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能源互联网概念和内涵解读
发布时间:2023-08-11 02:36浏览次数:

  星投体育2016年2月,国家能源局发布了 《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,对能源互联网进行了顶层设计,明确了“互联网+”智慧能源的重点任务:加强能源互联网基础设施建设,建设能源生产消费的智能化体系、多能协同综合能源网络、与能源系统协同的信息通信基础设施;营造开放共享的能源互联网生态体系,建立新型能源市场交易体系和商业运营平台,发展分布式能源、储能和电动汽车应用、智慧用能和增值服务、绿色能源灵活交易、能源大数据服务应用等新模式和新业态;推动能源互联网关键技术攻关、核心设备研发和标准体系建设,促进能源互联网技术、标准和模式的国际应用与合作。

  距指导意见下发已近一年,各方正着力推进能源互联网试点示范工作,经过一番梳理,此处谈谈自己对能源互联网的一些看法。在指导意见中,能源互联网被定义为:“一种互联网与能源生产、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,具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。”

  该概念提到了三项重要内容:能源生产-传输-存储-消费的物理环节,互联网以及能源市场。可以看出,能源互联网涉及了物理、信息及市场三个维度,这三个维度的共同创新和相互匹配是能源互联网发展建设的必要条件。相应地,能源互联网受到能量流、信息流和价值流三种动态变化量的驱动。能源互联网的发展过程将在物理、信息、市场三个维度上呈现出不同的形态。

  因此,能源互联网的内涵和特征也可从这三个维度进行分析。在《第三次工业革命》一书中,里夫金提出的能源互联网具有以下四大特征:以可再生能源为主要一次能源;支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入;基于互联网技术实现广域能源共享;支持交通系统的电气化。实际上,以上特征是无法在单一维度上实现的,此处,将分别以物理、信息、市场三个维度解析能源互联网的特征。

  首先,从物理维度,能源互联网是一个以电力系统为核心,以可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统[1]。其特征包括:

  1)以电力为核心。电能作为清洁、优质、高效、便捷的二次能源,随着经济水平的发展,全球电气化水平仍将日益提高,电力在能源供应体系中的地位呈加强趋势。我国电能在终端能源消费比例2000年为15.9%,2012年提高到20.9%,2020年将达到30%以上。同时,目前清洁能源大多需要转化为电能形式才能够高效利用,以电力为中心也是是低碳能源发展的必然要求。因此,建设能源互联网也是构建以电为中心的新型能源体系。

  2)高比例的分布式能源。由于资源分布不均衡的客观存在,规模化能源生产和远距离传输仍是能源互联网中的重要形式。但是,分布式能源供应将达到某个显著的比例以上。分布式能源是指分布在用户端的能源综合利用系统,包括天然气分布式能源、燃料电池、分布式太阳能/风能/生物质发电、电化学储能、电动汽车、热泵等能源设备,实现以直接满足用户多种需求的定制化能源供应系统。分布式能源是能源互联网的基础,改变了现有能源系统(主要为电力)自上而下的传统结构和供需模式。

  3)多种能源深度融合。实际上,现有电力系统就是一个天然的多种能源融合的系统,其将煤、天然气、水资源、风能、光洋能、地热、核能等一次能源有机地结合在一起。能源互联网的多种能源融合将更多体现在终端能源领域。在现有能源供应体系下,电、气、冷、热等终端能源之间基本是相互独立的,能源互联网下,各种能量转换和存储设备建立了多种能源的耦合关系,实现了电网、交通网、天然气管网、供热供冷网的“互联”。多能源的深度融合实现了能源梯级利用,保障综合能源系统的经济高效和灵活运行。

  在信息维度,能源互联网是能量的开放互联与交换分享可以跟互联网信息分享一样便捷的信息物理融合系统(cyber-physical system,CPS)。其特征包括:

  1)开放。能源互联网中为实现信息的随时随地接入与获取,需建立开放式的信息体系结构。满足能源生产和消费的交互需求,满足多种能源之间的协同管理需求,满足分布式电源、储能等装置的“即插即用”。

  2)对等。能源互联网中能源参与者(生产者、用户或者自治单元)基于一个对等的信息网络实现能源的分享,任意两个能源参与者之间可实现信息上的对等互联,一个参与者可向另一个参与者发布自己的能源供应/需求信息。信息的传输和服务在两个参与者之间发生,无需中心化系统的介入,打破现有集中式能源服务信息系统的Client/Server 模式。

  3)共享。能源互联网打破能源行业之间壁垒的一个特征就是不同层次、不同部门信息系统间,信息的交流与共享。信息共享也是互联网时代的重要特征,能源互联网中的信息共享是提高信息资源利用率,避免在信息采集、存贮和管理上重复浪费的一个重要手段。

  最后,在市场维度,能源互联网提供绿色能源灵活交易的平台,构建开放、自由、充分竞争的市场环境,能激发市场中各商业主体的积极性。其特征包括:

  1)市场交易扁平分散化。以电力行业为例,国内外现有电力交易采用集中式的资源配置方式。从物理上看,分布式能源供应的广泛存在,将形成若干自治平衡的微能量系统,为本地的能量平衡交易和微系统之间的能量交易提供了条件。另外,随着互联网与能源行业的融合,能源互联网中能源的供应和消费者,都可以通过互联网快速、便捷、低成本地获得足够充分的信息,具备了进行科学合理的局部交易,实现微平衡所需的信息基础[2]。能源互联网中,分散化的微平衡将取代整体平衡成为最主要的交易模式。

  2)各商业主体广泛参与。互联网思维下的市场模式就是广泛的互联,以信息为纽带,把分散的大量实体在信息系统中聚集起来。能源互联网中将涌现出大量的商业主体,各类能源生产企业,以及园区、楼宇甚至家庭等分散的用户,都可不同程度地参与能源市场交易。

  3)供需模式多变。与传统模式中固定的供求关系不同,能源互联网交易市场中,类似于互联网中信息交互的特性,各商业主体的在能源供应者和消费者交易主体的角色和权责可相互转换,自由选择参与或退出交易,使得市场结构实现更为灵活的动态变化,从而提升资源协调优化配置的效率,同时使得市场可自发地实现利益分配的优化并形成更为高效公平的利益分配格局。

  [1] 董朝阳,赵俊华,文福拴,等.从智能电网到能源互联网:基本概念与研究框架[J].电力系统自动化,2014,38(15):18-22.

  [2] 刘敦楠,曾鸣,黄仁乐,等.能源互联网的商业模式与市场机制(二) [J].电网技术,2015,39(11):3057-3064.

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