能源互聯網是踐行能源革命的重要平臺

■潘偉 譚青博 趙浩臣 譚忠富

“雙碳”的關鍵在于能源系統低碳，其實現路徑包括能源供給側提高可再生能源發電比例，能源消費側提高終端電氣化比例，工業、交通、建筑等部門通過電能替代以實現綠色能源消費，能源技術側通過發展能源互聯網實現能源的精準投資與經濟運行。能源互聯網通過上下游“源網荷儲”協調，打破能源體制壁壘，實現多源互補、多網互通、多荷互代、多儲互濟，促進能源生產與消費過程減碳。

通過能源互聯網打破“源網荷儲”業務的體制壁壘

能源互聯網可以突破能源共享生態中的各種壁壘，包括技術壁壘、市場壁壘以及體制壁壘。促進能源供應由“供電”“供熱”“供冷”“供氣”“供氫”獨立運行轉換到“供電+供熱+供冷+供氣+供氫”聯合運行，各類能源資源互補協同運行，即利用新能源發電進行驅動地源儲熱泵，將光伏、風電與儲冷儲熱儲電儲氣儲氫結合實現源儲互補。調整時移負荷與可調負荷，使其與風電、光伏出力時間吻合，即實現源荷互補。傳統的供能方式一般為各類能源通過獨立管網分別滿足園區、樓宇等用戶的電力、熱力（冷）、蒸汽、燃氣等割裂的多種能源需求，實際上分布式能源所生產的電和熱（冷），可以連接到電力網、熱力網、燃氣網，通過能源互聯網實現電力、熱力與燃氣網的互聯互通。各類用能負荷高峰可基于分時電價進行錯峰，優化設備容量時段分布即多荷互補。園區里儲能站、屋頂光伏發電站、電動車充電站與電網相連，實現“源網荷儲”互補協調。

通過能源互聯網促進能源精準投資與經濟運行

能源互聯包括多種形態能源、多類異構能源設備、多個能源參與者的互聯，打通“源網荷儲”邊界，促進熱、氣、氫、油、煤與電能之間互補。由于能源的生產和消費不是單向的生產跟蹤消費模式，只進行物理互聯無法實現能源互聯網的功能，盤活“源網荷儲”資源還需要數據互聯，即通過互聯網，實現能源資源的數據透明和共享，推動能源生產、運行、管理、消費、交易、服務等各環節優化配置、協調運行。物聯網、大數據、云計算、移動互聯網等技術對能源系統進行數據感知、輸送、挖掘，實現能量流、信息流、成本流和價格流的耦合與解耦分析，保障能源互聯網的可靠、高效、綠色和便捷。

通過能源互聯網打造能源綜合開發與利用的形態

用戶用能正在呈現出多樣化，如采暖業的熱負荷、煉油業的電負荷、工業鍋爐的燃氣負荷等；而用戶電、熱（熱水、蒸汽）、冷、氣（燃氣）、氫等多種用能形態，可以通過電采暖、電制冷、電轉氣、電制氫、儲能（蓄熱蓄冷儲氣儲電）來滿足；風電、光伏發電、小水電、電動汽車充放電、客戶需求響應、儲能、電網供電等通過互補來實現能源就地開發與梯級利用。通過能源互聯網，可以整合電源側、電網側、負荷側和儲能側資源，形成供能類型之間互補，供能區域之間資源互補，用能替代方式之間互補，供能與用能時間之間互補，氣網與熱網的互通、氣網與電網的互通、電網與熱網的互通，燃氣轉換為電、電轉換為燃氣、新能源發電直接制熱等。

通過能源互聯網促進電力市場運營機制的完善

“風光水火核”“煤電油氣”“冷熱電氣”參與的能源市場可分為碳市場、綠電市場、電力市場，彼此存在著交易品種、交易量、交易價上的關聯關系。不同的市場存在著不同的價格體系，不同市場價格體系之間是相互影響的。

多能互補運行涉及“煤電油氣”“冷熱電氣”“源網荷儲”“風光水火核”的交叉，需要研究“冷價/熱價/電價/氣價”“風電價/光伏價/水電價/火電價/核電價”“燃氣價/煤炭價/油價/電價”的交叉。“冷熱電氣”互補中的“電”涉及多級市場。電制熱、電制冷、電制氣，“蓄冷蓄熱儲氣”意味著“冷熱氣”市場與電力市場耦合在一起，碳市場與電力市場耦合在一起。

多能互補運行需要研究“風光水火核”電互補打捆跨區輸送，涉及區域間新能源發電配額、碳排放配額、稅收、用戶差別電價等。“冷熱電氣”中“電”的市場化程度高，“冷熱氣”的市場化程度低，能源交易需要考慮過渡過程中的“有計劃有市場”特征。

多能互補協同運行需要對火電、儲能、用戶群需求響應對新能源發電調峰調頻服務的成本進行分析，對多主體消納新能源的共生效益及多主體共享分配進行分析，在此基礎上，對新能源發電、電制熱/電制冷/電制氣、儲電儲氣蓄冷蓄熱、用戶需求響應等進行聯合調度；需要考慮資源與負荷的時空特征，引入能源市場的多類多級交易，對“煤電油氣”“風光水火核”“冷熱電氣”進行多維度聯合調度并構建多主體合作效益分配機制。

通過能源互聯網提升能源生產與消費的效率

能源互聯網打破現有電、熱、冷、氣、油、交通等能源分系統相對封閉的界限，實現多能互補，提高能源使用效率和可再生能源消納能力。除了集中式發電遠距離傳輸，分布式新能源發電就地“自發自用”“余量上網”，減少輸電過程損耗（線損），不足從“大網購電”。“風光水火核”發電互補打捆輸送到城市，城市園區里開發光伏、風電、地熱、工廠尾氣余熱余壓等，結合冷熱電三聯供、蓄能、電采暖、電鍋爐、電動汽車充放電等形成“冷熱電氣氫”互補，可以綜合性地降低能源成本。對賓館、學校、醫院、寫字樓、商場及“冷熱電氣”需求較大的工業園區、產業園區、大型商務區等，太陽能、風能、燃氣輪機、燃料電池、地熱能、工廠的尾氣余熱余壓廢水等可發展為分布式能源，針對其間歇性、波動性及低能流密度性，通過多能互補來使用；各種主動負荷即插即用，通過互聯網實現設備和系統的自動感知、識別和管理；通過電、熱、冷、氣等多種能源的互聯互通、多能互補及源網荷儲協同，打破傳統能源分系統間相互割裂的情形，優化能源投資，促進可再生能源消納，降低用能成本，提升綜合能源效率。■