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欧盟构建能源互联网的实践经验及启示

2022-03-22陈腾瀚

国际石油经济 2022年2期
关键词:电网能源

陈腾瀚

( 复旦大学一带一路及全球治理研究院)

1 能源互联网

能源互联网的构建是基于全球能源结构、网络和设施的发展,以及各个国家和地区的能源现状。自第一次工业革命以来,能源便朝着能量密度不断增大、更高能效、更低碳排放、结构种类增多而非单一能源市场独大的更加多元化的方向发展。

从能源工业的发展方向上看,一方面,当前的传统能源网络和运行结构已无法满足能源发展的整体新趋势,这一新趋势要求多样化与减排并重,并且与其他产业部门联系更加密切;另一方面,分布式发电、热电耦合网络、新能源发电组等新型能源基础设施,以及电力融资、绿色能源等相关机制的建设与完善给能源互联网提供了相应基础和条件。

从结构内涵上看,能源互联网主要由物理平台、信息平台和智能市场平台构成。物理平台即传统能源网,以产储、传输为核心,同时还与地区交通网相关联;信息平台即能源组网技术,利用信息通信技术等为能源产业链提供支撑;智能市场平台即智能终端,是互联网时代商户对用户(B2C)、商户对商户(B2B)、用户对用户(C2C)、线下/线上(O2O)、个人对个人(P2P)等各种形态的商业模式和市场机制的基础。具体见图1。

图1 能源互联网的基本结构与内涵

与传统能源网相比,新兴的能源互联网具有特殊优势,这种优势亦是其构建意义所在。从能源网到智能终端的正向过程,即产储端-运输网-平台-消费端来看,它实现了能源供应的智能化。具体来说,1)完善生产与地区分配,在生产过程中充分发挥地区区位优势,通过稳定输出功率来克服能源波动性和间歇性带来的损耗,在供电过程中进一步优化配置,对不同地区各用户采取差额配电,以避免同一大区域内供能不足和供能过剩同时出现的窘境;2)降低能耗,产储网的优化降低了能源生产过程中的报损率,传输网和供电网的优化降低了能源消费过程中的报损率,这将促使能源网的整体能耗下降,提高资源利用率,进而促进经济可持续性发展;3)提高安全性和精确度,借助能源组网平台,可以实现对用户的靶向供能和对电网的靶向维护,这将使更大区域的整体电网安全性和供能精确度得到改善。

从智能终端到能源网的逆向过程,即消费端-平台-产储端来看,它实现了能源反馈的智能化。具体来说,1)降低损耗,传统能源网缺乏有效的能源反馈机制,供需信息沟通需要通过初级手段实现,这在人力、物力、财力上都带来一定经济压力,相关资源在这一过程中被加速损耗,能源互联网的构建则通过信息技术克服了这一劣势;2)优化能量调度,通过大数据和云计算等措施对能源供应结构作出调整可以优化地区整体供能,实现不同主体对能源利用的稳定性,避免出现区域统一能源供应框架下因地区内部不同个体需求差异出现的居民区用户等低耗区能源浪费和工业区用户等高耗区供给不足的矛盾;3)加速能源结构转型,从消费端到产储端的反馈能够将社会的能源消费意向反馈到生产者一方,当前对环保、清洁能源等的重视能够引发正外部性效应①,倒逼能源结构转型,降低碳排放,推动环保进程。

2 欧盟构建能源互联网的实践

欧盟自身对能源互联网的概念主要有两种不同的基本认知(见表1),一种重视消费端,即能源互联网(Internet of Energy, IoE),另一种重视供给端,即多能源互联网(Multi-Energy Internet, MEI)。欧盟在构建能源互联网过程中拥有其他地区所不具备的条件与优势,各类实践案例也能丰富自身经验并使相关项目得到进一步深入与推广。

表1 全球构建能源互联网的代表性主体及其主要项目设计

2.1 欧盟构建能源互联网的条件与优势

2.1.1 欧洲地区能源现状的压力

欧盟能源现状的压力倒逼地区能源互联网构建较早起步,这在2008年全球金融危机后表现得尤为明显。具体表现在:1)欧盟自成立以来便严重依赖从俄罗斯进口的天然气,能源安全受地缘政治影响不断加剧;2)2010年日本福岛核泄露事故发生后,核电在欧洲发展受阻,包括法国和德国在内的部分欧洲国家纷纷走上了“弃核”道路,由此造成的核动力电能缺额必须由其他能源补充;3)2008年后欧盟经济复苏缓慢,能源市场建设缺乏投资,能源市场整体偏于疲软;4)欧盟成员国的能源政策缺乏系统性和一致性,虽然欧盟自上世纪80年代起便通过提高价格透明度和公平市场环境等政策推动欧盟内部电力和天然气市场自由化,但相关政策并未完全得到执行;5)随着美国页岩油气革命的兴起,国际能源生产重心开始从中东地区向西移动,能源消费中心则从欧美向东方的新兴经济体转移,国际能源供需格局开始调整,在此过程中能源定价权的竞争日益激烈,欧盟必须采取一致行动加以应对。这些压力促使欧盟产生了关于能源互联的紧迫感,力求建成互联互通的统一内部能源市场,推动关键项目投资,以实现能源结构多元化。为此,欧盟必须加快推动地区能源互联网的基础设施、政策法规、新兴技术取得进展。

2.1.2 欧洲地区已构建起数个规模性跨国互联电网

目前欧洲范围内构建起的区域性同步电网(由交流输电线路和变电所组成的传输交流电能的网络)主要有5个:欧洲大陆电网(包括东南欧电网、西南欧电网、中部核心电网)、北欧电网、波罗的海电网、英国和爱尔兰电网、希腊和意大利电网。当前这5个同步电网均由欧洲输电运营商联盟(ENTSO-E)负责协调管理,是世界上规模最大的互联电网之一。能源互联网的构建离不开对传统能源网的优化改造,互联电网的搭建一方面对于降低能耗、提高能效能起到积极作用,另一方面也为能源互联网建设搭建了一个更大范围的规模性物理平台,为后续智能项目的试点和推广等提供极大便利。

2.1.3 先进的能源发展理念为能源互联网的概念先行创造了机会

欧盟是全球温室气体减排的倡导者和先行者,在推动可再生能源发展和降低碳排放领域有诸多先进经验,例如2007年3月欧盟理事会提出并于2008年实施的首个“能源和气候一揽子计划”中的“20/20/20 by 2020”计划要求欧盟各成员国在2020年之前,实现温室气体(相较1990年)减排20%、可再生能源所占份额提高至20%、能源利用率提高20%[1];2011年12月欧盟委员会发布的“2050年能源路线图”提出了欧盟实现“到2050年碳排放量比1990年下降80%~95%”目标的具体路径,包括智能家庭等[2];2014年1月欧盟委员会发布的《2030年气候和能源政策框架》要求实现温室气体(相较1990年)减排40%、可再生能源所占份额提高至27%以上、能源利用率至少提高27%[3];2020年9月欧盟委员会宣布提高减排目标至55%,并且要求各成员国强制遵守并重点关注交通部门[4]。从现实层面看,单一国家难以靠自身力量推广清洁可再生能源与实现减排[5],且在经济利益需求下相关积极性亦有不足,欧盟通过超国家层面制定相关框架政策则要求成员国必须强化能源领域合作,这种合作既体现在电网互联上,也体现在电力产储源头的低碳化推进上,可以说欧盟超国家层面先进的能源发展理念为欧洲整体能源互联网的构建搭建起了一个框架雏形。

2.1.4 统一电力市场为能源互联网构建提供便利

欧盟先后于1996年、2003年和2009年颁布了3项能源改革法案,目标在于统一欧洲电力市场。1996年12月,欧盟理事会颁布了“Directive/96/92/EC”法令,要求欧盟成员国在统一框架下开展电力市场化改革,推动电网与电力生产、供应分离[6];2003年7月,欧盟理事会颁布了“Directive 2003/54/EC”法令,旨在推动欧洲电力市场自由化,要求输配电业务从垂直一体化电力企业中实现法律剥离并实施无歧视开放,其中各环节须由政府和相关机构监督以防止垄断[7];2009年7月,欧盟理事会颁布了“Directive 2009/72/EC”法令,要求实现有效的输送网络拆分、建立监管框架、网络准入及提高透明度,以加快统一电力市场的形成[8],该法案于2011年正式生效。欧盟委员会提出2014年前要建成欧盟内部统一能源市场,2015年前消除欧盟内“能源孤岛”,实现欧盟范围内的能源自由输送和供应[9]。能源互联网在实质上是智能化市场的联合,统一电力市场能给供需双方提供相同的标准与市场准则,为后续能源组网技术的介入提供了同步非垄断标准平台,进而极大便利了智能化信息技术在其中的应用,对能源互联网构建来说至关重要。

整体来看,欧盟框架下作为地区整体的能源互联网构建的优势和条件归纳起来主要集中在发展战略引领、加强电网互联、打破市场壁垒、完善电网运营与规划协调4个层次。其中发展战略引领起到了整体指导框架的作用,通过要求成员国推广清洁可再生能源、加速减排、提升能效,对欧洲传统能源网(主要是电力网)进行升级改造,优化其内在结构并推动后期工作的开展;加强电网互联与打破市场壁垒(主要是统一电力市场的建设)能够使欧洲地区跨区产储网和传输网进一步完善,促进欧洲整体能源市场更加公平透明,为欧洲能源互联网构建中的规模性建设以及成员间的协同推进战略目标实现打下基础;完善电网运营与规划协调一方面加速了成员国间对于能源互联网构建的合作,另一方面为后续必要的消费端改造创造了一个稳定的平台。

2.2 基于欧盟框架下的能源互联网构建经验

当前欧盟框架下构建能源互联网的实践主要依靠2008年以来欧盟先后发布的3个整体战略性规划:2007年发布的于2008年实施的“欧洲战略性能源技术规划”(SET-Plan),2011年启动的“未来智能能源互联网”项目(FINSENY),2013年发布的于2014年启动的“地平线2020”研究创新计划(Horizon 2020,H2020)中的能源规划。这3个项目分别重点关注能源互联网构建中的物理平台、信息平台和智能市场平台,具体项目理念及内容见表2。

表2 欧盟框架下能源规划项目理念及内容

由表2可知,“欧洲战略性能源技术规划”的战略核心在于对欧洲现有能源产储网的进一步升级改造,这种改造主要基于3个方面:1)推动电力网生产结构多元化,将具有波动性和间歇性的可再生能源大规模推广至电力生产部门,进而使能源生产端不断走向低碳化;2)推动多种能源网络和相关生产部门产储联合,提高能源利用效率并实现减排;3)强化欧洲电网和市场一体化,提升能源输送效率和市场透明度。该规划起到的最大作用便是搭建起了欧洲能源互联网的物理平台,能源组网技术的应用与智能化的推进均需依赖这一物理平台,它也是能源互联网构建的核心基础部分。“未来智能能源互联网”项目的战略核心在于试行并推广能源组网技术,它需要在物理平台的基础上搭建用户场景并提供实际解决方案,但组网技术必须经不断调试稳定后才能大规模推广,因而“未来智能能源互联网”项目仍处于起步阶段,欧盟后续实行的“地平线2020”项目中的能源规划也是与之搭配的试点应用实践。“地平线2020”能源规划项目的战略核心在于推动欧盟框架下欧洲能源市场的智能化,它从能源消费市场主体入手,为用户提供智能解决方案,并逐步实施市场扩张和吸引企业活动,同时还需及时开展数字信息反馈活动和相关市场保障活动,只有将“智能化试点”不断完善,才能在整个欧盟甚至更大范围内推广能源互联网技术与应用。

虽然欧盟框架下的能源互联网构建正式起步于2008年前后,但欧盟通过超国家治理自20世纪90年代中期开始已经为能源互联网构建打下了一定基础。例如,跨国市场中公平、透明的非垄断统一电力市场在欧洲地区的能源互联网构建中必不可少。正是由于欧盟具有超国家治理的优势[10,11],才能使欧盟在全球范围内的各类能源互联网构建中取得相对领先地位并能为其他国际行为体提供经验。

2.3 基于欧盟成员国之间及其内部的能源互联网构建经验

欧盟为欧洲能源互联网构建拟定了指导方针并明确了政策方向,但实际操作过程中离不开成员国自身的实践,尤其是能源组网技术和智能化市场的试点应用更是需要各成员国自行推动。如果说欧盟在组织整体上起的是平台搭建作用的话,那么其内部成员国便起到了丰富场景内容的作用。对于欧盟内部成员国来说,其实践经验主要分为两类:1)以瑞士、德国、法国等为代表的国内试点推广工作;2)以挪威、瑞典、芬兰、丹麦4国为代表的跨国能源互联工作。

2.3.1 国内实践

从国内试点推广来看,欧盟成员国内最具典型意义的是德国;法国由于过分依赖企业行为和对外合作而难以取得实质突破;瑞士则因自身实力有限而难以推进,甚至其于2003年提出的“未来能源网络愿景”项目至今尚处在概念阶段。德国实践主要依靠两个“四年计划”,分别是2008-2012年的“未来能源系统”项目[12]和2016-2020年的“智能能源展示-能源转型数字议程”(SINTEG)项目[13,14]。其中“未来能源系统”项目在德国挑选了6个城市(地区)作为试点区域,“能源转型数字议程”项目则几乎将德国全境整体划分为5个大区域分别实行不同试点项目。欧盟成员国在能源互联网构建过程中的主要国内实践具体项目、区域及目标见表3。

表3 法国、德国、瑞士推行的主要能源互联网项目

2.3.2 跨国实践

与法国和德国不同,北欧5国(挪威、瑞典、芬兰、丹麦、冰岛)在构建能源互联网过程中的实践更注重物理平台建设(这与其当前科技实力受限也有一定关系),它们于1963年成立的北欧电力联合组织(NORDEL)是其建设电网互联和统一电力市场的纽带,但在实际运行过程中由于冰岛是离岛国家往往被其他4国忽视,能源互联的跨国实践也集中在其余4国。自1991年起,4国通过单一电改(国内电力市场改革)或联合电改逐渐建立了以北欧电力市场(Nord Pool)为主体的成熟的电力市场交易体系,加之近年来波罗的海3国的加入,北欧电力市场在全球跨国电力市场中已居于领先地位。这4国的实践与欧盟框架下加强电网互联、打破市场壁垒、完善电网运营与规划协调这3个方面基本一致,尽管当前北欧4国(或者说5国)在能源组网技术和智能化市场主体改造方面没有取得实质性进展,但它的物理平台促成了欧盟范围内或者说全欧洲范围内,甚至是全球范围内最为领先的电力市场之一,北欧4国从生产、融资到交易、消费,已形成相对透明的统一电力市场。从北欧电网构建经验来看,构建地区性能源互联网必须通过多边合作建设统一电力市场以形成稳定的物理平台,在此基础上引入能源组网技术和能源数字技术将变得更为便捷。

3 未来欧盟能源互联网的发展前景及阻碍

当前欧盟构建能源互联网的实践与欧盟的产业转型相互促进。在欧洲经济与社会适应变革过程中,欧盟先后于2014年和2019年分别提出“适应数字时代的欧洲”(A Europe Fit for the Digital Age)和“绿色新政”(Green Deal),能源互联网将作为其重要的推动工具。从“适应数字时代的欧洲”看,欧盟的数字战略旨在让其为民众和企业所用,同时帮助实现气候中性目标。从“绿色新政”看,欧盟致力于到2050年实现碳中和、温室气体“净零”排放、气候中性(climate-neutral),同时还要推动欧盟内部经济增长与碳排放脱钩。能源互联网基于社会变革的创新是欧盟在形成繁荣、富有竞争力、绿色和可持续的经济体过程中必不可少的一环。

能源互联网的建设对于参与其中的欧洲国家来说将带来多重积极作用和影响,尤其体现在能源和绿色转型方面。1)太阳能和风能的间歇式发电将塑造未来欧洲地区的供电系统[15],化石燃料的使用将显著减少,“在可再生能源占据主导的混合供电系统中,其稳定性更能得到保障”[16],相反传统能源网络将逐渐被淘汰。2)欧洲电力市场的一体化趋势更加明显[17],并且电力供应安全应由逐步走向一体化的欧洲内部电力市场框架来保障[18]。3)实践中能源利用效率不断提高,欧洲地区越来越多的产业部门、交通部门、热力部门更加青睐可再生能源而非传统化石燃料[19],生物质能在交通和工业部门的应用越来越广[20],现代热电联产企业所生产的剩余电量推动热力部门的能源转型[21],不断适应新的市场环境,迎合碳中和目标。4)强化欧洲比世界其他国家和地区更为发达的电网基础设施优势,为能源互联网的推广和发展创造更低成本、更高灵活性的基础[22,23],利用日渐公平的电网融资体系满足以绿色转型为特征的能源互联网构建的需求[24],带动欧洲整体(主要是在欧盟框架下)数字化产业发展[25]。从影响和作用上看,能源互联网的构建对于欧盟来说具有重要的促进作用,但不可否认的是,能源互联网的推进并非一帆风顺,甚至还将面临多重阻碍,其经验和教训也能给其他国家提供借鉴。

3.1 欧盟整体能源互联网的发展前景及阻碍

3.1.1 大型互联电网和超级电网构建

根据欧盟的能源和气候发展规划,当前欧盟框架下的5个主要区域同步电网和其他主要分布在城市当中的微型跨区域同步电网在未来将不断整合、向外扩张并加强联合,例如此前波罗的海3国加入北欧统一电网,德国通过C/sells项目整合地区电网等,最终实现“Directive 2009/72/EC”中要求的实现“欧洲范围内能源自由输送和供应”的目标。大型互联电网和超级电网的构建将在建设欧洲统一电力市场的同时,搭建起更为坚实的能源互联网物理平台,超级电网包含的大量可再生能源发电将传统能源网中的电力网和热力网,以及部分燃气网、其他能源传输网都联系在一起,既有助于节能减排的推进,也为能源组网技术的介入提供了便利。

3.1.2 低碳可再生能源的推广和节能减排的深化

从2007年的“欧洲战略性能源技术规划”到2013年的“地平线2020”,欧盟对于组织内可再生能源使用率和推广程度的要求不断提高,对二氧化碳捕集与封存(CCS)的技术要求也日益趋于严格。加之欧盟先后出台了3个能源改革法案,根据法案以及相关一揽子计划的要求,欧盟对成员国在低碳化道路上提出了明确的强制要求,而且能源互联网构建所要求的三网联结与节能减排的内在要求一致,这将促使欧盟整体必须重视可再生能源的开发和利用[26],加速能源互联网的产储端升级改造。与此同时,清洁能源的开发利用可以在很大程度上实现能源自给,在欧盟范围内推广清洁能源无疑能降低欧盟国家的能源对外依存度,中东的石油和俄罗斯的天然气所产生的潜在地缘政治制约将被降低[27],这种政治效益伴随经济效益产生的前景将给欧盟能源互联网构建带来更大的自由度和可操作空间。

3.1.3 通过智能化改造促进能效上升、能耗降低

欧盟对成员国的能源和气候发展提出了智能化要求,这些要求比各成员国的国内措施更加宏观,尤其是与德国相比。尽管欧盟方面尚未制定具体的智能化措施,但其通过智能化改造以完成组织设定目标的策略未发生变化。“未来智能能源互联网”项目和“地平线2020”要求欧盟最终完成配电网、区域和微电网、智能建筑、电力移动和能源电子市场智能化的目标,这些要求对于欧盟能源改革法案中关于提升能效、降低能耗的实现将起到重要作用,即完成前文所提的关于从智能终端到能源网的逆向过程中实现的能源反馈智能化。

3.1.4 现实阻碍

欧盟能源改革和能源互联网构建的前景良好,但在这一过程中将同样面临现实阻力。1)短期内过大的减碳压力可能会对现有产储网造成损害[28]。2020年9月欧盟委员会提出的55%强制目标对当前经济形势下的欧洲来说是一个挑战,疫情后相对疲软的欧洲经济甚至可能会对产储网进行不当改革,例如强行降低化石能源使用率会造成能源供应缺口出现;盲目扩张可再生能源会造成工业资源浪费;不成熟技术的大规模推广可能存在附加的环境污染威胁等,这些都将对能源互联网的构建产生负面效应。2)当前欧盟的经济科技实力不足以支撑大规模的能源互联网构建。尽管当前欧盟框架下能源互联网物理平台已处于先进水平,但信息平台和智能市场平台尚未推广,除德国已有显著成就外其余成员国均无实质进展。一方面,欧盟的数字技术和智能化产业并不处于全球领先地位,智能化改造不可能一步到位;另一方面,建设信息平台和智能市场平台需要大量资金投入,当前面临诸多问题的欧盟将在这一领域出现掣肘。

3.2 成员国能源互联网的发展前景及阻碍

相比欧盟整体能源互联网构建对产储端和运输端的重视,欧盟各成员国在能源互联网的发展上兼重市场端,即智能用户的推广,这主要在于主权国家的境内管辖相比欧盟更为有效,因此政策实行和推广也更为便捷。

3.2.1 促使能源结构多样化、清洁能源普及和“弃煤”“弃核”进程的加快

欧盟能源改革方案和减排目标的实际推行者在于组织内各成员国,为实现欧盟提出的强制性目标,各成员国必须加快国内立法,推动内部能源改革,例如自2008年以来英法德3国的国内减排立法行动。相关改革方案与措施将实现与能源互联网的同步推进,通过能源改革创造出独立稳定、结构多元、联系紧密、统一透明的生产平台和市场平台,能为未来大规模的智能化改造搭建出合适场景。

3.2.2 推动智能城市与社区的构建,以及能源产消的智能化

以“未来智能能源互联网”项目和“地平线2020”为代表的能源网络及市场的智能升级改造框架对于成员国内部智能单元的构建和供需智能化至关重要,它将能源产储运输、交通、智能消费终端等通过信息通信等技术联系在一起,可以极大提高能源产业效率,还能促进各层次减排目标的达成,这尤以德国实践为代表。

3.2.3 中小企业的广泛参与

无论是国内的还是跨区域的能源互联网在构建过程中信息平台与智能市场平台的搭建对技术的需求门槛较高,但各国为避免出现垄断,必须扩大市场参与主体,这就使得除规模以上企业外各行业中小企业也将被纳入到发展规划当中来,例如路由器制造商、网络服务提供商、大数据处理商、云平台商、信息通讯商等。市场主体的广泛参与不仅对能源互联网构建本身具有积极作用,还能促进市场良性竞争、推动相关技术进步、加速经济发展。

3.2.4 现实阻碍

欧盟成员国国内开展能源互联网构建实践固然比停留于欧盟框架中更为直接有效,但它同样面临现实阻力。1)智能技术门槛较高,前期投入大,企业主体的积极性难以调动。中小企业广泛参与的前提是它们达到了市场相关准入标准,尤其是技术标准,技术达标需要大量的前期研发与投入,这对于大多数中小企业来说无疑是巨大的现实压力,除规模以上企业外难以调动其他行为体的市场积极性,这也不利于市场环境的改善。2)国家战略目标差异。尽管欧盟制定了统一电力市场、智能社区等战略框架,但成员国对国内所采取的措施仍有较大的自主决定权,这就导致成员国间国内政策的差异难以协调,例如瑞士和德国截然不同的能源互联网构建方案制定等。国家间政策差异上升至欧盟层面后可能出现相互排斥对立的现象,进而阻碍整个能源互联网构建的推进。

4 结论与启示

能源互联网在实质上是一种能源供需体系的“双向机制”,它通过多平台连接,构建出高能效、低能耗、可持续的智能系统。能源互联网的构建与人类经济环境可持续发展目标一致,完整的能源互联网结构能够为各类行为主体同时提供可观的经济、环境收益。

4.1 结论

通过对欧盟及其成员国实践的梳理和分析,可以得出以下几个结论。1)能源互联网构建需要战略先行。无论是欧盟还是德国,只有在国家或超国家战略制定后推出地方实施细则才能使能源互联网构建取得成效,类似法国自下而上的项目不具备普适性。2)地区性统一市场是能源互联网的基础,能源互联网构建必须对传统能源网进行升级改造,这一过程中需要形成地区性统一的能源市场尤其是电力市场,并且该市场要具备非垄断、规则透明的特征,欧洲统一电力市场的形成在它后续能源互联技术推广中起到了关键作用。3)能源互联网构建必须要有技术支持,德国案例与北欧案例所形成的对比突出了技术在能源互联网中的重要性,只有能源组网技术获得突破才能将信息技术更好地融入能源网。4)能源互联网构建必须要经济保障,能源互联网的微观主体在于中小企业,欧盟的“地平线2020”规划和德国的“能源转型数字议程”规划表明,仅仅依靠规模以上企业参与能源互联网不足以实现国家和跨国战略目标,吸引中小企业参与则必须要通过相关经济保障调动其积极性。

4.2 启示

同样地,当前欧盟框架下构建能源互联网的战略规划和实践对于其他行为体来说具有启示意义,尤其是对那些清洁能源改革需求大、能源对外依存度高、计划向能源部门推广数字信息技术并实现数字化转型目标的行为体,包括政府和能源企业。主要体现在以下几个层面。

4.2.1 体制机制层面

市场机制的完善是构建能源互联网的核心要素之一,尤以供求机制和竞争机制为代表。在供求机制上,价格和市场供需量等市场信号是调节生产、实现供求平衡的基础,市场信号的及时反馈与调节则要求信息通信技术在供需双方深入应用,欧盟尤其是德国的实践表明信息通信技术在需求端的应用能更好地处理不同地区的供需关系,并以此为基础对能源开展配额调整,以更好地实现绿色智能的目标。竞争机制的完善需要强化能源领域的非价格竞争,能源互联网的最终呈现是能效上升,这种“质量性”的发展过程在价格竞争中并不适用,早期的创新需要以成本提升为代价,“价格战”则会产生阻碍作用,欧盟在这一领域的主要措施便是搭建地区性统一电网,法国案例恰恰是价格竞争机制下难以取得实质性进展的佐证。作为参与市场供求与竞争的主体的企业应在公司运营过程中充分搭建和利用信息通信技术平台,维护能源市场供求稳定,避免陷入价格战,从根源上杜绝类似上世纪后半叶第一次石油危机与“石油七姊妹”垄断现象的重现。国家则应建立更完善的制度体系,一方面要完善自身能源安全体系,降低对外依赖;另一方面要防止垄断、倾销等各种不正当竞争的行为的出现,在国家乃至区域层面上规制企业行为。

4.2.2 政策规划层面

多层次政策的制定与实施能够完善能源互联网构建。多层次首先体现在战略-动态政策上,战略规划的提出是行为体构建能源互联网的基础,动态政策的调整则起到同步市场的作用,欧盟在确定发展绿色可持续能源战略的基础上通过不断调整节能规划倒逼成员国在能源互联网的道路上走深、走实。其次体现在中央-地区政策上,德国在欧盟中的先进经验表明即便是在一国内部构建能源互联网也不能采取简单的统一政策,而应根据各地自身的能源市场特点,包括生产、供需、消费等特点,建立分布式能源互联网结构,而后形成国家级的网络,中央级的政策必不可少但也只是主要起到引领方向的作用。换言之,构建能源互联网不能一概而论,必须因地因势制宜,结合具体地区试点的能源状况开展各有侧重的布局推广。这既需要国家的战略规划指导,也需要企业深入基层进行深度调研,建设“共同但有区别”的具体项目。

4.2.3 应用技术层面

能源互联网的建设需要推动能源技术革新和深化信息通信技术在能源领域的应用“两手抓”,德国与瑞士的经验验证了技术支持在能源互联网建设过程中的重要性,改造传统能源网需要进一步提升能源产储与转换技术之间的联动,建设新型能源互联网需要将智能技术应用于不同的终端,包括生产端和消费端。能源企业在这一领域应发挥更大作用,包括但不限于:提高能源开发和利用效率,秉承可持续理念对自有产储网进行改造,引进、发展、推广热电耦合、二氧化碳捕集封存等绿色能源技术;在企业内部增加研发力量并建设自有的能源数字化和智能化部门;借助国家现有的产学研体系加强与信息通信技术相关产业部门和研究机构的合作交流,借助外部力量发展自身的能源互联网建设;借助和利用其他市场主体的工业互联网平台解决自身的数字化转型障碍。

对于中国来说,“碳中和”目标或能成为当下构建现代能源互联网的重要契机,中国统一电力和能源市场避免了价格竞争机制的劣势,因此中国构建能源互联网的关键在于地区政策制定和技术应用。早期的北煤南运、西电东输等揭示了中国能源产消的地区性差异,其中能源转换的相对落后和非智能化供需结构导致了运输效率和能效低下、碳排放高企,通过热电耦合、二氧化碳捕集封存、信息通信等技术革新构建能源互联网则能在很大程度上解决上述问题,德国在C/sells项目与Designetz项目中的实践或可成为短中期借鉴。这需要各地区根据自身能源供需特点制定各有侧重的政策方案:以西部为代表的重生产的地区需要大力发展能源产储和转换,以东部为代表的重消费的地区需强化对能源网络智能化改造,二者均离不开政府-企业联动和新型电力技术及智能技术的应用。

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