发展智慧能源提高能源互联网技术

／国家能源局能源节约和科技装备司科技处处长 孙嘉弥 ／

发展智慧能源提高能源互联网技术

／国家能源局能源节约和科技装备司科技处处长 孙嘉弥 ／

能源互联网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，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。

发展能源互联网的背景

第一、发展智慧能源是在能源的清洁化、低碳化已经成为全球共识的情况下产生的。2015年德国光伏出力瞬时最大值达到系统负荷74%，风电太阳能发电新增装机容量连续最高，成为我们发展智慧能源乐观背景。

第二、我国能源资源逆向分布比较特殊，能源利用率比较低，综合能源利用效率约36%，单位GDP能耗是世界平均水平的1.8倍，73%的能耗来自于工业企业。

此外我国的能源生产消费结构也可能发生重大的变化，现在看起来随着光伏风电等新能源的快速发展，将逐步改变我国以煤为主的主导能源传统生产结构。电力由于具有高效快速的传输特质，使其成为互联互通的能源接口，而且随着经济结构的调整，能源结构也将发生重大变化，居民商业用电发生剧烈的提升，电动汽车的推广，交通用电占比也将提升30%，我国的能源生产和消费结构发生重大的变化。

在能源生产领域，制约光伏行业大规模发展的主要原因是成本还比较高，而据国际能源署的预测，光伏组件在未来将稳步下降，为调整能源生产结构提供了支撑。

能源互联网也在颠覆人类的生存模式，互联网从本质上还是一个提高效率的工具，是通过技术手段解决信息不对称的一些问题，互联网在重塑传统行业的过程中也在一步一步改变我们的行为模式和生活方式。

相对于零售业、媒体业、医疗业和制造业这些领域，能源行业的互联网化程度还比较低，所以通过实施能源互联网行业发展战略将给能源领域带来极大地发展。

以能源革命为契机的新一轮改革正在进行，中央财经领导小组第六次会议专门研究了安全战略，习近平提出的“四个革命，一个合作”将成为能源领域发展的长期战略。

2015年3月15日，十二届全国人大三次会议上，李克强总理在政府报告中也提出落实“互联网+”行动计划。3月15日中共中央下发了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，放开新增配售电厂，符合条件的5类企业未来可以开展售电业务。

能源互联网定义及典型特征

关于能源互联网有几种典型的理解，狭义的理解认为能源互联网本质上是智能电网的延伸，广义就有很大的内涵，第一是能源的系统，而且强调协同优化，同时是扁平化系统，通过信息技术实现供能、输能、用能等各环节的协调，打破能源产业传统的供需界限，此外是开放式系统，是能量流、信息流、价值流三流自由交互衍生出一个特定的形态。

事实上，欧美各国都已经对智慧能源的发展进行了探索。美国从2005年就开始部署智慧能源网的研究；英国2007年投入100亿英镑建立能源技术研究院，支持智慧能源网的研究，以提高能源综合利用效率；瑞士致力于研究能源互联网能量集站。

能源互联网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，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。

互联网+智慧能源也叫能源互联网，它的体系是以电力网为主导，能源主干网、能源区域网，在坚持能源互联网体系架构下，以电力为主导，主要解决能源空间不平衡，以能源的调配为主要任务，以能源的存储、转换为辅助手段，解决问题。

能源互联网可以在智能电网的基础上进行架构，智能电网主要是从电网的智能化角度，强调深度融合。

能源互联网的特征，首先多效互补、高效转化是能源互联网的核心。其次智慧能源网中间的各类能源转换是高效的，通过高效转化大幅提高能源利用的综合效率。

高度融合的信息物理系统是能源互联网的载体，能源互联网是通过能源技术与信息技术的高度融合，逐渐形成以电力为纽带，涵盖供电、供热、供暖、供气为系统的综合网络，是信息物理系统，以保证智慧能源的智慧性、可靠性、安全性。智慧能源的信息物理系统所涉及的类型多、数量大，且覆盖能源的生产、输送、消费和存储各个领域。

平等多边的交易体系是能源互联网的一个推售，一就是建立零售商、小型用户和代理商的多边交易和电子交易平台；第二是建立推广能量的金融交易；第三是能源服务商提供个性化的能源价格菜单；第四是建立能源竞价平台。

关于推进互联网+智慧能源发展的指导意见

发展能源互联网至少应该有以下几方面的意义，一是促进绿色低碳的能源发展，是发展分布式可再生能源发展的重要手段；二是推动能源装备制造业转型升级的重要抓手；三是推动中国能源技术、装备、标准和模式走出去的重要途径；四是推动能源体制改革，特别是供给侧改革的一个重要突破点。

能源互联网也是贯彻党的十八大，包括三中、四中、五中全会精神，包括李克强总理在国家能源委第一次会议上的模式和要求的重要途径；另外也是为了适应引领新常态，以改革创新为核心，以互联网+为手段，智能为基础，主要是推进能源信息的深度融合。

“十三五”期间发展能源互联网，可以开展以下几方面的工作：一是示范项目，着重多源协同和低碳清洁供能。二是两个关键技术，主要是直流电网技术和储能技术。三是构建三大运营平台，竞争开放能源交易平台，用能响应平台，提高大数据监测分析和监测服务的能源大数据平台。

基本原则四点：基础开放大众创新；探索创新示范现行；市场驱动；深化改革推动革命。着力点就是要着力提升用能体验，实现清洁能源消纳，另外就是提高用能效率。

主要的目标提出分阶段实施，2016～2018年，着力推进能源互联网试点示范工作：建成一批不同类型、不同规模的试点示范项目；攻克一批重大核心技术和核心装备；能源互联网的技术达到国际先进水平；初步建立能源互联网市场机制和市场体系；初步建成能源互联网技术标准体系；形成一批重点技术标准和催生一批能源金融、第三方综合能源服务等新兴业态；培育一批有竞争力的新兴市场主体；探索一批可持续、可推广的发展模式；积累一批重要的改革试点经验。

2019～2025年，着力促进能源互联网多元化、规模化发展，初步建成能源互联网产业体系，成为经济增长重要驱动力；形成较为完备的技术及标准体系并推动实现国际化，引领世界能源互联网发展。也向各地发改委，央企及社会广泛征集试点项目，目前报上来有几百个，我们正在组织第三方机构组织评审，应该年底之前会有结果。 在《指导意见》里提出了发展能源互联网十大重点任务，包括能源生产消费基础设施智能化；建设多能协同综合能源网络；能源与信息通信基础设施深度融合；开放共享的能源互联网生态体系；储能和电动汽车应用新模式；智慧用能和增值服务新模式，绿色能源灵活交易市场模式；能源大数据服务应用；关键技术攻关，标准体系建设。这十大任务基本上涵盖了能源互联网的基础设施、价值实现和保障手段，我们认为是切实可行的。

“十三五”期间发展能源互联网，可以开展以下几方面的工作：一是示范项目，着重多源协同和低碳清洁供能。二是两个关键技术，主要是直流电网技术和储能技术。三是构建三大运营平台，竞争开放能源交易平台，用能响应平台，提高大数据监测分析和监测服务的能源大数据平台。

示范项目有多源协同优化、低碳能源供应，还有高效配送多类能源，着力提升供能系统效率。另外搭建基于互联网的信息平台，包括机制创新、智能响应、发配类型。

以海淀北区智慧低碳新区的微网为例说明多源协同的能源互联网，这里提高了能源生产的绿色化，实现对能源的协调优化，在消费侧通过需求响应，最终实现27%的峰值负荷削减，效果是很明显的。

通过多源协同的能源互联网，对电力投资也是有非常积极的影响。基于当地的负荷特征，按照传统的规划需要变电站13座，容量是1700兆伏安，而通过能源互联网，新规划只需要变电站10座，容量也大大降低，有效地减少了电网的投资。此类多元协同的智慧能源互联网建设，可以有效地推广到新型城镇、商业住宅区、新农村建设，可以带来显著的智慧建设。它的价值包括可以提高利用率，节约配电网的基础投资20%，可以显著地提高能源整体效率。

能源互联网关键技术

首先是直流电网，有助于实现更好的系统动态特性和双向电力潮流以及对新参与者的开放性。建设直流电网需要发展多端柔性直流输电技术，以中压直流电网高效汇聚新能源。

建设直流电网还需要建设城市园区的直流配网，提升配送容量与运行的可靠性，可以有效地解决城市配网的瓶颈问题。正常状态下可以解决负荷不平衡，故障状态下在不增加容量的情况下可以提升局部供电能力，减少短时的供电终端，提高供电的可靠性。美国可再生能源实验室，最早就建立了直流配电的DEMO，认为可以提高6%～26%的配电项目。

关键技术之二就是储能技术的快速发展与差异化应用。储能技术快速发展还是取决于技术成本将会实现怎样的突破。大家可以看特斯拉在内华达州已经设立了这样一个计划，2020年成本降低50%，此外电动汽车大力推广也将极大地促进储能行业发展。开发应用电厂能量存储单元，提高调节风电能力。

关键技术之三是着力建设三大平台，能源交易平台、能源互联网平台、用能响应平台，能源大数据平台。首先运营平台就是建设能源交易体系和发电售电双侧的焦点体系；中期任务是完善内容；远期就是要融会贯通，主要包括标准化能量当量交易，打破不同要素间的市场壁垒。

建设能源交易平台可以通过建立能源淘宝实现，以降低市场门槛为市场主体，鼓励能源领域的万众创新。能源淘宝具有几个典型特征，一是零售商多样化，二是终端用户多样化，三是商业模式多样化。

建设能源交易平台可以通过建立能源交易所实现，以建设全国性、区域性能源交易的集散平台。广东交易平台就是个试点，2015年3月1日正式上线运行，用户185个，发电厂31个。二是基于智能终端与价格响应的用能响应平台，用户享用资源可以参与容量市场、能量市场、备用市场和调频市场，需求侧响应市场总额约7亿美元，约44.8亿人民币，并且逐年增长，绝大部分收益来自于容量市场。建设用能响应平台需要推广生态化的用能响应，沐光而行、随风而动，以用户侧的柔性应对新能源的剧烈波动，用户根据价格信号，随风电出力。

其次是建设能源监控分析运维的大数据平台。有三方面内容，一方面是基于大数据的能效监控、基于大数据的业务创新和基于大数据的精细化管理；二是能源大数据重点应用场景；三是智慧能源系统的大数据传感与采集，以数据支撑能源监管工作的有效开展等等。

智能风机的建设可以实现主轴承滚动机疲劳状况的实时监测。包括轮毂和主轴连接螺栓疲劳状况的实时检测；包括风压、风速实时监测；所监测的数据由中央云平台实施交流。通过数据监测和基于数据运维，可以使风机自学习，自优化成为可能，可以提高4%～15%的发电量。

另外就是智能光伏的建设，是建设能源大数据的利用方向。通过5点4段的PR值优化体系，可以使大型地面电站发电量提升5%，运维效率提升50%，保障安全、促进融资。通过光伏电站全生命周期的数据与监控，从而保证电站系统的安全和可靠性，保证电站25年的使用寿命。

（根据国家能源局能源节约和科技装备司科技处处长孙嘉弥在“2016中国风电电气装备技术高峰论坛”的讲话整理。）