
微能源網(wǎng)未來大規(guī)模的微網(wǎng)群不僅僅是在電力上互聯(lián)，而且更重要的是做天然氣網(wǎng)絡(luò)和供熱網(wǎng)絡(luò)等等非電能網(wǎng)絡(luò)在能源上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，根據(jù)各個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的機(jī)組和用能特點(diǎn)，從微網(wǎng)群上協(xié)調(diào)生產(chǎn)。
能源利用向低碳化和分布式轉(zhuǎn)型，使得集中、單向、垂直的能源系統(tǒng)會(huì)逐步的轉(zhuǎn)化為以電網(wǎng)為骨干的基于互聯(lián)網(wǎng)信息的高度智能化的分散的雙向的扁平的綜合能源。要有機(jī)制和體制方面的支撐，多能互補(bǔ)是綜合工程，是系統(tǒng)工程，是體系。地域性能源互連網(wǎng)絡(luò)，以園區(qū)或者跨園區(qū)的配量和微電網(wǎng)為核心和紐帶，以高效消納可再生能源為課題，由供電能源分布式能源儲(chǔ)能元件負(fù)荷等構(gòu)成的微能源網(wǎng)，這樣微能源網(wǎng)是利用互聯(lián)網(wǎng)思維及可再生能源技術(shù)，為智能的微網(wǎng)技術(shù)，先進(jìn)通訊技術(shù)構(gòu)建的多類型的能源高效利用和多元化主體參與的地域性的互連網(wǎng)絡(luò)。它的互聯(lián)網(wǎng)的主要模式是高效消納可再生內(nèi)容。
微能源網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域內(nèi)的電、熱、氣、冷蒸汽等多種能源的高效集成，可以連接能源主干網(wǎng)。整個(gè)綜合能源系統(tǒng)會(huì)有發(fā)展模式，會(huì)融合能源各領(lǐng)域促進(jìn)價(jià)值服務(wù)供需對接，可以建立共享互通網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，可以實(shí)現(xiàn)信息對等，促進(jìn)各方平等參與，可以提供創(chuàng)新的平臺(tái)，催生各種新型服務(wù)業(yè)態(tài)。
從商業(yè)模式講，綜合能源系統(tǒng)就是以用戶為中心的價(jià)值創(chuàng)造，為用戶提供各種服務(wù)。以數(shù)據(jù)為中心的信息增值，包括數(shù)據(jù)運(yùn)營商為政府提供決策，為企業(yè)運(yùn)營和個(gè)體客戶提供多樣化和個(gè)性化的信息增值服務(wù)，這些信息服務(wù)是數(shù)據(jù)資產(chǎn)，信息資產(chǎn)，能源信息資產(chǎn)是很大的優(yōu)勢。
以技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)革新和以改革為契機(jī)的效益挖掘。這四個(gè)方面都為綜合能源系統(tǒng)商業(yè)模式創(chuàng)新提供支持。 現(xiàn)在綜合能源服務(wù)企業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是什么？微能源網(wǎng)面對的是多種客戶類別，比如高耗能工業(yè)、新興產(chǎn)業(yè)等，多專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，除了電力還有燃?xì)?、供熱、分布式能源、?jié)能、需求響應(yīng)、車連王、環(huán)保。供電供熱供氣光伏、生物、峰巔。此外需要多基礎(chǔ)能力，規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、科研、營銷、融資、投資、法律等等各方面。綜合能源系統(tǒng)急需通過各種類型關(guān)鍵技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)綜合能源服務(wù)多能協(xié)同的運(yùn)行模式和對等互享的市場交易是支撐關(guān)鍵技術(shù)。
分布式能源和多種類型多用能負(fù)荷的超短期預(yù)測，只有準(zhǔn)確預(yù)測才能顯著提升綜合能源利用效率，提升能源局域網(wǎng)的運(yùn)用效率。分布式能源多元化用能負(fù)荷預(yù)測在時(shí)間上和空間上顆粒度更細(xì)，受外界影響程度更大，預(yù)測難度更高。需要建立預(yù)測模型，要有預(yù)測方法以及手段來實(shí)現(xiàn)預(yù)測。通過預(yù)測可以了解不同用戶用能特征，分析不同用戶特征。第二項(xiàng)技術(shù)，能源樞紐規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)電氣熱能源間相互轉(zhuǎn)換的核心節(jié)點(diǎn)，這個(gè)樞紐的集成涉及到電氣熱三類裝置，怎么規(guī)劃能源樞紐，來滿足不同區(qū)域不同用戶對各種能源需求的差異化要求。
有相關(guān)的方法來實(shí)現(xiàn)各級(jí)需求響應(yīng)的能源樞紐優(yōu)化的配置，包括對能源樞紐優(yōu)化配置方案進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)場景比較。能源技術(shù)適應(yīng)性評價(jià)，綜合能源系統(tǒng)安全運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度，涉及到電氣熱多種能源服務(wù)，復(fù)雜的耦合，需要考慮市場交易、不同運(yùn)行主體對安全運(yùn)行的調(diào)度優(yōu)化所造成的影響。不同的能源系統(tǒng)電力系統(tǒng)非常快，毫秒，氣系統(tǒng)、熱的系統(tǒng)是慢的。分層優(yōu)化、分布式優(yōu)化，以及自律優(yōu)化等模式，多目標(biāo)分類優(yōu)化調(diào)度策略等等。
智能需求響應(yīng)，過去由政府驅(qū)動(dòng)的需求響應(yīng)是在某個(gè)時(shí)段，最后綜合能源系統(tǒng)，隨著人工智能發(fā)展，需求響應(yīng)是智能化，可以對基線符合、科技化符合、可調(diào)控符合。首先，傳統(tǒng)電力需求響應(yīng)沒有考慮到能源多元化，而且是政府提供的，沒有智能化實(shí)時(shí)的在線的需求響應(yīng)特點(diǎn)。我們需要進(jìn)行面向多種能源協(xié)同的綜合需求響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和應(yīng)用場景的設(shè)計(jì)，以及對于綜合能源響應(yīng)資源特性進(jìn)行分析，對于參與響應(yīng)的潛力進(jìn)行評估。研發(fā)相應(yīng)的需求相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)和裝配，包括整體解決方案，包括快速協(xié)調(diào)和控制策略。
高級(jí)應(yīng)用服務(wù)，高級(jí)能效服務(wù)，怎么為用戶提供更好的能效服務(wù)，為用戶分析各能耗數(shù)據(jù)，分析污染物排放的水平，來做能效的評估，能效的診斷，能效的優(yōu)化，為用戶提出優(yōu)化用能最優(yōu)方案。用戶定制服務(wù)，不同用戶對能源需求不一樣，可以類似手機(jī)套餐一樣，為客戶提供定制化服務(wù)。為用戶提供維修、設(shè)備體檢、故障診斷、內(nèi)網(wǎng)存儲(chǔ)、節(jié)能、溫度定制、深度數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程監(jiān)控、互動(dòng)售電等多種個(gè)性化服務(wù)。電網(wǎng)輔助服務(wù)，現(xiàn)在燃?xì)鈨r(jià)格非常高，得不償失，但是在發(fā)達(dá)國家燃?xì)獍l(fā)電是尖峰負(fù)荷，尖峰負(fù)荷電價(jià)是普通負(fù)荷的十幾倍。
要實(shí)現(xiàn)人工智能在微能源網(wǎng)的大量應(yīng)用，應(yīng)該要利用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使每一個(gè)用能結(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能化，通過云端物聯(lián)網(wǎng)總線交互實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。非侵入式測量，通過部分節(jié)點(diǎn)高精度量測分析用戶內(nèi)部和用能設(shè)施的運(yùn)行態(tài)勢。
能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化，包括高效電氣和氣電，電轉(zhuǎn)氫轉(zhuǎn)換效率57-70%。輸運(yùn)安全性，押送會(huì)帶來10%的損耗，怎么解決。隨著儲(chǔ)能的技術(shù)的不斷發(fā)展，氫能利用燃料電池可能成為綜合能源系統(tǒng)微能源網(wǎng)的一項(xiàng)很關(guān)鍵的調(diào)節(jié)措施。
高能量轉(zhuǎn)化率規(guī)?；募夹g(shù)，應(yīng)用空間和效率提升的空間，電動(dòng)汽車智能交通和電網(wǎng)的互動(dòng)技術(shù)成為虛擬化的儲(chǔ)能資源。
云儲(chǔ)能，在各個(gè)微網(wǎng)之間怎么共享交換儲(chǔ)能資源。低位熱能怎么提質(zhì)增效實(shí)現(xiàn)。市場運(yùn)行交易機(jī)制，在微能源網(wǎng)中特別關(guān)注的，要研究市場的價(jià)格形成機(jī)制，組塞管理機(jī)制和偏差能量平衡機(jī)制，通過市場價(jià)格信號(hào)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自主效益、主動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益經(jīng)濟(jì)效益最大化。
區(qū)塊鏈技術(shù)能夠支撐海量用戶點(diǎn)對點(diǎn)交易，在去中心化的條件下，實(shí)現(xiàn)可信交易。有希望成為未來綜合能源服務(wù)市場交易平臺(tái)的支撐技術(shù)?？梢杂脕硖寂欧艡?quán)認(rèn)證，去中心化多能源系統(tǒng)協(xié)同，在微能源網(wǎng)群中，采用區(qū)塊鏈技術(shù)，不同能源技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息、技術(shù)、成本，實(shí)時(shí)生成各個(gè)地區(qū)各類能源的邊際交割。去中心化分布式記賬，用戶側(cè)法典，用戶側(cè)占能怎么在去中心化情況下實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模的交易。
人工智能深度機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)能夠支撐海量用戶的點(diǎn)對點(diǎn)的交易，能夠在區(qū)域交易中心的條件下實(shí)現(xiàn)可信交易。現(xiàn)在產(chǎn)生大量的售電公司，售電公司也在生成也在消失，我們怎么能夠把這樣的售電公司變成綜合能源服務(wù)公司，變成微能源網(wǎng)的運(yùn)營商，這樣有很多的相關(guān)技術(shù)要解決。
謝謝大家！
主辦單位：中國電力發(fā)展促進(jìn)會(huì) 網(wǎng)站運(yùn)營：北京中電創(chuàng)智科技有限公司 國網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司 銷售熱線：400-007-1585
項(xiàng)目合作：400-007-1585 投稿：63413737 傳真：010-58689040 投稿郵箱：yaoguisheng@chinapower.com.cn
《 中華人民共和國電信與信息服務(wù)業(yè)務(wù)經(jīng)營許可證 》編號(hào)：京ICP證140522號(hào) 京ICP備14013100號(hào) 京公安備11010602010147號(hào)
