承担能源变革使命 推进能源互联网发展

协鑫集团研究院副院长 刘志波

1 新能源需要能源互联网的支持

据欧洲联合研究中心JRC的预测：21世纪的100年内，人类社会的能源消费将从世纪初的400EJ/a（400×1018焦耳/年）增长到世纪末的近1600EJ/a，而其中化石能源的供应量将在2040年左右达到顶点后开始衰落，到世纪末的2100年仅能维持约14%的供应量，不足部分只能由可再生能源弥补，可再生能源在能源结构中的占比52%（2050年）、86%（2100年），其中太阳能在能源结构中的占比28%（2050年），67%（2100年），太阳能发电(PV+RPV)在能源结构中的占比24%（2050年），64%（2100年）。国际能源署(IEA)也预测：世界光伏发电量占总发电量的2%（2020年），20-28%（2042年）。

开发和利用安全、清洁、经济、高效的可再生新能源，包括水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、空气能、生物质能等是能源可持续发展的必由之路，这在经过世纪之交的充分思辨和讨论后，成为越来越多人的的共识。

以光伏发电为例，其与传统能源相比具有以下特征属性：可再生永续利用；清洁无排放；可分布实施，对基础要求不高；分布广而能量密度低，不适合集中远距离输送；有对自然地理气象光照条件依赖的间歇性和随机性；目前成本与传统电价比还相对较高。

可再生新能源的分布式、碎片化、间歇性，相对于传统化石能源集中式、整体化、稳定程度高的能源生产消费方式，一度被传统能源网视为不好接纳且接纳不好而不愿接纳。

确实，在生产、输配、消费等环节上，可再生新能源亟需借助于理念转变、政策引导、技术进步、习惯养成等，才能实现对传统能源的补充、替代、平滑衔接和无缝融合，成为能源结构中的主角，这是横亘在人类社会发展道路上必须解决的问题。

因此，可再生新能源的高效利用必须借助于互联网、物联网的理念、方法和技术，当然这也成为能源互联网发展的目标。

2 互联网在能源变革中深化应用

人类社会从原始社会发展到农业社会、工业社会，现在正由工业社会转向信息社会。进入21世纪以来，信息化加速发展，信息新技术不断涌现，信息技术应用已经渗透到经济与社会的各个领域，信息化覆盖了整个现代社会。

经过20多年的发展，信息互联网凭借其扁平化、网络化、智能化的特点，将全球范围内分散的、小规模的、间歇性的、多样式的信息整合起来，奠定了人类信息社会的基础，也使得互联网行业创造了其他任何行业无法企及的价值。

可再生能源与信息一定程度上的相似性，让人不禁产生探究能量信息化可能性的欲望。信息互联、物物相连已经成为时代趋势，作为信息化基础的互联网和物联网的发展，既为能源互联网的物理化、技术化、工程化、产品化、系统化提供了技术基础，也为现代社会解决危机提供了全新的思维方式和商业模式。

能源互联网就是在可再生能源迅猛发展、互联网和物联网渐趋成熟的基础上被提出来的。利用互联网巨大的组织集聚功能，可以实现对多形式可再生能源的互补耦合和扁平化管理。

分布式新能源和用户完全符合互联网中源点的特点，往往在网络中扮演了既是生产者，又是消费者的角色，突破了传统单向的“我供你用”的格局。

在人类追求进步的驱动下，互联网和物联网自身的发展也必然推动智能互联网络模式覆盖能源领域，目标是使能源互联网成为能够自组织、自检测、自适应、自愈合、自优化、自约束的一个具有内生机制和内生力量的有机体。

打造一张具有扁平化结构和智能化功能的能量网络，以整合和保障分布式、间歇性、多样化的能量供应来满足需求，以实现能源的安全、清洁、经济、高效和可持续发展，就是能源互联网的意义所在。

3 能源互联网是能源变革的支撑

能源问题对于个体、民族、国家都是最基本的问题，实现能源的安全、清洁、高效、经济、可持续生产和消费，是人类社会的共同目标。能源互联网必须为能源变革提供技术的支撑和彻底的解决方案。

分布式开发利用可再生能源，无疑是实现目标的必由之路。落实到具体的解决方案，必须考虑自然、区域、时间、规模、技术、方式、产业、质量、服务、均衡等诸多因素。在生产、输配、消费等环节上，贴近用户侧，以能源微网（目前上限35KV/20MW）为基本单元，实现信息流、能量流、业务流、资金流系统的连通、耦合、互动、调控和协同，实现最短距离、最小损耗、最快响应、最低成本，并与现有主干网对接融合，构建从虚拟理想到现实可行的能源互联网。

因此，狭义地说能源（主干网+微网）×智能互联=能源互联网。打个比方说，是“让巨人弯腰捡芝麻”，既要让巨人弯腰弯得轻松、高效，又要尽量让芝麻漂亮、好捡。

这既需要以现有主干网为核心的能源网络朝着支持和接纳分布式新能源的方向努力，以解决源头生产和网络平衡的问题，同时也需要分布式新能源朝着提高自身质量、调控能力、负载匹配、利用效率的方向努力，以解决点源生产和末端消费的问题。

能源互联网将带来相关领域的创新和要素再配置，对产业、经济和社会发展产生深刻的影响。美国未来学家杰里米·里夫金（JeremyRifkin）将能源互联网称为“第三次工业革命”的支柱之一，他说：“能源互联网的提出更多的是来源于一种哲学和经济学层面的思考，而不仅是一种新的能源技术体系。”

2015年9月26日，习近平总书记在联合国提出“倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”，在中央财经领导小组会议上提出“在适度扩大总需求的同时，着力加强供给侧结构性改革，着力提高供给体系质量和效率”。

从国家十三五规划建议来看，首次将“生态环境质量总体改善”作为全面建成小康社会的主要目标要求之一，提出坚持“绿色发展，着力改善生态环境”，构建“推动建立绿色低碳循环发展产业体系”与“建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系”，推动降低能耗、发展清洁能源与环境保护相互协同、交互作用。

从国家能源结构调整以及能源战略规划看，十三五期间将围绕着习总书记提出“四个革命、一个合作”，从能源供给、消费、技术和体制变革入手，全面展开国际合作，推动达成绿色发展的主要目标。

2016年9月3日，习主席代表中国向联合国交存中国气候变化《巴黎协定》批准文书。作为一个负责任大国，明确了2030年的行动目标：二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60～65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿立方米左右。

十三五期间，国内外能源变革此起彼伏，能源供给将从“煤时代”向“硅时代”转变、从“石油”向“天然气”最终向“热、电、冷多联动及分布式”转变，能源配送将从“主干电网”向“能源互联网”转变，能源服务将从“清洁能源及新能源供给”向“能源终端服务”转变。

4 设备和技术的创新成当务之急

能源互联网作为第三次能源革命的技术支撑，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，对技术和商业模式的创新提出了强烈的需求，也必将带动能源相关产业的一场变革。

设备是技术的凝结载体、是系统的组成部分、是理想通向现实的桥梁。一个好的创意、构想，若没有设备的支持，是很难实现工业化，帮助企业服务于社会大众的。

在电气化发展史上，电力设备总是不断进步，满足电力生产、传输和消费的需求。在以能源互联网为技术支撑的第三次能源变革中，设备智能是首要、基础的条件，是成败的关键。

在信息系统、能量系统和业务系统支持的信息流、能量流和交易流中，要依靠技术进步，解决与信息技术深度融合的基础设施（Cyberinfrastructure）、信息物理融合系统（CyberPhysicalSystem,CPS）、能源信息一体化关键设施（包括主干网接入设施、能量路由系统设施、能源微网系统设施）的设备化问题。

要在关键技术如智能配电、电力电子与能量路由、智能储能与管理、智能能量管理系统、多能互补混合仿真系统等方面取得设备级突破成果。

要在支撑技术如大规模可再生能源接入电网安全稳定控制系统、间歇式电源发电功率预测与协调控制系统、可再生能源发电并网测试设备、大功率发电并网设备、可再生能源联合发电智能监控系统、需求侧管理与响应、基于区块链和大数据的能源计量交易平台等方面提供充分必要的支撑。

从能源互联网的技术实现、产业发展乃至社会影响来看，设备技术和管理的创新实现既是出发点，也是归宿点，可以预见将影响几代人，任重而道远。

5 协鑫基于能源微网的探索实践

协鑫集团以新能源和清洁能源相关产业为主营，旗下协鑫智慧能源专注于可再生能源、清洁能源和分布式能源微电网项目的开发、投资和运营管理等能源综合服务，提出将“源、网、储、售、用、云”作为能源互联网的着力点，并将能源微网作为能源互联网发展的基础单元。

协鑫在苏州工业园区及协鑫集团研究院将天然气、太阳能光伏、光热、风能、地热能等清洁能源和可再生能源及储能构建成“多能互补集成优化”的分布式能源微网系统。

该项目获2015年度中国分布式能源优秀项目一等奖，并于2017年5月8日获国家第一批新能源微电网示范工程。其运行目标分为四个，经济目标、技术目标、环境目标和综合目标，目标选择取决于在规划和运行过程中涉及的利益体。

如果选择经济目标，目标函数将不考虑非经济性参数，比如对电网性能的影响、对环境的影响，而选择使总体成本最小或收益最大化的运行方式。

如果选择技术目标，目标函数是电网运行优化，保证各项技术参数的最优，而不考虑分布式电源的发电成本和税率。

如果选择环境目标，则低于某具体排放水平的分布式电源优先调度，DG调度纯粹由排放指标决定，不考虑经济性和技术性。

如果选择综合目标，可以解决多目标DG优化调度问题，兼顾经济、技术和环境因素，根据各因素在利益平衡中的权重，实现整体目标最优化。

此外，协鑫智慧能源致力于智慧城市、生态园区、绿色乡村、零碳家居等四种场景下建筑楼宇、公共空间、工业企业、数据中心、园区区域、智能家居和移动能源等类型的分布式能源微电网建设，先后在协鑫工研院、无锡梅村、无锡蓝天、苏州金鸡湖、北京中材、宝应、苏州同里、上海崇明岛、瑞金医院和苏州新区等地建设并投运了10多个结合清洁能源和可再生能源等分布式发电技术的多源互补分布式能源微电网系统。

协鑫在应用实践中深切体验到高性价比的数字化、网络化、智能化的能源微网设备的迫切性和重要性。能源互联网发展过程中，“源、网、储、售、用、云”各方面、各环节都是机遇和挑战并存。

能源革命的号角已经吹响，全行业乃至全社会迎来了新的发展机遇和挑战。在“第三次工业革命”和“第三次能源变革”中，我们一定要按照党的十九大“高质量发展”、“绿水青山就是金山银山”、“打赢蓝天保卫战”的要求，坚持低碳、高效、经济和可持续的发展理念，紧抓机遇，围绕能源互联网的发展目标，聚力聚焦，把中国的电力和能源设备研发制造水平提升到一个新的高度，为中华民族的伟大复兴添砖加瓦。