郑一鸣:能源互联网重构思维方式

能源互联网,不是简单的能源+互联网,不是仅把互联网作为工具叠加在电力或者其他能源行业之上,重构能源电力企业的思维模式是最重要的,因为思维决定了行动和方向。

(图片来源网络)

能源互联网是一个好的愿景,试着总结一下。

早在2008年的硅谷,ET+IT(能源技术+信息技术)的概念就已经在风险投资圈内传得火热,彼时发酵出来的概念称之为Smart Grid(智能电网)。

“能源互联网”的愿景最初是美国著名学者杰里米·里夫金在其新著《 第三次工业革命》(2011)一书中首先提出的。

由于化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题,在第二次工业革命中奠定的基于化石燃料大规模利用的工业模式正在走向终结。 里夫金预言,以新能源技术和信息技术的深入结合为特征的一种新的能源利用体系,即“能源互联网”(Energy Internet)即将出现。

里夫金提出的能源互联网具有以下四大特征:

以可再生能源为主要一次能源;

支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入;

基于互联网技术实现广域能源共享;

支持交通系统的电气化。

由此可见,里夫金所倡导的能源互联网的内涵主要是利用互联网技术实现广域内的电源、储能设备与负荷的协调。

董朝阳基于里夫金的能源互联网愿景,给出了能源互联网的初步定义:能源互联网是以电力系统为核心,以互联网及其他前沿信息技术为基础,以分布式可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统。给出个图可以展现能源互联网的基本架构与组成元素。

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2014年7月,在电气与电子工程师学会(IEEE)电力与能源协会2014年年会上,国家电网[微博]公司董事长刘振亚发表了署名文章《构建全球能源互联网,服务人类社会可持续发展》,提出只有树立全球能源观,构建全球能源互联网,统筹全球能源资源开发、配置和利用,才能保障能源的安全、清洁、高效和可持续供应。

这其实是在为人类能源发展的描绘蓝图。

刘总指出全球能源互联网,是以特高压电网为骨干网架(通道)、以输送清洁能源为主导、全球互联的坚强智能电网。看得出来,有一种借势(造势)卖私货的感觉,但人家有那个本事,有私货,还有能力造势。

2015年年初,刘总新书《全球能源互联网》发布,完善了“全球能源互联网”的概念。这本书从全球能源的分布、发展谈到人类能源的未来蓝图,内容非常详实,数据图表非常丰富,总结得也非常精炼到位,应该是国家电网智囊的结晶之作,虽然书中几处数据意淫成分比较大,而且措辞比较官方,但是瑕不掩瑜,这本书确是不可多得的参考读物。

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书中归纳全球清洁能源的分布,提出了“一极一道”的概念:从世界清洁能源资源分布来看,北极圈及其周边地区(一极)风能资源和赤道及 附近地区(一道)太阳能资源十分丰富,简称“一极一道”。

集中开发北极风能和赤道太阳能资源,通过特高压等输电技术送至各大洲负荷中心,与各洲大型能源基地和分布式电源相互支撑,提供更安全、更可靠的清洁能源供应,将是未来世界能源发展的重要方向。

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点出了两大清洁能源——太阳能与风能在全球的分布情况,简单给出了能源中心到负荷中心的传输方案。

对于能源替代,书中提出了两个替代,也即清洁替代和电能替代。

清洁替代:在能源开发上,以清洁能源替代石化能源,走低碳绿色发展道路,逐步实现从石化能源为主、清洁能源为辅向清洁能源为主、石化能源为辅转变。

电能替代:在能源消费上,以电能替代煤炭、石油、天然气等石化能源的直接消费,提高电能在中断能源消费中的比重。

“两个替代”体现了闭环设计的思路,从供应端看,发展足够数量的可再生能源发电,逐步替代化石能源发电,并能满足不断增长的电力终端消费;从终端消费看,逐步以电替代煤炭、石油等化石能源,扩大电力市场,提高电气化水平。

基于全球能源分布的特性和能源替代的必要性,书中给出了坚强智能电网的概念,进一步给出了对全球能源互联网的解读。

坚强智能电网:以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,涵盖电源接入、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,集成现代通信信息技术、自动化控制技术、决策支持技术 与先进电力技术,具有信息化、自动化、互动化特征,适应各类电源和用电设施的灵活接入与退出,实现与用户友好互动,具有 智能响应和系统自愈能力,能够显著提高电力系统安全可靠性和运行效率的新型现代化电网。

全球能源互联网:以特高压电网为骨干网架(通道),以输送清洁能源为主导,全球互联泛在的坚强智能电网。

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书中“全球能源互联网”的概念其实与前文“能源互联网”的侧重点其实是不同的。虽然只是多了“全球”二字,但细心的读者可能已经发现了,刘总书中提到的“全球能源互联网”其实可以理解为“全球电力互联网”,更甚之可以理解为“全球电力联网”其概念比较侧重于全球能源的物理联接,对“互联网 Internet”的涉及是较少的,只有在分布式发电的用户互动性上有所体现。

而“能源互联网”的概念按我的理解应该是“能源+互联网”(朴素的,后来有所进化),是能源和互联网的一种融合,更强调互联网的作用,侧重能源管理的智能化。但是两个概念的内核是一致的,只是着眼点不一样,或者说格局不同。

刘总的立足点在于能源,因为电网企业有足够的资源和技术积累,可以着眼于跨国、跨洲,最后达到全球能源的互联。

而互联网行业或者能源行业从业者的理念更接地气,用互联网技术、信息技术、大数据技术在能源的供给、调配和消耗上实现优化,对行业对消费者都是利好。总的来说是一项事业在两个层面的实现。

理论支撑算是有了。

随后在2015年的政府工作报告中,李克强总理提出“开发利用网络化、数字化、智能化等技术,着力在一些关键领域抢占先机、取得突破。制定“互联网+”行动计划”

还在工作总体部署中着重指出要掀起能源革命,提到“打好节能减排和环境治理攻坚战。环境污染是民生之患、民心之痛,要铁腕治理推动。推动能源生产和消费革命,大力发展风电、光伏发电、生物质能,积极发展水电,安全发展核电,控制能源消费总量,加强工业、交通、建筑等重点领域节能。积极发展循环经济。”(《政府工作报告全文(全文)》)。

“互联网+”行动计划vs。能源生产消费革命===>”能源互联网”

政策导向也有了。

2013年3月23日,新电改方案明确了此轮电改的主线,即按照“管住中间、放开两头”的体制架构,有序放开输配以外的竞争性环节电价,售电侧改革有望成为最大红利。

电改逐步放开售电市场也是能源互联网构建的一个利好。售电业务上游承载发电、输配电、分布式等多维供给,下游承接工商业、居民、园区等多维度客户,是未来整

个能源交易体系中的数据中心,售电市场放开将带来多样的用户服务需求,以及大量智能终端的接入需求(分布式能源、电动汽车、智能家居、储能设备等),只有 通过能源互联网才能实现能源供需的动态平衡,满足日益多样和智能低碳的需求。

行业壁垒也扫清了。(这是一部分人的看法,尤其是鼓吹能源互联网的那一部分人,个人认为此轮的电改力度是不大的,但是放开竞争是大趋势,只能拭目以待。)

至此,“能源互联网”的泄洪闸就被彻底打开了

找了几幅有关能源互联网的图:

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自己头脑风暴了一下,罗列了一下有关“能源互联网”的关键词(排名不分先后):互联网、云、太阳能、光伏、风电、大数据、电动汽车、电源技术、储能技术、电力市场、个人终端、节能、负荷曲线、智能调度、分布式发电、智能家居。

总结一下,能源互联网可以包括六大板块:

智能发电:分布式发电,太阳能光伏。风力发电等

智能电网调度:总结更为细致的负荷曲线,引入分布式发电后,电网调度的压力会更大,需要技术创新

智能储能:电动车充电,电源技术等

智能用电:智能家居,节能技术,针对用户的用电方案制定

智能能源市场:新型电力市场,自发电交易,引入电力期货等

智能管理和服务:大数据技术在能源服务中的应用,节能公司的成立。

(修改总结自《克强总理都在谈能源互联网了!》)

尽管称为“能源”互联网,但其能源的传输基本是以“电”的形式,其构建需要以电网为依托。

从电网角度来讲,仍有许多技术问题需要解决,中国的电网技术是走在世界前列的,也有很多技术优势,成型技术国内产能过剩,需要输出,另外一方面,能源行业长期垄断形成技术壁垒,民间资本难进入,而电网也需要更广阔的空间去发展技术、试验技术和应用技术。目前电力行业仍处于垄断地位,尽管即将逐步放开售点侧,但电网仍然把持着绝对的话语权。

对能源互联网的构建来讲,资源和数据是不可或缺的,而目前这部分资源大部分是掌握在电网手中而且并没有获得很好的利用。能源互联网的构建需要打破行业中的信息不对称,可以极大提高传统能源电力系统的效率,优化资源配置,降低能耗与成本。

如果仅是如此,能源互联网也不值得这么多人趋之若鹜,更深远影响来自思维方式的革命,互联网思维渗透到传统的能源行业,融合了信息技术和能源技术,这将是一种全新的思维模式,能源消费者、能源管理者、发电企业之电网、能源服务企业都是可以连接的。

能源相关企业的商业模式、营销模式、研发模式、运营模式、服务模式等,都必须以互联网的时代特征为出发点进行重构。

能源互联网,不是简单的能源+互联网,不是仅把互联网作为工具叠加在电力或者其他能源行业之上,重构能源电力企业的思维模式是最重要的,因为思维决定了行动和方向。

这个过程不仅仅是在现有电网架构上通过信息化和智能化的手段解决安全、效率、新能源接入等常规问题,而是采用互联网理念、方法和技术实现能源基础设施架构本身的重大变革。互联网+能源的革命火种其实在BAT们的手里。

(文/ 郑一鸣 清华电气工程博士)

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