承擔能源變革使命 推進能源互聯網發展

協鑫集團研究院副院長 劉志波

1 新能源需要能源互聯網的支持

據歐洲聯合研究中心JRC的預測：21世紀的100年內，人類社會的能源消費將從世紀初的400EJ/a（400×1018焦耳/年）增長到世紀末的近1600EJ/a，而其中化石能源的供應量將在2040年左右達到頂點后開始衰落，到世紀末的2100年僅能維持約14%的供應量，不足部分只能由可再生能源彌補，可再生能源在能源結構中的占比52%（2050年）、86%（2100年），其中太陽能在能源結構中的占比28%（2050年），67%（2100年），太陽能發電(PV+RPV)在能源結構中的占比24%（2050年），64%（2100年）。國際能源署(IEA)也預測：世界光伏發電量占總發電量的2%（2020年），20-28%（2042年）。

開發和利用安全、清潔、經濟、高效的可再生新能源，包括水能、風能、太陽能、地熱能、海洋能、空氣能、生物質能等是能源可持續發展的必由之路，這在經過世紀之交的充分思辨和討論后，成為越來越多人的的共識。

以光伏發電為例，其與傳統能源相比具有以下特征屬性：可再生永續利用；清潔無排放；可分布實施，對基礎要求不高；分布廣而能量密度低，不適合集中遠距離輸送；有對自然地理氣象光照條件依賴的間歇性和隨機性；目前成本與傳統電價比還相對較高。

可再生新能源的分布式、碎片化、間歇性，相對于傳統化石能源集中式、整體化、穩定程度高的能源生產消費方式，一度被傳統能源網視為不好接納且接納不好而不愿接納。

確實，在生產、輸配、消費等環節上，可再生新能源亟需借助于理念轉變、政策引導、技術進步、習慣養成等，才能實現對傳統能源的補充、替代、平滑銜接和無縫融合，成為能源結構中的主角，這是橫亙在人類社會發展道路上必須解決的問題。

因此，可再生新能源的高效利用必須借助于互聯網、物聯網的理念、方法和技術，當然這也成為能源互聯網發展的目標。

2 互聯網在能源變革中深化應用

人類社會從原始社會發展到農業社會、工業社會，現在正由工業社會轉向信息社會。進入21世紀以來，信息化加速發展，信息新技術不斷涌現，信息技術應用已經滲透到經濟與社會的各個領域，信息化覆蓋了整個現代社會。

經過20多年的發展，信息互聯網憑借其扁平化、網絡化、智能化的特點，將全球范圍內分散的、小規模的、間歇性的、多樣式的信息整合起來，奠定了人類信息社會的基礎，也使得互聯網行業創造了其他任何行業無法企及的價值。

可再生能源與信息一定程度上的相似性，讓人不禁產生探究能量信息化可能性的欲望。信息互聯、物物相連已經成為時代趨勢，作為信息化基礎的互聯網和物聯網的發展，既為能源互聯網的物理化、技術化、工程化、產品化、系統化提供了技術基礎，也為現代社會解決危機提供了全新的思維方式和商業模式。

能源互聯網就是在可再生能源迅猛發展、互聯網和物聯網漸趨成熟的基礎上被提出來的。利用互聯網巨大的組織集聚功能，可以實現對多形式可再生能源的互補耦合和扁平化管理。

分布式新能源和用戶完全符合互聯網中源點的特點，往往在網絡中扮演了既是生產者，又是消費者的角色，突破了傳統單向的“我供你用”的格局。

在人類追求進步的驅動下，互聯網和物聯網自身的發展也必然推動智能互聯網絡模式覆蓋能源領域，目標是使能源互聯網成為能夠自組織、自檢測、自適應、自愈合、自優化、自約束的一個具有內生機制和內生力量的有機體。

打造一張具有扁平化結構和智能化功能的能量網絡，以整合和保障分布式、間歇性、多樣化的能量供應來滿足需求，以實現能源的安全、清潔、經濟、高效和可持續發展，就是能源互聯網的意義所在。

3 能源互聯網是能源變革的支撐

能源問題對于個體、民族、國家都是最基本的問題，實現能源的安全、清潔、高效、經濟、可持續生產和消費，是人類社會的共同目標。能源互聯網必須為能源變革提供技術的支撐和徹底的解決方案。

分布式開發利用可再生能源，無疑是實現目標的必由之路。落實到具體的解決方案，必須考慮自然、區域、時間、規模、技術、方式、產業、質量、服務、均衡等諸多因素。在生產、輸配、消費等環節上，貼近用戶側，以能源微網（目前上限35KV/20MW）為基本單元，實現信息流、能量流、業務流、資金流系統的連通、耦合、互動、調控和協同，實現最短距離、最小損耗、最快響應、最低成本，并與現有主干網對接融合，構建從虛擬理想到現實可行的能源互聯網。

因此，狹義地說能源（主干網+微網）×智能互聯=能源互聯網。打個比方說，是“讓巨人彎腰撿芝麻”，既要讓巨人彎腰彎得輕松、高效，又要盡量讓芝麻漂亮、好撿。

這既需要以現有主干網為核心的能源網絡朝著支持和接納分布式新能源的方向努力，以解決源頭生產和網絡平衡的問題，同時也需要分布式新能源朝著提高自身質量、調控能力、負載匹配、利用效率的方向努力，以解決點源生產和末端消費的問題。

能源互聯網將帶來相關領域的創新和要素再配置，對產業、經濟和社會發展產生深刻的影響。美國未來學家杰里米·里夫金（JeremyRifkin）將能源互聯網稱為“第三次工業革命”的支柱之一，他說：“能源互聯網的提出更多的是來源于一種哲學和經濟學層面的思考，而不僅是一種新的能源技術體系。”

2015年9月26日，習近平總書記在聯合國提出“倡議探討構建全球能源互聯網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”，在中央財經領導小組會議上提出“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”。

從國家十三五規劃建議來看，首次將“生態環境質量總體改善”作為全面建成小康社會的主要目標要求之一，提出堅持“綠色發展，著力改善生態環境”，構建“推動建立綠色低碳循環發展產業體系”與“建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系”，推動降低能耗、發展清潔能源與環境保護相互協同、交互作用。

從國家能源結構調整以及能源戰略規劃看，十三五期間將圍繞著習總書記提出“四個革命、一個合作”，從能源供給、消費、技術和體制變革入手，全面展開國際合作，推動達成綠色發展的主要目標。

2016年9月3日，習主席代表中國向聯合國交存中國氣候變化《巴黎協定》批準文書。作為一個負責任大國，明確了2030年的行動目標：二氧化碳排放2030年左右達到峰值并爭取盡早達峰，單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60～65%，非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右。

十三五期間，國內外能源變革此起彼伏，能源供給將從“煤時代”向“硅時代”轉變、從“石油”向“天然氣”最終向“熱、電、冷多聯動及分布式”轉變，能源配送將從“主干電網”向“能源互聯網”轉變，能源服務將從“清潔能源及新能源供給”向“能源終端服務”轉變。

4 設備和技術的創新成當務之急

能源互聯網作為第三次能源革命的技術支撐，是一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新形態，具有設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、系統扁平、交易開放等主要特征，對技術和商業模式的創新提出了強烈的需求，也必將帶動能源相關產業的一場變革。

設備是技術的凝結載體、是系統的組成部分、是理想通向現實的橋梁。一個好的創意、構想，若沒有設備的支持，是很難實現工業化，幫助企業服務于社會大眾的。

在電氣化發展史上，電力設備總是不斷進步，滿足電力生產、傳輸和消費的需求。在以能源互聯網為技術支撐的第三次能源變革中，設備智能是首要、基礎的條件，是成敗的關鍵。

在信息系統、能量系統和業務系統支持的信息流、能量流和交易流中，要依靠技術進步，解決與信息技術深度融合的基礎設施（Cyberinfrastructure）、信息物理融合系統（CyberPhysicalSystem,CPS）、能源信息一體化關鍵設施（包括主干網接入設施、能量路由系統設施、能源微網系統設施）的設備化問題。

要在關鍵技術如智能配電、電力電子與能量路由、智能儲能與管理、智能能量管理系統、多能互補混合仿真系統等方面取得設備級突破成果。

要在支撐技術如大規模可再生能源接入電網安全穩定控制系統、間歇式電源發電功率預測與協調控制系統、可再生能源發電并網測試設備、大功率發電并網設備、可再生能源聯合發電智能監控系統、需求側管理與響應、基于區塊鏈和大數據的能源計量交易平臺等方面提供充分必要的支撐。

從能源互聯網的技術實現、產業發展乃至社會影響來看，設備技術和管理的創新實現既是出發點，也是歸宿點，可以預見將影響幾代人，任重而道遠。

5 協鑫基于能源微網的探索實踐

協鑫集團以新能源和清潔能源相關產業為主營，旗下協鑫智慧能源專注于可再生能源、清潔能源和分布式能源微電網項目的開發、投資和運營管理等能源綜合服務，提出將“源、網、儲、售、用、云”作為能源互聯網的著力點，并將能源微網作為能源互聯網發展的基礎單元。

協鑫在蘇州工業園區及協鑫集團研究院將天然氣、太陽能光伏、光熱、風能、地熱能等清潔能源和可再生能源及儲能構建成“多能互補集成優化”的分布式能源微網系統。

該項目獲2015年度中國分布式能源優秀項目一等獎，并于2017年5月8日獲國家第一批新能源微電網示范工程。其運行目標分為四個，經濟目標、技術目標、環境目標和綜合目標，目標選擇取決于在規劃和運行過程中涉及的利益體。

如果選擇經濟目標，目標函數將不考慮非經濟性參數，比如對電網性能的影響、對環境的影響，而選擇使總體成本最小或收益最大化的運行方式。

如果選擇技術目標，目標函數是電網運行優化，保證各項技術參數的最優，而不考慮分布式電源的發電成本和稅率。

如果選擇環境目標，則低于某具體排放水平的分布式電源優先調度，DG調度純粹由排放指標決定，不考慮經濟性和技術性。

如果選擇綜合目標，可以解決多目標DG優化調度問題，兼顧經濟、技術和環境因素，根據各因素在利益平衡中的權重，實現整體目標最優化。

此外，協鑫智慧能源致力于智慧城市、生態園區、綠色鄉村、零碳家居等四種場景下建筑樓宇、公共空間、工業企業、數據中心、園區區域、智能家居和移動能源等類型的分布式能源微電網建設，先后在協鑫工研院、無錫梅村、無錫藍天、蘇州金雞湖、北京中材、寶應、蘇州同里、上海崇明島、瑞金醫院和蘇州新區等地建設并投運了10多個結合清潔能源和可再生能源等分布式發電技術的多源互補分布式能源微電網系統。

協鑫在應用實踐中深切體驗到高性價比的數字化、網絡化、智能化的能源微網設備的迫切性和重要性。能源互聯網發展過程中，“源、網、儲、售、用、云”各方面、各環節都是機遇和挑戰并存。

能源革命的號角已經吹響，全行業乃至全社會迎來了新的發展機遇和挑戰。在“第三次工業革命”和“第三次能源變革”中，我們一定要按照黨的十九大“高質量發展”、“綠水青山就是金山銀山”、“打贏藍天保衛戰”的要求，堅持低碳、高效、經濟和可持續的發展理念，緊抓機遇，圍繞能源互聯網的發展目標，聚力聚焦，把中國的電力和能源設備研發制造水平提升到一個新的高度，為中華民族的偉大復興添磚加瓦。