能源互联网发展趋势及展望

能源互联网发展趋势及展望

一、导论

能源互联网是互联网技术、能源技术与现代电力系统的结合，是信息技术与能源电力技术融合发展的必然趋势。因此如果以开放、互联、对等、分享的原则对电力系统网络进行重构，可以提高电网安全性和电力生产的效率，使得能源互联网内可以跟互联网一样信息分享无比便捷。在能源互联网提出来前，智能电网概念已经得到业内认可，智能电网的理论都已经非常成熟，从手段、理念到目标都非常清晰。正因如此，去年国家发改委和能源局出台了智能电网的有关指导性文件。

在智能电网的基础上，让互联网和智能电网深度融合，才会走向能源互联网。能源互联网不能简单认为是能源修饰互联网。如果简单从字面理解，能源互联网更多指向二次能源甚至新能源的互联网，这不全面。能源互联网应该是让包括新能源、非化石能源在内的更多的创新性能源技术，在互联网背景下的信息时代，整合得更坚实有力。能源互联网是互联网理念在能源领域的应用，但其并非能源与互联网的简单相加，而是一种新型的信息与能源深度融合的“广域网”，它以现有的大电网作为“主干网”，并以微网和分布式能源等能量自治单元为“局域网”，构建开放、互联、对等和分享的信息与能源一体化架构，以真正实现能量的按需分配与动态平衡使用，最大限度地灵活接入分布式可再生能源。通过信息化和智能化，智能电网力图在一定程度上解决电力系统自身的问题，提高设备的利用率、安全可靠性、电能质量等等，而能源互联网的基本出发点则是要解决未来大规模分布式能源和可再生能源与用户之间的开放互联问题，互联式的电网是最可行的方式。因此，能源互联网的核心在于能量的交换，信息通信控制是为了更好地支撑，信息物理融合在能源互联网中也非常重要。

形象地说，其实未来能源互联网的场景也很容易理解，就是源的极端动态（如间歇性的可再生能源达到50%以上）、负载动态加上个性化需求（如电能质量等），那么应如何构建能源互联网？能源互联网在一定程度上可以借鉴互联网的理念和技术，实现能量的交换。事实上，互联网从一开始面对的就是这样的需求——信息随时要求开放的接入（“源”是动态且开放的）、用户要求随时随地获取信息（“用”是动态且内容不断变化的），而且互联网需求的增长也非常迅速，应该说互联网架构演进到今天，虽然还存在很多问题，但基本上满足了这样的需求。

二、用户端

能源互联网，首先用户端就要联上网。“智能电表”的概念应运而生。智能电表是什么？智能电表是智能电网的智能终端和数据入口，为了适应智能电网，智能电表具有双向多种费率计量、用户端实时控制、多种数据传输模式、智能交互等多种应用功能。智能电表在智能电网数据资源整合中扮演着重要角色。在国家的“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流等十大领域重点部署，其中智能电网总投资预计达2万亿元，位居首位。2015年8月，发改委7个物联网立项中首个验收工程“国家智能电网管理物联网应用示范工程”验收成功。之后国家能源局印发的《配电网建设改造行动计划(2015—2020年)》提出“推进用电信息采集全覆盖”、“2020年，智能电表覆盖率达到90%”以及“以智能电表为载体，建设智能

计量系统，打造智能服务平台，全面支撑用户信息互动、分布式电源接入、电动汽车充放电、港口岸电、电采暖等业务，鼓励用户参与电网削峰填谷，实现与电网协调互动。”

在用户端，我们需要更高的利用率，减少在使用时的浪费。以及尽量平缓的使用曲线。在我的展望中，能源互联网的用户端，每个用户都可以了解实时电价，电价随发电状况、用户数、输配电距离等等实时变动，从而使得用户更好的利用电力资源。用户端其实也包括工厂，我相信工厂在实时电价的压力下，会尽量挑选电力价格低谷时购买，而数以亿记的用户，能使得电网的变化不那么激烈。

三、能量交互

简单而言，要应对“源”和“用”的动态性，则冗余备用越大越好，在这一点上电网和互联网的道理相通。那么，互联网是如何实现大冗余的同时极高的资源利用率？其核心思想就是分组交换、分散路由、尽力而为。互联网是不面向连接的，连接是动态建立的，线路是动态的互备用关系，由于冗余大而不必考虑类似N-1的问题，同时，动态备用关系也保证了资源的有效利用。虽然能量的交换和路由与信息的传输物理本质不同，但存储转发的思想是一致的，能量的存储转发靠储能和电力电子控制来实现，其过程中会有能量的损耗，这与信息的传输有所不同。这就要提及未来构想中的能量路由器。我们可以从两个方面的类比来了解能量路由器的作用：一方面，与互联网实现信息交换的网络路由器类比，能量路由器也可以分层细化为能量集线器、交换机、路由器和路由站等；另一方面，与电网实现能量转换的变电站类比，传统电网架构下，电力转换的关键点是变电站或者变压器，但其无法灵活控制实现“源”与“用”的解耦，而能源互联网架构下的能量路由器可以看成是一个能量开放、自由交换的载体，发挥分布式能量管理和运行调度的作用。能量路由器要完成上述的功能，除需要储能和电力电子技术支持能量交换外，还需要数据中心来支撑动态信息的采集和处理，如图是未来信息能源基础设施一体化的典型场景，核心体现在区域能源互联网中能量路由器与数据中心的互补结合。

能量路由器在技术实现方面的主要问题在于其经济性，因为大容量储能设备和电力电子控制装置从技术上来看目前都还不具备经济可行性。要解决这一问题，一方面可以通过系统级的优化手段来平抑成本，比如，可与需求侧管理相结合，并通过冷热电综合考量，来促进可再生能源的消纳、提高能源利用效率和设备利用率等；另一方面也可以采取一些折衷的方法，比如，区域能源互联网的实现可以先不基于理想的能量路由器方式，而是与现有的配电网相结合，部分采用储能和电力电子控制（如柔性直流）应用，在一定程度上增加削峰填谷和动态备用能力，也可以增加经济可行性。

此外，能源互联网要实现能量交换和路由，基于能量路由器硬件基础设施的能量管理软件系统也是必须的。能源互联网的能量管理具有不同的功能要求，比如，支持多能互补的运行管理与调度、新能源/储能/微网的接入、分布式能源的接入、需求侧管理和响应、用户的个性化服务、源-网-荷的协调与互动、与其它能量管理系统的对等互联，以及更上层的能量交易等等。一般而言，局域内能量交换是集中管理的，但大规模互联时能量路由一般是分散的，能量管理系统也必然是分层分级、分散协同的。

本部分最后畅想一下大容量储能设备。如果以后有了大容量储能技术，那

么电网源与用的不匹配的损耗将降到最低，我们不用刻意的追求源随用的波动而波动，我们只需要保证储能所储能的稳定。所以，最理想的能源互联网的未来，是近乎无尽的能源和超大规模储能所的结合。

四、输配电

特高压直流输电、跨区域智能输电我们知道，中国75％以上的能源资源都在西部北部，而负荷中心主要在中东部，两者之间距离两三千公里，中国所独有的特高压输电技术不但解决了东部用电问题，还解决了东部大量建设煤电造成污染的问题。这一技术为全球再生能源基地开发提供了现实的技术方案和运行经验。比如像撒哈拉大沙漠，或者一些大型风电基地，如果储能技术能够商业化应用，就可以把它们开发出来，通过特高压技术输送到几千公里以外，实现更大范围内的资源优化配置。

目前，中国国家电网已建成"三交四直"特高压工程，在建"四交六直"特高压工程，在运在建17条特高压输电线路长度超过2.9万公里；依托大电网发展新能源，国家电网新能源并网装机已突破1.4亿千瓦，成为世界风电、太阳能发电并网规模最大的电网；如今，我国特高压技术已经成为世界标准，中国凭借自身特高压交直流输电技术的领先优势已经成功走在世界的技术前沿，并且在世界其他地区都有了广泛的应用。互联互通的核心，在于信息化与自动化的深度融合，其定位是为国家电网公司提供智能化的支撑，支持其为客户提供更好的能源服务的解决方案。而"互联网+"智能能源是国家力推的能源发展方向，是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。国家电网以周边国家的互联互通作为工作重点，推进中俄、中蒙、中巴的电力联网工程建设，实现中国技术和管理的输出，未来拟重点在欧洲、美国及非洲布局海外业务。

由此，基于中国特高压和智能电网的技术创新，只有不断加快构建以特高压电网为骨干网架，以输送清洁能源为主导的能源互联网，大力推进与周边国家的电力能源紧密合作，才能不断迈向能源互联互通的新境界。应该说，中国国家电网公司为全球能源能源互联互通树立了一个很好的典范。

五、发电端

推进能源生产智能化提高煤炭产品质量，构建煤炭清洁利用体系。充分利用互联网信息技术，稳步推进煤炭优质化加工、分质分级梯级利用、煤矿废弃物资源化利用等的示范，建设一批煤炭清洁高效利用示范工程项目。加强煤炭质量管理，加快数字化煤炭优质化加工、燃煤发电技术装备攻关及产业化应用，稳步推进相关产业升级，建立政策引导与市场推动相结合的煤炭清洁高效利用推进机制，构建清洁、高效、低碳、安全、可持续的现代煤炭清洁利用体系。

加强信息对接，提高能源企业协同发展。建立能源生产运行的监测、管理和调度信息公共服务网络，加强能源产业链上下游企业的信息对接和生产消费智能化，支撑电厂和电网协调运行，促进非化石能源与化石能源协同发展。鼓励能源企业运用大数据技术对设备状态、电能负载等数据进行分析挖掘与预测，开展精准调度、故障判断和预测性维护，提高能源利用效率和安全稳定运行水平。

加强能源供应多元化清洁能源替代化石能源。在能源开发上，发展足够数量的可再生能源发电，逐步替代化石能源发电，满足不断增长的电力终端消费。以清洁能源替代化石能源，走低碳绿色发展道路，逐步实现从化石能

源为主、清洁能源为辅向清洁能源为主、化石能源为辅转变。

电能替代传统能源消费。在能源消费上，逐步以电替代煤炭、石油等化石能源，扩大电力市场，提高电气化水平。以电能替代煤炭、石油、天然气等化石能源的直接消费，提高电能在终端能源消费中的比重。减少火电过剩产能，提高风光利用小时数。优化能源供给组合，减少因火电产能过剩造成的资源浪费，建设以太阳能、风能等可再生能源为主体的多能源协调互补的能源互联网，避免可再生能源利用小时数过低。突破分布式发电、智能微电网、主动配电网等关键技术，构建智能化电力运行监测、管理技术平台，使电力设备基于互联网进行双向通信和智能调控，实现分布式电源的及时有效接入，逐步建成开放共享的能源网络，优化能源供给组合。

形成煤、油、气、核、新能源多元互补的能源供应体系。将不同能源进行协同、优化整体规划，将综合资源规划作为促进清洁能源消纳、形成多元能源供应体系的重要手段。在规划前期要实现合理布局，常规能源与可再生能源统筹协调，更要考虑需求侧对清洁能源的消纳能力。能源互联网能够高度协调支撑可再生能源并网，特别在用电侧，对用户侧信息的掌握要十分及时、充分，促进分布式可再生能源高效运行，促进清洁能源的替代。

未来发电端的主要问题是清洁能源，如风电光电的不稳定性。还有传统发电方式的高污染性。要解决这个问题，就需要大规模储能设备或者新的稳定能源。在未来的构想中，稳定的清洁能源是电网电能的主要来源。何谓稳定？就是输出功率一定。所以，在我看来，未来风电光电都将弃置不用，而代之以裂变核能、聚变核能、大气层外光电资源等稳定来源。当然。只有规模上去了，电价才能进一步降低。构想中，全球的电能将主要依靠大气层外光能收集，以稳定的功率供给全球。

六、展望

从未来发展的可能性上去看，关注能源互联网的企业很多，特别是2016年从1月份到现在这几个月，速度非常快，从去年开始阿里、腾讯开始关注，到今年不光是IT公司了，各个产业的公司都在关注，包括金融性公司也都在关注，同时分析这个产业的发展到底是一个什么样的前景。

首先要强调的是“千里之行始于足下”，未来是一个非常庞大的互联网，一个能源的互联网，但是这个能源的互联网的基础单元是微网，与现在用的IT一样，是由无数的局域网组成。

从微网进入、启动产业发展，最后会出现一个什么样的能源互联网的世界呢？简而言之——无处不在，并覆盖了物联网，因为未来世界的载体都跟能源相关。从能源体系看，从人类的角度、从化石能源到现在新能源的时代来看，新能源将大规模替换化石能源，替换的过程中会出现能源互联网，能源互联网获取的是整个世界对能源的传递和运用的一个变化，能源的信息化、智能化是第一步。第二步是整个建筑、整个物体、物联网的物体集成化。第三步是嵌入化。

从整个网络的构成去看，首先体现的是网络本身，从能效比、从整个的能量的曲线和管理、实时数据、分析、预测等等，包括点对点的实施、包括储能。

从传统的能源和现在能源互联网时代的对比上去看有那么几点，首先是产品本身，传统能源是标准的，能源互联网是以客户需求为中心的，但基础版

的收入模式就区别非常巨大。因为建国以来，电力法是非常垄断的法律，不允许别人生产电、不允许别人卖电，只有一家公司可以的。到现在刚刚突破，而且正在大规模改革，正好改革期间能源互联网的事业刚刚开始，国家能源局支持的力度也非常巨大：8月份两个局级部门同时出台两个市政工程的文件，内容上还是有很相似的地方，其实推动的都是能源互联网，昨天又看到的工信部也提出了云销策管理，也是能源互联网为主题的。从收入模式上看，将有非常巨大的变化，原来无非就是卖电，大供热系统卖热，但是能源互联网是根据需求的，这样做才能真正做到节能减排。

营销模式上也有很大的变化，包括电力行业、能源行业目前改革的力度在扩大，现在售电公司也很热，竞争非常激烈，目前还是国网体系占比较大的主导地位，那么这样从未来的形式上会多元化，随着能源互联网的时代的逐步的发展，包括期货能源、批发能源、包括金融能源慢慢都会出现。

技术更新上确实是不一样，原来的技术很多年换一次，现在几个月可能就有变化。原来是一种垂直性的管理，现在是完全跨界的，未来的一个新能源的扁平化、生态的一种系统。从企业的价值看互联网的这种概念的价值一定是非常大，而且是按照消费群体估算的。智慧能源的特许经营权没有完全放开的，未来很快就会有比较直白的一些法律上的一些认可的东西，好比说局部地区的或某个范围地区的能源的销售权和运营的权力，包括他的距离和管理来计算的。

如果顺利的话，最后实现电能就是货币，未来大家不用去考虑货币的问题了，买的就是新能源能发出多少电，我把那个电买下来了，那个电就能变成钱。从未来得能源互联网的发展这块，是由无数的微网组成的，微网组成的广域网，广域网组成了互联网，大家可能想象，电通过远距离传输是可以理解的，能源是不是能传，其他能源，热能和冷能肯定是不能的，当局域网内是没问题的，局域网本身就要调动，调动这种热能和冷能、包括其他能源都能调动，这是局域网里头短距离，部分的广域网也可实现，但是远距离的互联网传输一个热是不可能的，那为什么还可以理解成为能源互联网？因为这个热能、冷能、电能之间是可以转化的，都是可以转化的。所以整体构成可以理解成最后的传递的可能是电，远端之间点对点，传递的是电，但是此电非比电，这个大家应该去理解，此电非比电，你在北京发出的电你在南京用的时候，那个电那叫彼电这是此电，两个电不是同一个电，不可能把你发出的电荷直接送到那边去，通过整个过网去调动产生的应该做平衡。

从整体的微网来构成能源的体系去看，可以简单理解为像蜂窝式、蜂窝状，整个全球都朝一个蜂窝，微网本身还有一些安全性，他有独立性、安全性，整个操作系统在终端，把电源点和用户之间进行连接。

目前难以谈及操作系统，因为现在是局域网时代，未来几年都是微网的时代，还不能称其为操作系统。巨大型市场产生的时候，才有可能真正的出现能源操作系统。能源操作系统出现之前应该还是一个云端的管理平台，从地面端的、局域端过渡，慢慢会出现云端。

从整个能源、智慧能源发展方面，能源互联网还有更大规模的产业革命的平台，非常巨大，肯定是要超过房地产。目前的市场已经足够大，同时新能源目前的运用又是蓬勃而起，国家能源举非常重视，正好现在是大规模的电力改革，中间的契机非常良好，借助于这么良好的环境和产业发展的动力，迅速发展起来，那么重要的能源未来可能带出一个真正的大国的形象，因为

每一次工业革命都能带动一个大国的崛起。如果中国走在前面的话那就真的步入了一次历史机遇。