云時代的“云能源”變革模式

□ 文/經濟學者、中國經濟體制改革研究會公共政策研究部高級研究員 管清友

或許在不遠的將來，分布式能源將取代集中式能源供應，成為未來能源工業發展的主力軍之一。

莫兆/供圖

“云計算”是一種新的網絡應用模式，其核心思想是將爆炸式的互聯網信息數據資源統一管理和調度，構成一個資源池向用戶提供服務。“云計算”的演變和發展正推動著世界進入一個云時代，并對現代能源工業發展帶來了啟示。目前，“云電力”、“云能源”的概念業已由國內專家提出，但尚無統一、清晰的定義。我個人理解，“云能源”就是通過網絡化、智能化的能源網對各種形式的能源資源進行管理和調度，形成一個能源資源池向用戶提供服務。“云能源”是整個能源工業生產和消費方式的變革，不僅僅是傳統電網的智能化。在云時代，各種能源形式自由地接入能源系統，“云能源”具備幾個基本特征—

能源生產模式的分布式和共享性。隨著分布式能源系統的發展，能源生產不僅僅是能源企業的“專利”，能源生產者越來越“草根化”。在傳統化石能源時代，能源供應依靠集中生產、集中配置，一般消費者很難參與能源生產過程，只能“被動”消費。隨著可再生能源的跨越式發展以及大規模儲能技術的進步，能源消費者也可以生產能源或擁有能源資產。即便是在傳統的油氣勘探開發領域，由于非常規油氣資源（頁巖氣、煤層氣、致密砂巖氣、生物沼氣等）的分布更加分散，不像常規油氣資源那樣大規模集中在某一地區，因此，以分布式開發和本地化利用為特征的分布式能源系統將取代以集中生產和被動消費為特征的傳統能源系統。普通家庭和個人將不再單純是能源的消費者，同時也成為能源的生產者和銷售者。正如個人微型計算機的普及并逐漸取代巨型計算機的統治地位一樣，或許在不遠的將來，分布式能源將取代集中式能源供應，成為未來能源工業發展的主力軍之一。屆時，區域、社區、企業甚至建筑物內的能源供應將實現共享，能源交易將頻繁發生。例如，通過分布在用戶端的熱、電、冷聯合循環系統，可以在發電的同時利用余熱余壓供暖、制冷、提供熱水等，大大提高能源利用效率。雖然個人和單個設備的能源生產能力有限，但當每一個企業、每一棟建筑、每一個家庭都能參與可再生能源生產的時候，整個能源系統和傳統的能源生產消費方式將被徹底改變。

能源傳輸方式的智能化和集成化。風電和光伏發電為代表的可再生能源屬于間歇性能源，受自身物理特性和天氣等因素影響很大，發電出力不穩定。因此，在開放和互聯的信息交互共享模式基礎上，實現可再生能源電力傳輸的智能化、集成化至關重要。IBM提出了“高精度清潔發電預測解決方案”，可以對微觀區域內云層、降雨量、風速、風向、氣壓、溫度等作出快速和準確的預報。基于天氣預報結果，同時結合電廠布局、機組特性和歷史數據，實時預測風機處理和光伏發電功率，從而提高風力、光能發電的可靠度，增強電網接入的穩定性。不過，在儲能技術和電網傳輸技術出現革命性進步以前，可再生能源對電力的貢獻仍將處于輔助性地位，穩定的、非間歇的能源仍是電力供應的主體。光電纜的發展將為“云能源”時代的能源傳輸奠定物理基礎。光電纜是將金屬導線和光纖有機地結合起來，同時、同路、同走向傳輸電能與光信息的一體化傳輸介質，實現電力流、業務流、信息流的一體化融合。由光電纜為代表的傳輸介質組成光電網，以光電網為基礎可以實現電力網、信息網、傳感網、計量網、保護網、控制網、視頻網等的集成化，在智能化基礎上實現多網合一。

能源傳輸體系的模塊化和并行化。實現了智能化、智慧化和介質革命的交互式電網（或智能電網）是“云能源”的物質基礎，也是未來全球電網的基本模式。我把它稱之為“云電網”，以區別于今天我們看到的“智能電網”。“云電網”是在物理電網之上，建立基礎信息溝通平臺，將相關的設備、裝置、系統、用戶、員工、電能等互動起來。通過對需求側的隨需訪問和智能分析，從而實現更智慧、更科學、更優化的電網運營管理，以實現更高的安全保障、更可控的節能減排和可持續發展的目標。“云電網”不是由統一的骨干電網和微網組成，而是各個地區性、區域性、局部性的電網模塊并聯，構成堅固、互補、靈活的電網系統。各個模塊電網自成一體，并行運行，不同模塊電網之間的電力可以交易，功率不足可以從其他模塊電網回流電力。就像Web3.0之下，信息數據可以在不同模塊之間進行搜索、交換，也可以通過第三方信息平臺同時對多個來源的信息進行整合使用。“云電網”在創建開放的系統和共享的信息模式基礎上，整合系統中的數據，從時間、機構、電價類型、用電類型等角度對用電量、售電量、用電負荷等指標進行全面分析，發現各行業用電量的構成特點，企業生產經營活動基本態勢，為科學地進行電力需求預測和電力投資決策提供合理的依據，最終實現能源替代和兼容利用。

能源接入的自由化和標準化。“云電網”既要適應大型電源基地的接入,還要適應各類分布式電源地接入;除了考慮分層分區的電源接入,還要考慮分散式接入。同時,未來電網在規范電源接入技術要求和功能后,將具備穩定、無縫、無擾、自動地接入電源的能力。在“云電網”中，微電網模塊是規模較小的分散的獨立系統，既可以孤立運行也可以與大電網并網運行。微網中分布式能源主要用于區域內部負荷的供能，通過建立區域能源中心向特定建筑群（如學校、醫療中心、商業中心等）提供能源。微網模塊將燃氣輪機、風電、光伏發電、燃料電池、儲能設備等分布式能源并在一起，直接接在用戶側，實現建筑物之間、企業之間的連接和能源共享。而通過公共的標準化的模型和接口實現電網模塊之間連接進行能源交換，避免了傳統的微網與骨干電網直接連接而給骨干電網造成沖擊。即便是較大的電網模塊，也可以不再考慮可再生能源功率輸出不穩定的沖擊，實現了電網的即插即拔和自由互動。能源接入的自由化和標準化使得各種可再生能源自由接入不同電網模塊，將顯著增加清潔能源在能源供應中的比重。同時，不同大小的電網模塊之間標準化接入可以實現互為備用，保證接入后電網的安全運行和調度。

“云能源”的模式現在還處于設想階段，也面臨技術、商業化等諸多障礙和挑戰。

能源消費的互動式和個性化。“云能源”消費系統（如汽車、熱力系統等）將以電力為基礎，終端能源將逐步以電力為主。傳統的電力供應由發電企業發電，電網公司進行送電和配電管理。整個能源生產消費過程是集中的、封閉的、剛性的，用戶基本上沒有什么太多的選擇能力。智能電表改變了傳統的電力供應方式，實現了能源消費的互動式和個性化。通過智能電表雙向、實時、高速的數據讀取，不僅電力公司可以讀到用戶的電表，用戶也能看到整個城市的電力供求情況，從而為自己的用電進行規劃。自動調節家用電器在不同電價時段的運行。智能電表能將太陽能、風能等可再生能源電力直接接入到家庭用電負荷或納入微電網模塊并進一步接入到大的模塊電網。此時，能源消費方也成為了能源供應方。而通過密布各個環節的傳感器，實現電網與用戶的互動。智能電表也是互聯網的路由器，電力部門可以據此以其終端用戶為基礎，進行通信、運行寬帶業務或傳播電視信號。這樣作為消費者不管是工業、商業還是民用，都參與到電力運營，并得到更多的服務和進行選擇的權利，消費者主權也將得以實現。

“云能源”的模式現在還處于設想階段，也面臨技術、商業化等諸多障礙和挑戰。但與“云計算”一樣，“云能源”同樣強調消費者主權，強調系統的服務功能，強調通過技術進步實現智能化、交互式、商業化。國內外一些企業也已經開始了大膽的嘗試，并出現了很多成功的案例。或許，未來的“云能源”模式并非我們今天所設想的景象，就像我們無法在Web1.0時代想象Web3.0一樣。但是，人類的每一次進步，都與能源系統的變革，特別是能源技術的進步有關。在嚴峻的資源環境挑戰之下，人類通過能源技術進步、技術融合改變傳統的能源生產和消費方式是大勢所趨，這股潮流也是不可阻擋的。