2015年11月5日到7日，國家能源局主辦了“國際能源變革論壇”，會后發(fā)出了蘇州宣言，號召與會各方“探索能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對能源變革的作用，推動兩者之間的協(xié)同發(fā)展”、“開展能源變革綜合示范區(qū)建設和交流”。前一點正是對能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)深刻認識的基礎上提出的，而后一點指出了未來能源互聯(lián)網(wǎng)的實施路徑。
能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)
為什么能源互聯(lián)網(wǎng)與能源變革緊密相關，這是由能源互聯(lián)網(wǎng)開放、平等、互聯(lián)、分享的本質(zhì)特征決定的，分別體現(xiàn)在能量、信息和價值交換的不同層面上并相互作用，形成能源基礎設施自下而上構建和價值驅(qū)動下的自上而下運行的新格局，因此是未來能源變革的有力抓手。
能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)理念構建的新型信息—能源融合的“廣域網(wǎng)”，它以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”，以微網(wǎng)、分布式能源、智能小區(qū)等為“局域網(wǎng)”，以開放對等的信息—能源一體化架構真正實現(xiàn)能源的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用，因此可以最大限度地適應新能源的接入。能源形式多種多樣，電能源僅僅是能源的一種，但電能在能源傳輸和轉(zhuǎn)換等方面具有無法比擬的綜合優(yōu)勢，所以在考慮互聯(lián)問題時以電網(wǎng)為主。能源互聯(lián)網(wǎng)是采取自下而上分散自治協(xié)同管理的模式，與目前集中大電網(wǎng)模式相輔相成，符合電網(wǎng)發(fā)展集中與分布相結(jié)合的大趨勢。
(1)開放
互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息的隨時隨地接入與獲取，主要取決于開放式的體系結(jié)構。能源互聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)開放性，需要可再生能源與儲能用能裝置的“即插即用”。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要借鑒互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方式，走標準先行、應用驅(qū)動、進一步帶動產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的道路。
(2)互聯(lián)
“局域網(wǎng)”與“廣域網(wǎng)”的本質(zhì)不同在于“廣域網(wǎng)”必須解決規(guī)?；_放互聯(lián)的問題，這就需要簡潔易行的標準協(xié)議作為基礎?！熬钟蚓W(wǎng)”內(nèi)部可以進行多種能源形式的轉(zhuǎn)換，可以進行風、光、儲、用的平滑與協(xié)調(diào)，但“廣域網(wǎng)”的互聯(lián)必須建立在局域消納的基礎上，形成簡捷的能量交換方式，才可能實現(xiàn)大規(guī)模互聯(lián)。
(3)對等
同傳統(tǒng)電網(wǎng)自頂向下的樹狀結(jié)構相比，能源互聯(lián)網(wǎng)的形成是能量自治單元之間的對等互聯(lián)。任意單元之間的連接是邏輯上的，其真正的實現(xiàn)必須建立在分散路由的基礎之上。能量的傳輸應該是多次路由的結(jié)果，其間是解耦的，進而可以避免一系列安全穩(wěn)定性問題;同時傳輸路由路徑之間可以是動態(tài)、互為備用的，在保證冗余和可靠性的同時不降低系統(tǒng)的利用率。
(4)分享
分布、分散與分享也是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征。原來僅依賴于中心調(diào)度與管理的功能可以采用分散—協(xié)調(diào)的方式來更高效地實現(xiàn)，而“局域網(wǎng)”(如微網(wǎng))的監(jiān)控甚至可以采用沒有“中心”的對等模式。借鑒互聯(lián)網(wǎng)應用中社交網(wǎng)絡的信息分享機制，能源互聯(lián)網(wǎng)中各局域網(wǎng)之間的能量交換與路由也都是就近實時動態(tài)進行的，以分散式局部最優(yōu)和高效的全局協(xié)調(diào)來實現(xiàn)電網(wǎng)整體能量管理的優(yōu)化。
能源互聯(lián)網(wǎng)開放、平等、互聯(lián)、分享的本質(zhì)特征還不僅僅體現(xiàn)在基礎設施層面。在國家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的指導下，能源互聯(lián)網(wǎng)借鑒互聯(lián)網(wǎng)思維在能源行業(yè)的市場規(guī)則、商業(yè)模式、體制機制等層面都將引發(fā)深刻的變化。目前產(chǎn)業(yè)上最為活躍的主要體現(xiàn)在商業(yè)模式的創(chuàng)新，結(jié)合國家電力體制改革售電放開等政策趨勢，用戶為中心個性化能源服務的體現(xiàn)、新能源融資的互聯(lián)網(wǎng)金融創(chuàng)新以及平臺戰(zhàn)略在能源信息透明和資源整合中的作用等等，都是互聯(lián)網(wǎng)思維在能源電力行業(yè)的創(chuàng)新探索。
2015年11月15日在“中國氣體清潔能源發(fā)展與能源大轉(zhuǎn)型高層論壇”上，國務院發(fā)展研究中心主任李偉指出： “能源互聯(lián)網(wǎng)是能源發(fā)展的創(chuàng)新形式，將顛覆原有的能源行業(yè)分工，出現(xiàn)高開放性的新興業(yè)態(tài)，也會顛覆性改變過去的一些市場規(guī)則、倒逼政府改變管理方式，催生產(chǎn)業(yè)組織創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新和政府管理方式創(chuàng)新。”
能源互聯(lián)網(wǎng)的實施路徑
能源互聯(lián)網(wǎng)代表未來的方向，但其發(fā)展還有很長的路要走，在現(xiàn)實條件下是否有可行的能源互聯(lián)網(wǎng)典型場景和實施路徑，是大家關心的問題。下面是結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)理念提出的一個具有開放對等互聯(lián)要素的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)典型場景圖。
如圖所示，典型的目前情況下可以參與到作為區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)構成要素的包括：
(1)分布式能源(燃氣冷熱電聯(lián)供)
燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是以燃氣作為一次能源產(chǎn)生電、熱、冷二次能源的系統(tǒng)。天然氣燃燒把化學能轉(zhuǎn)化為熱能，高品位的熱能用來發(fā)電，低品位的熱能用于供熱或者為吸收式、吸附式制冷系統(tǒng)提供驅(qū)動熱源，從而實現(xiàn)對天然氣化學能的多級多次利用。燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)具有很高的一次能源利用率。對于普通的火力發(fā)電系統(tǒng)，一次能源利用率約為40%，在傳輸電能的過程中又要經(jīng)受約2%的損耗。而采用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，一次能源利用率通?？蛇_80%以上。
(2)微網(wǎng)(風光儲電動汽車等)
風光作為分布式可再生能源的主力由于其間歇性，必須輔以儲能的支撐，這些在微網(wǎng)的技術研究與發(fā)展中得到實踐。但微網(wǎng)本身一般很難穩(wěn)定孤島運行，而微網(wǎng)并網(wǎng)又受限于目前電網(wǎng)的不夠靈活。能源互聯(lián)網(wǎng)為微網(wǎng)的接入和互聯(lián)提供了另外的思路。微網(wǎng)的新能源發(fā)電和儲能目前還存在成本問題，引入能源互聯(lián)網(wǎng)有利于在更大范圍內(nèi)提高微網(wǎng)實現(xiàn)的經(jīng)濟可行性。
(3)智能社區(qū)(需求側(cè)響應和管理)
需求響應是指電力用戶受不同時期的電力價格和激勵措施的影響，主動改變其日常用電模式，以期在電力市場的電力價格高漲或者在電力系統(tǒng)的可靠性受到威脅時通過及時響應電網(wǎng)指令、降低用電需求或轉(zhuǎn)移用電時間來獲益。其執(zhí)行可以是基于價格或者基于激勵機制的。需求響應的主要實施過程是運營方和用戶雙方事先經(jīng)過協(xié)議溝通并簽訂相應的響應合同，合同內(nèi)容包括用戶愿意進行的需求響應方式，響應辦法以及補償辦法等。運營方根據(jù)能源互聯(lián)網(wǎng)運營情況確定需求響應的時間和方式等需求響應事件，并將此需求響應事件通知給能源互聯(lián)網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，進而由能量管理系統(tǒng)下發(fā)信號給用戶，用戶接到信號后根據(jù)自己的用電需要做出響應判斷。運營方根據(jù)需求響應效果確定能源互聯(lián)網(wǎng)運營情況，并根據(jù)合同對用戶進行響應的補償。
相對于傳統(tǒng)自頂向下的電網(wǎng)發(fā)輸配變用的模式，在一定區(qū)域內(nèi)的能源互聯(lián)網(wǎng)承擔了分布式能源的靈活接入、動態(tài)負荷的局部消納、與用戶互動的需求側(cè)響應等功能。同時，能源互聯(lián)網(wǎng)很大程度上屏蔽了源和用引入的動態(tài)性，一定程度上減小了大電網(wǎng)利用大的冗余度換取安全可靠性的程度，提高了大電網(wǎng)的整體利用效率。諸多方面因素協(xié)同考慮，可以形成現(xiàn)實意義下具有經(jīng)濟可行性的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)示范，進一步向更細粒度(如家庭能源互聯(lián)網(wǎng))和更高層級(如全球能源互聯(lián)網(wǎng))延伸，以此帶動能源互聯(lián)網(wǎng)技術創(chuàng)新、模式創(chuàng)新和體制機制變革，走出中國發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的實施路徑。
