《电子技术应用》

李俊峰:用互联网思维建立共享共赢的能源生态圈和产业链

2017/11/30 17:31:07

  11月10日,由能源互联网实战专家智库主办的2017第三届能源互联网产业发展高峰论坛圆满落幕。以下内容整理自国家应对气候变化战略研究和国际合作中心原主任/研究员李俊峰老师关于《能源互联网问题的若干思考》的演讲内容。

  能源互联网问题的若干思考

  演讲摘要:

  我国近年来对能源互联网有不少研究,虽理解有差异,但都反映了能源的绿色、低碳以及与互联网技术结合的发展趋势。讲话中,李俊峰老师指出了目前能源互联网急需解决的3大问题:清洁化问题、低碳化问题、安全问题,并对其现状及发展趋势做出阐述,并对解决能源互联网问题的发力点给出了如分布式与集中式相结合、横向的多能互补与纵向的“源-网-荷-储-用”优化结合等等指向性的意见。

  最后,李俊峰老师提出了拥有互联网思维对大规模的发展能源互联网的重要性,这样才能为客户创造价值,推动能源系统的改革与进步,建立一个共享共赢的生态圈和产业链。

  能源互联网的基本内涵

  2004年英国《经济学家》杂志首先提出了“能源互联网”的概念。

  杰里米里夫金在他的《第三次工业革命》一书中更多的是在讲能源互联网、分布式能源的开放与共享,他认为:能源互联网是基于可再生能源的、分布式、开放共享的能源网络。

  我国近年来对“能源互联网”也有不少研究,虽然理解有差异,但都反映了能源的绿色、低碳、发展趋势与互联网技术的结合。

  国家能源局概括地认为能源互联网是互联网+智慧能源,个人认为不是很准确。因为能源是没有智慧的,互联网也是没有智慧的,科学的理解应该是:能源互联网是把人类的智慧通过互联网或其他通讯手段,作用于传统的能源系统,使之更好地为人类服务。

  为什么要把人类的智慧放在里面呢?因为人类是能源系统的主宰,人类一旦开始主宰就会出现好、坏两种情况。比如垄断,各种制度的安排上并没有遵从能源商品的客观规律。所以十八届三中全会关于改革开放的若干意见里面把能源的改革放在了一个很重要的位置;2014年能源体制的改革被看作是改革很重要的一部分,并且提出将能源商品化,这些都是在纠正人类主宰能源系统时出现的很多不合理的方面。

  能源互联网要解决的问题

  和十五至十八大这四次代表大会相比,十九大的报告里面提到能源的次数是最少的,但却提出了比较关键的问题,就是能源互联网要围绕能源的清洁、低碳、安全、高效这四个方面来考虑问题。

  1、解决能源的清洁化问题

  清洁化最大的途径就是实现电气化或流体能源。联合国有一个划分能源线的指标,这个指标把能源划分为流体能源和固体能源。一个国家的现代化程度越高,其流体能源的程度就会越高,固体能源的程度就会降低。

  当然也会有一些例外。例如澳大利亚,虽然澳大利亚很发达,但是它的能源系统还不够现代化,因为它超过70%的发电都是靠煤炭。中国的能源结构是富煤贫油少气,所以大幅度增加石油、天然气的可能性比较有限,现实的选择就是大幅度提高电力在正常能源消费中的比例,特别是在终端能源消费中的比例,这一点我们跟其他国家走了一条完全不同的路。这意味着我国要大量减少煤炭的消费,增加电力消费。

  (1)直燃煤(特别是散烧煤)需大幅度下降

  现在我国每年的煤炭消耗中,只有约一半是用于电力,另一半则是直接燃烧,包括散烧煤。这部分是最污染环境的,也是最低效的,所以现在国家在大力倡导以电代煤,以气代煤。但是气的来源比较受限,而电的来源相对比较广泛,包括核能、可再生能源以及其他的能源等。所以如果以电、气、地热或者工业余热等替代,既可以提高能源效率,优化能源结构,又能改善环境,同时也给能源互联网提供了很多商业机会。

  (2)交通耗油(经几年适度增加后)要逐步下降

  汽车是能源互联网未来开发的很重要的一个市场。车是现代化交通工具的标志之一,一个国家现代化程度的高低和汽车的拥有量有很大关系。例如美国,是现代化程度最高的国家,差不多每户拥有两辆车。中国未来也会朝这个方面发展。1987年国务院在对于2020年中国能源的畅想时提到,2020年左右中国应该有6000万辆车,而现在我们汽车的拥有量已经超过了1亿;汽车工业协会也曾预测,到2030年或者2050年中国会有7亿辆车。所以交通方面的能源替代显得非常重要。

  交通能源的替代可以是电、氢、生物油气或者太阳能的替代,其中电的替代是最现实也是最靠谱的,生物质能的替代在中国不现实,因为5亿吨左右的粮食可以生产1亿吨左右的汽油,和我国现在的汽油消费量差不多,将来汽油的消费量有可能会达到7亿吨,那也就是说全世界的粮食都换成汽油也不够中国使用,所以电替代是一个比较好的选择。

  这两个减法使得终端能源中非电比例下降,低碳电力在终端能源消费中的比例上升。预计在终端能源中,电力的占比将从目前的20%上升到2020年的25%以上。

  2、解决能源的低碳化问题

  解决能源的低碳化问题,由可再生能源取代化石能源,这是改善环境、应对气候变化和可持续发展的要求。

  (1)实现途径

  中国的清洁能源主要分为三大块:可再生能源、核能和天然气。这不仅是能源应用的变换,更是可持续发展的要求,现在中国发展低碳能源基本就是靠这三驾马车。而在国际上低碳能源只有可再生能源,因为核能在减少,包括美国、日本以及核电比例最高的法国等,都在逐渐减少核电的比例。石油和天然气目前也在逐步被放弃,例如德国,到2050年100%的电力将来自于80%的可再生能源。所以中国发展低碳能源的三驾马车跟国外不太一样。

  (2)我国低碳能源在一次能源中的占比

  我国低碳能源在一次能源中的比例,将由2015年的12%左右增加到2020年的25%左右,希望2030年能达到35%以上,2050年能达到55%以上。这个占比数据为能源互联网的发展提供了很好的评估。

  未来我国的低碳电力在电力中的占比将从2015年的27%上升至2020年的约35%,并进一步到50%以至更高。未来非化石能源将成为我国的主导能源。

  3、解决能源安全问题

  过去在能源安全问题上我国比较偏重于能源的国际安全。现在能源在清洁化、低碳化的同时,能够实现智能化、数字化的系统管理,是比能源的运输安全、贸易安全更重要的。能源系统的设计、运营和管理将与IT和DT深度融合,大幅度提高自动化、数字化程度与效率,使各种能源系统更加安全。

  能源系统的安全技术主要包括电网安全技术、大数据技术、云计算技术以及微网技术。

  电网安全技术

  如智能传感器获取输配电网、交通网、通信网、天然气网的运行状态数据,以及用户侧的用能设备、微电网及分布式电源的运行状态参数,用于分析和改进控制策略。

  大数据技术

  能源系统中管网监控、运行、能源交易和用户用能及各类分布式电源负荷数据量极大,大数据分析的应用可以大大提高系统的效率。

  云计算技术

  可以实现实时的高性能计算,快捷便利地获取计算资源并提高其应用价值。

  微网技术

  微网是一个社区、单位或村镇可独立运行的能源网络,它将分布式发电、售电、储电、输电、用电相融合,进行协调规划、控制与管理,同时它又可与公共智能电网连接、互动,构成新型的能源网络。

  还有分布式能源、光伏系统、户用系统在能源互联网中的应用。今年上半年我国光伏发电量3500万千瓦时,其中1700万是分布式能源。在江浙沪一带户用系统风起云涌。如果将这些技术有效地结合起来会对能源互联网产生很好的市场需求。

  能源互联网的发展前景

  1、分布式与集中式相结合

  集中式:智能电网(自上而下)是电网技术和信息技术、数字技术的结合,是能源互联网的主干和资源配置中心。

  我国随便一个城市的人口都百八十万,上千万人口的城市有好几个,五六百万的城市上百个;并且我们在进行城市化的过程中建立了大量的大都市,如京津冀、长三角地区、珠三角地区等,这些都是人口高度集中的地区,所以集中式是一个很重要的发展方面。

  分布式:是产能和用能新的发展趋势,由分布式的、分散的、众多的低碳能源的生产者和消费者网络构成。

  它们可构成独立运行的微网,成为一个社区、单位或村镇的能源网络;也可自下而上地与集中式的智能电网连接互动,利用智能感知技术和大数据技术高效管理,构成新型的能源网络,使低碳化、智能化落地。

  2、横向的多能互补与纵向的“源-网-荷-储-用”优化结合

  横向:把可再生能源、核能、火电、天然气连网起来相互补充,甚至通过互联网大数据管理将电网和供热(冷)网、水网、气象网连起来。

  纵向:把能源供给侧与负荷侧及储能统一连起来,提供多样化的电能服务,提高综合效率。

  例如天然气、三联供、地热、太阳能管道和可再生能源的配合,对能源互联网比较有益。火电是煤炭最大的一个应用,我国今天的装机超过了10.3亿千瓦,发电量约4.5万亿,占到整个发电量的70%。下一步我国将采用非化石能源取代化石能源,这样就实现了能源的补给,减少了煤炭的使用量。这些方面的结合将是未来能源互联网发展的方向。

  储能技术是最早介入能源互联网并发挥它有效作用的技术之一。人工智能和储能、电动汽车结合起来,会是改变人类生活的另一次技术革命。储能是一个十分活跃的创新领域,有多方面的应用价值,可能是一个具有颠覆性的技术方向。它可以解决能源的弃光弃风的问题,也可以支持电动汽车的发展。个人认为,可再生能源、储能技术、电动汽车、现代化电网是颠覆化石能源为基础的能源系统的四大支柱,所以能源互联网是对这四个方面进行有机整合的最有效的技术。

  结论

  1、如果说Internet是一个信息互联的网络,则能源互联网是一个利用Internet为重塑能源服务的一个物理网络。它把人类的智慧作用于传统的能源系统和能源装备,使之更加高效,更加符合人类的愿望。众多先进的传感器、控制和软件应用程序、大数据技术等,将能源生产端、传输端、消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来,形成能源互联网的物联基础。因为每一个物品都有能源的消耗和生产过程,把这些过程连接起来就成为能源互联网。

  2、发展能源互联网是能源转型的特征之一。它使传统的能源业升级为具有双重属性的产业:既是能源产业,又是能源服务业。

  3、发展能源互联网的目的,在于建设高效、安全、低碳、共享、可持续的现代化能源体系。

  4、能源互联网需要互联网的思维才会有大规模的发展:它包括

  (1)为客户创造价值,承担社会责任。能源互联网必须做到为客户创造价值,价值低的东西要增值,没有价值的东西要变得有价值。承担社会责任就是把客户服务好,容不得半点瑕疵。

  (2)在夹缝中求得生存,推动能源系统的革命与进步,这是最关键的。互联网最大的建设就是在没有路的地方建立互联,马云的支付宝、马化腾的微信都是本着为人类提供方便的原则,虽然触犯了某些人群的利益,但是普通人接受了,政府就不得不去认可,所以能源互联网一定是推动能源的变革。

  (3)建立一个共享共赢的生态圈和产业链。这里涉及到上下游的问题,让大家都赚钱才是最关键的,只要有市场需求,总会找到解决问题的办法。


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