以能源互聯網思維推動能源供給側改革

曾鳴，張曉春，王麗華

(華北電力大學能源互聯網研究中心, 北京市102206)

以能源互聯網思維推動能源供給側改革

曾鳴，張曉春，王麗華

(華北電力大學能源互聯網研究中心, 北京市102206)

能源領域的供給側改革對其他領域的改革具有帶動和示范作用。該文運用能源互聯網思維，分析得出長期以來我國能源供給體系存在的主要問題是，粗放式的發展模式較少考慮用戶需求，缺少互聯平臺協調優化能源供應，能源綜合利用水平不高以及能源交易體系不完善。利用能源互聯網的用戶思維、平臺思維、整合思維以及大數據思維能夠有效推動能源供應的管理水平、協調優化、多能互補和交易體系的完善，為能源供給側改革提供創新思路。

供給側改革; 結構性改革; 能源互聯網; 用戶思維; 平臺思維; 整合思維; 大數據思維

0 引 言

在2015 年 11 月 10 日召開的中央財經領導小組第 11 次會議上習近平總書記首次提出了“供給側改革”，指出要在適度擴大總需求的同時，著力加強“供給側結構性改革”，著力提高供給體系質量和效率，增強經濟持續增長動力，推動我國社會生產力水平實現整體躍升。自此,供給側改革成為政策高頻詞[1]，社會各界人士從供給側改革的創新思維、理論依據、政策措施等進行了解讀[2-5]。2015年12月召開的中央經濟工作會議對供給側結構性改革的理論依據及具體實踐進行了全面的闡述，從頂層設計、政策措施直至重點任務，做了全方位部署。供給側結構性改革就成為了我國當前宏觀經濟管理的核心內容與主攻方向。

能源資源是國民經濟發展的重要物質保障和經濟增長動力源之一，是各行業發展不可或缺的中間投入品和生產要素，能源產品結構、價格及服務對供給側結構性改革有重要影響。能源資源的開發利用、加工轉換、輸送等環節所形成的能源產業是我國國民經濟中的基礎產業，對經濟增長有重要的支撐作用，能源領域的供給側改革對其他領域的改革具有帶動和示范作用。

目前國內對能源供給側改革的研究主要從能源視角理解供給側改革，分析為什么改、改什么、怎么改等問題,側重于我國能源供給側存在的問題分析及宏觀政策建議[6-7],對于能源供給側如何秉承“創新、協調、綠色、開放、共享”的五大發展理念，適應我國能源需求逐步進入總量增長控制、綠色低碳為先、智能高效為主的“新常態”，研究較少。

作為一個跨領域的不斷演化的具有重大影響的新生事物，能源互聯網的概念、特征、架構和前沿課題等關鍵問題還在討論和發展中[8]。根據其特點可以大致將現有能源互聯網概念分為三大類：一是以國家電網全球能源互聯網為代表的全球電力互聯[9-10]；二是以綜合能源系統和新奧泛能網為代表的多種能源綜合；三是以美國 FREEDM、德國 E-Energy、日本 Digital Grid 和里夫金 Energy Internet 為代表的能源信息融合[11]。能源互聯網雖然還沒有一個多數人都認可的標準定義[12]，但還是有一些核心內涵達成了初步共識：能源互聯網是互聯網技術和思維與能源系統深度融合，通過能源和信息數據互聯互通，在保證能源安全以及滿足未來用戶個性化用能需求的前提下，挖掘資源潛力，實現各類能源的互聯共享和供需對接，最大程度地利用可再生能源，提高能源利用效率，優化資源配置，促進整個經濟社會的可持續發展[13-15]。

本文提出利用能源互聯網的用戶思維、平臺思維、整合思維、大數據思維，從新的思維方向、新的思維角度和新的思維層面，創新性地解決能源供給側面臨的各種問題，以推動能源供給側改革。

1 我國能源供給側存在的主要問題

1.1 環境可持續發展問題是能源供給側面臨的最大約束

我國化石能源資源約束日益趨緊、生態環境日益惡化和溫室氣體減排壓力空前嚴峻，環境可持續發展問題已成為能源供給側面臨的最大約束。

我國是世界上最大的能源生產和消費國。以煤為主的能源結構，加上我國高投入、低效率、高排放和不協調的粗放式經濟發展方式，導致國內能源消費規模急劇增長，能源開發強度急速擴大，能源資源緊張形勢日益突出，環境污染日益嚴重。

2014年，我國CO2排放量為97.6 億t，居世界第一。2014年11月《中美氣候變化聯合聲明》中，中國承諾到2030年碳排放達到峰值。我們僅有十四五年的時間去調整，碳減排壓力大、時間緊。

環境的可持續發展要求我們必須優化能源結構，實現能源結構多元化，大力開發水電、核電，以及太陽能、生物能、風能等可再生能源，提高可再生能源開發利用效率，實施以清潔替代和電能替代為主要內容的兩個替代，逐步轉變以清潔低碳能源為主的可持續能源體系，努力實現能源清潔化利用，建成安全、清潔、高效、低碳的現代能源體系。

1.2 有效供給不足是能源供給側亟待解決的問題

我國能源供給以煤炭為主，正處于油氣替代煤炭、非化石能源替代化石能源的雙重更替期，煤炭、煉油等傳統能源出現大規模產能過剩問題[16]，簡政放權后出現地方政府無序擴建火電問題[17-18]，而且我國能源生產與能源需求逆向分布，東北地區多年嚴重窩電、西南基地“棄水”和“三北”基地“棄風”、“棄光”問題比較嚴重[19]，導致能源有效供給不足，資源優化配置的問題十分突出。

能源的優化配置涉及到各個行業間、各個地區間的利益博弈。煤炭、油氣、水電三足鼎立的局面還未解決；風電、太陽能的強勁發展使傳統化石能源的開發利用與清潔能源的大規模并網消納的矛盾更加突出；核電建設已重啟，我國已成為核電在建裝機容量最大的國家；與分布式能源大規模發展相適應的微電網、智能電網、能源互聯網等技術的發展，使人們開始關注以小微、智能、就地平衡消納等電網發展新趨勢。如何從規模擴張保供轉向系統優化，更好地發揮大煤電基地、大水電基地、大核電基地和大可再生能源發電基地的作用，在更大范圍內綜合優化配置煤炭、水能、核能、風能、太陽能等能源資源，同時大力推動分布式能源的發展，減少傳統能源產能過剩、棄水、棄風，棄光等問題，建立以科學的有效供給滿足合理需求的供需模式以實現資源的優化配置，就成為能源供給側改革急待解決的問題。

1.3 能源商品屬性的缺乏是能源供給側問題的根本之痛

能源行業的種種問題和矛盾，都可以追源到市場競爭機制不足，缺少市場化的能源價格形成機制。目前油氣、電力、供暖價格等市場化定價機制尚未完全形成，可持續發展的可再生能源市場利益調節機制尚未建立，能源價格和稅收制度等市場調節手段沒有充分反映資源環境的外部成本，這導致能源行業活力沒有完全釋放。需要進一步還原能源商品屬性，構建有效競爭的市場結構和市場體系，形成主要由市場決定能源價格的機制，引導能源消費，促進資源節約和節能技術發展，推動能源產業健康發展。

風電、太陽能發電等新能源與傳統化石能源相比，市場競爭力較弱，政府更多地依靠生產側補貼來鼓勵其發展，風電、光伏發電等新能源企業為獲得財政補貼都曾出現過搶裝潮。政府財政補貼是要增強新能源的市場競爭力，最終實現與傳統化石能源的平等競爭，不可能無限補貼下去。應客觀分析風電、太陽能光伏發電的成本價格下降潛力，在經濟社會可承受范圍內確定能源價格財稅政策及合理的發展規模。新能源企業未來繼續采用復制現有技術、依靠政府補貼發展新能源的模式將不可持續，著力點應放在通過技術創新實現發電成本降低上，將《能源發展戰略行動計劃(2014—2020 年)》中要求的“2020 年風電發電成本與煤電相當、光伏發電實現用戶側平價上網”作為一個硬性的約束條件，既保持一定的發展規模和發展速度，又通過技術創新實現發電成本的逐步降低。

能源行業需要突破觀念障礙和利益固化的掣肘，利用能源互聯網思維并融合“創新、協調、綠色、開放、共享”的五大發展理念創新性地解決能源供給側面臨的各種問題，以推動能源供給側改革。

2 以用戶思維推動能源供給企業提升能源管理水平

能源互聯網的用戶思維就是在能源供給的各個環節中都要“以用戶為中心”，把產品、服務和用戶體驗做到極致，而不單單是擴張產能降低成本，這是能源互聯網的核心理念。

由于嚴格的市場準入限制，加之自然壟斷特性，我國能源行業是國有經濟非常集中的行業，集中度高，市場競爭意識較弱。油氣行業無論上游資源配置、開采，中游加工還是終端銷售網絡都基本形成了三大國有石油公司壟斷的市場格局。發電市場相對開放，但也基本由五大國有發電集團、華潤電力、中廣核集團等央企及地方政府控股的發電企業占據主要地位。煤炭行業生產集中度較低，是個相對開放的競爭市場，但央企及地方政府控股企業也占據了相當比例。

長期以來，我國能源行業實行“跑馬圈地”，重視發展速度、輕視發展質量的粗放式的擴張發展模式，較少考慮消費者真正的用能需求。規模擴張的能源發展方式受到生態環境紅線的硬約束[20]，并將在不遠的將來結束，能源消費總量控制目標將得到嚴格執行。全社會應逐漸適應能源供應的適度從緊，追求“用更少的能源做更多的事”，如何促進節能和提高能效以實現低碳發展就成為能源供給側必須考慮的問題之一。

能源互聯網的快速發展將改變能源行業自然壟斷的特性，將一個集中式的、生產者控制的能源系統，轉變成與更多消費者互動的集中式能源輔以大量分布式能源的能源網絡，這將產生新的利益區塊，催生多元化的新商業模式和投資機會，吸引更多投資者進入，現有能源體系的封閉性的壟斷性的結構將被徹底打破，新的能源體系將從以供給主體為中心徹底轉向以用戶需求為中心。

隨著全面深化改革的推進，能源真正回歸商品屬性，尤其是市場機制日益完善后，國有能源企業要從以往粗放式的擴張發展模式轉變為更注重質量和效益的精益型發展模式，以改革創新為動力，把專業化、標準化、信息化、智能化、精益化等基礎工作做好，只有更好地滿足用戶用能需求，解決用戶用能難題，引導用戶增加“綠色需求”，提供系統的能源解決方案，才能繼續占據能源產業的主導權。民營能源企業則可以利用國有企業混合所有制改革的機遇，進入能源存量市場，或者借助分布式能源、微電網、儲能、充電樁等各種新生事物的快速發展，并利用自身靈活性優勢，搶占能源增量市場。

無論國有還是民營能源企業都必須加強用戶思維，以需求為導向，創新商業模式，提升能源管理水平，從用戶對能源消費使用的安全、經濟、便捷出發，通過各類技術手段，提升用戶用能的功能與體驗。例如，售電側有序放開后，電網公司、負荷集成商和售電公司要提高綜合能源服務意識，通過用戶側的智能自動控制設備，對不同用戶的不同用電設備進行精細化管理控制，在不影響用戶基本用電需求的同時，協調需求側與供應側的優化運行。同時，隨著售電側競爭的加劇，逐步提供定制化能源管理服務、設備維護服務、節能服務等增值服務以提高用戶能源利用效率。

3 以大數據思維完善現有能源交易體系

大數據應用為能源企業發展提供了一種重要的創新思維。大數據思維就是指對能源相關領域的海量數據進行綜合采集、傳輸、存儲、處理、分析與應用的相關技術與思想，其原理如圖1所示。對能源生產、傳輸、消費數據的實時運行以及交易數據的收集分析，能夠為系統的安全穩定運行監測以及遠程控制提供相應的數據支撐，充分挖掘各個環節的能量損失，提高整個能源系統的能源利用效率。

圖1 大數據思維在能源交易體系的應用原理Fig.1 Application principle of big data thinking in energy trading system

信息和數據的經營是能源企業的核心競爭力之一。利用大數據技術對不同類型能源消費、交易以及用戶用能行為模式進行采集、傳輸、處理、分析，能源企業可以做到對消費者的深入洞察、為用戶提供個性化以及定制化的能源服務，推動能源供給商業模式的創新。用戶可以通過智能終端在線監測更為詳細地了解自身用能、分布式可再生電源出力以及儲能設備充放電情況，依據市場信號和系統實際運行情況主動調整自身用能行為。能源大數據以及相應的輔助決策系統，可以為多方交易提供全面、高效的實時數據交互，這有助于實現能源供需配置的動態平衡，完善現有的能源交易體系，大幅提升能源的生產和使用效率。

4 以平臺思維推動廣域內能源的協調及優化配置

我國能源生產與消費逆向分布的格局，決定了我國要著眼更大范圍的能源平衡和區域布局，建立多元化的能源供應渠道，通過輸煤、輸氣、輸電等多種方式，提高能源就地加工轉化水平，減少一次能源大規模長途輸送壓力；也決定了我國必須充分發揮電網遠距離、大容量、高效率輸送能源的基本功能，實現煤炭資源和水電、核電、風電等清潔能源的集約化開發、大范圍配置和高效率利用。

能源技術的快速發展使分布式能源、微電網、智能電網、智慧城市、物聯網、電動汽車、用戶儲能、需求響應和能源互聯網等各種新生事物不斷涌現，能源系統呈現多樣化、變化大、發展快的新趨勢。未來人人都可以是能源提供者和消費者，都可以參與到能源產業鏈中來，這將使能源實時供需平衡難度增大以及系統調度的難度增大，對能源系統的安全穩定和供需平衡帶來了極大挑戰。

能源互聯網的平臺思維就是開放、互聯、互通、共享的思維。能源行業要積極進行技術創新，開發廣域電力網絡互聯技術、多能源融合與儲能技術、能源路由器技術、用戶側自動響應技術、電動交通及其與電網的交互技術等能源互聯網技術，通過能源和信息交互平臺的能源流和信息流的雙向流動，實現能源供應、輸送、消費一體化協同以及不同類型一次能源之間的協調優化控制，推動廣域內能源資源的高效利用、協調互補和優化配置，將能源交易的范圍由區域市場向跨區市場甚至跨國市場發展，從而實現世界范圍內的能源合作。平臺思維在能源供應體系中的應用原理如圖2所示。

未來能源行業發展必須具有平臺思維，實現集中式能源和分布式能源相結合，主網與微網相結合的網絡結構。能源主網要實現電力系統、煤炭、石油系統、供熱系統、天然氣供應系統、大規模集中式可再生能源以及大規模儲能等多種能源資源系統之間的互聯互通、互補協調，突出強調各類能源之間的“可替代性/互補性”，實現能源資源的開發利用、交通運輸網絡和能量傳輸網絡之間的相互協調，打造一個多主體共贏互利的生態環境，推動廣域內能源的協調及優化配置，保證整個能源系統運行的安全可靠性和經濟性。能源微網將各類型分布式發電設備，儲能設備和負載設備組成的微型能源網絡進行互聯，實現上述設備的“即插即發、即插即儲、即插即用”以及無差別對等互聯。能源微網憑借其靈活的運行方式、能量的梯級利用，以及提供可定制電源等特性，協調控制分布式電源、儲能與需求側資源，從而保證分布式可再生能源的并網需求。

圖2 平臺思維在能源供應體系中的應用原理Fig.2 Application principle of platform thinking in energy supply system

利用可再生能源發電精確預測技術、新型可再生能源發電設備以及控制技術，最大程度上做到對風電等可再生能源發電出力的可調可控；通過可再生能源與傳統水火電、抽水蓄能電站之間，不同可再生能源之間，集中式與分布式可再生能源之間的協調控制，實現多類型能源電力互補，使得供應側整體呈現出穩定的出力特性，減小可再生能源發電出力波動對系統造成的沖擊。在輸配環節，新型的電網結構、先進的輸配電方式、控制和安全防御系統以及儲能設施的建設和應用使得電網對可再生能源擁有足夠的接納能力，最大限度地避免物理通道對于電力資源優化配置的影響。

5 以整合思維實現多能互補和環境可持續發展

能源企業要樹立整合思維理念，將互聯網技術和思維與能源系統深度跨界融合。通過互聯網以及相關技術手段，統籌考慮一次能源和二次能源供應網絡的規劃、建設、改造和技術升級，實現各類用能網絡的無縫對接以及其在運行控制和管理維護上的高度智能化管理，達到各類能源網絡整合、能源綜合利用以及能源結構調整的目標，實現整個能源利用體系的“橫向多能互補”和“縱向源-網-荷-儲協調優化”[21]。整合思維在能源供應體系中的應用原理如圖3所示。

圖3 整合思維在能源供應體系中的應用原理Fig.3 Application principle of integrated thinking in energy supply system

首先，整合現有的需求側管理平臺、重點用能企業用電在線監測平臺以及雙向電力負荷監控系統，形成一個覆蓋全網，適應分布式電源、電動汽車、儲能等多元化接入需求，能夠精確測量、收集、儲存、分析、運用和傳送用戶用電數據、電價信息和系統運行狀況的清潔、安全、便捷、有序的互動用電服務平臺。

其次，構建全覆蓋的能源信息網絡和城市能源互聯網綜合監測與管理平臺，實現電網與分布式電源、儲能、電動汽車等用戶側設備的廣泛互聯，以及與燃氣、供熱等多類型能源的協調運行，實現城市能源供給與消耗的統一監測、能效分析、梯次利用和協調管控。能源供應商將不再只提供單一種類的能源，而是具備提供包括電、天然氣、石油等多種能源的能力。傳統的電網公司、石油公司、天然氣公司等將轉變成為掌握多種能源資源的綜合能源供應商。

6 結 論

能源供給側存在的主要問題是：粗放式的發展模式較少考慮用戶需求，缺少互聯平臺協調優化能源供應，能源綜合利用水平不高以及能源交易體系不完善。能源行業需要突破觀念障礙和利益固化的掣肘，創新性地利用能源互聯網思維解決能源供給側存在的問題。

能源互聯網的用戶思維就是在能源供給的各個環節中都要“以用戶為中心”。能源企業要樹立用戶思維，滿足用戶用能需求，解決用戶用能難題，引導用戶增加“綠色需求”，提供系統的綜合用能方案，促進節能和能源利用效率的提高。能源大數據以及相應的輔助決策系統，可以為多方交易提供全面、高效的實時數據交互，有助于實現能源供需配置的動態平衡，完善現有的能源交易體系，大幅提升能源的生產和使用效率。能源互聯網的平臺思維就是開放、互聯、互通、共享的思維。通過能源和信息交互平臺的能源流和信息流的雙向流動，實現能源供應、輸送、消費一體化協同以及不同類型一次能源之間的協調優化控制，推動廣域內能源資源的高效利用、協調互補和優化配置。能源互聯網整合思維理念是將互聯網技術和思維與能源系統深度跨界融合，實現整個能源利用體系的“橫向多能互補”和“縱向源-網-荷-儲協調優化”。

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(編輯 蔣毅恒)

Energy Supply Side Reform Promoting Based on Energy Internet Thinking

ZENG Ming, ZHANG Xiaochun, WANG Lihua

(Energy Internet Research Center, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)

Energy supply side reform plays an examplary and leading role in reform in other areas. With using the energy Internet thinking, this paper analyzes the main problems existing in China’s energy supply system for a long time, including extensive development model and less consideration of user needs, lack of Internet platform to coordinate and optimize energy supply, low comprehensive utilization level and incomplete energy trading system. The application of energy Internet’s user thinking, platform thinking, integrated thinking and big data thinking can effectively promote the management level, coordination and optimization, multi-energy complementary and the perfection of energy trading system of energy supply, which can provide innovative ideas for the energy supply side reform.

supply side reform; structural reform; energy Internet; user thinking; platform thinking; integrated thinking; big data thinking

國家自然科學基金項目(71271082)

F 426

A

1000-7229(2016)04-0010-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.04.002

2016-01-11

曾鳴(1957)，男，教授，博士生導師，華北電力大學能源互聯網研究中心主任，研究方向為能源市場經濟、電力技術經濟；

張曉春(1972)，女，副教授，碩士生導師，通信作者，研究方向為能源經濟；

王麗華(1990)，女，碩士研究生，主要研究方向為能源經濟，電力市場經濟。

Project supported by National Natural Science Foundation of China(71271082)