在全球新一輪科技革命和產業變革中,互聯網理念、先進信息技術與能源產業深度融合,正在推動能源互聯網新技術、新模式和新業態的興起。能源互聯網是推動我國能源革命的重要戰略支撐,對適應可再生能源規模化發展,提升能源開發利用效率,推動能源市場開放和產業升級,形成新的經濟增長點,提升能源國際合作水平均具有重要意義。
近日,記者從權威渠道獲悉,由能源局節能與科技裝備司牽頭撰寫的《國家能源互聯網行動計劃》終稿即將發布,屆時將選取不同地區,進行技術、政策、商業模式等不同層次的創新試點。隨著這一能源互聯網頂層設計的出臺,2016年,能源互聯網無疑將迎來行業發展的啟動元年。但現階段,作為新生事物與新興行業,能源互聯網從技術、模式、業態而言都算不上清晰。行業內對能源互聯網的認識眾說紛紜,且常常局限于某一個層面上的認識,為此,本報特別專訪了國家能源局中國能源互聯網戰略研究課題組首席科學家及能源互聯網行動計劃預研課題組專家、清華大學能源互聯網創新研究院PI研究員慈松,為大家準確理解能源互聯網理清思路。
“工業4.0”具體實例
中國能源報:從市場上看,行業對能源互聯網的追捧有增無減,但對能源互聯網的認識和理解卻相差甚遠,那么,能源互聯網的準確定義是什么?
慈松:目前行業內對能源互聯網存在多種解釋,造成這一現象的原因有多種,其中主要原因有兩個。首先是Energy Internet的最初英文翻譯存在技術模糊性,中文獨有的表意功能進一步增強了這種模糊性;其次,由于能源互聯網是一個新生事物,不同行業背景的人對其含義的理解有所不同是正常的,但值得指出的是,這種不同不是本質性的,業內對其開放、扁平、共享、高效、清潔等特點是有廣泛共識的。
能源互聯網是一種新型能源系統,是“互聯網+智慧能源”得以實現的物理支撐系統,同時也是一種以用戶用能體驗為中心的定制化能源服務產業生態環境。其本質是信息演變成為一種新型生產資料之后與傳統能源行業深度融合,對能源領域里的各種生產要素進行重新配置和優化的必然結果。
從宏觀上看,能源互聯網要滿足國家對能源生產和消費革命的技術支撐,實現傳統能源行業從目前垂直集成、邊緣封閉的業態向橫向互動、邊緣開放的新業態演進過渡, 還原能源的商品屬性,并通過建設開放能源交易市場機制,充分釋放多元存量資產高效利用后所產生的共享(復用)價值。從微觀上看,能源互聯網要滿足多樣化用能需求驅動的能源生產和供給的C2B和C2C模式,從這一點上看,能源互聯網可以看做“工業4.0”在能源領域的具體實例。而能源互聯網的最終產品是為各種用能需求提供靈活多樣的定制化用能服務。
倒逼傳統能源變革
中國能源報:發展能源互聯網須得打破壟斷,再造能源市場格局,未來,您認為能源互聯網將呈現出哪些新的業態?
慈松:在能源互聯網時代,傳統能源網絡邊緣將存在海量雙向電源,這對傳統垂直集成能源網絡系統所支撐的B2C模式造成極大的技術和商業模式挑戰,倒逼傳統能源行業的變革,當然這種變革首先是思維上的變革。其次,傳統條塊分割的不同能源系統邊界開放互動之后,不同種類的能源在消費層面上的互補性也將催生和推動一系列基于異構能源系統的集成高效利用的定制化能量服務,如冷熱電氣一體化綜合利用,合同能源管理,需求側動態響應等應用場景。
作為融入互聯網基因的能源互聯網其產生的產業動因,首先是由用戶側日益多樣的用能需求所推動的,我們已經可以從分布式光伏,電動汽車,家庭儲能等新型用戶側雙向電源的普及不難得出這一結論。在能源互聯網時代,傳統用戶的市場定位已經從原來簡單的用能(consumer)變成動態產能用能(prosumer),這種角色的轉變將對能源系統的演進和發展產生重大而深遠的影響。
從網絡系統建設的角度看,能源互聯網的物理規模可以分為四個層次:能源個人(家庭)網絡,能源局域網絡,能源廣域網絡,和全球能源互聯網絡。在這個體系里,通常規模較大的網絡系統是由若干規模較小的網絡系統互通互聯而成,這種形式進而循環迭代最終形成一個全球性的能源網絡系統基礎設施。值得一提的是,不同于以往傳統能源系統,在能源互聯網中,由于存在供給與需求的動態互換性,我們可以利用能源虛擬化與能量信息化技術給傳統能源資源賦予新的互聯網信息屬性,進而通過傳遞和交換供能方與用能方的互聯網信息屬性進行新型負載調度,從而達到與傳統能源輸送同樣的目的,這樣就極大提高的能源資產的高效利用與能源資源的全生命周期利用效率。例如,我們可以通過信息互聯網引導用能(負載)分布與能源供給分布的最大匹配達到同能源輸送調度一樣的效果,從而實現新能源就地采集與消納,同時避免了能源輸送帶來的損耗,提高了能源資產和資源的利用效率。數據中心網絡中不同節點之間的負載調度和電動汽車充電網絡中充電負載調度等用例都證明了這一點。
技術創新支撐產業發展
中國能源報:在很多人看來,能源互聯網還處在概念的階段,現有技術對行業發展有足夠的支撐力嗎?
慈松:能源互聯網是信息通信技術與傳統能源系統緊密耦合的系統,其物理網絡體系架構是電,熱,氣,油,交通,分布式可再生等傳統獨立運行的能源網絡通過互聯網技術、先進信息通信技術和新型能源交易體系為紐帶而形成的一種互通互聯的新型能源網絡基礎設施。
能源互聯網有別與傳統能源系統信息化,其重要技術特點是構建了信息流和能量流的雙向決策控制閉環。能源互聯網中能量流將被數字化和信息化處理并與信息系統無縫對接,從而形成能量流與信息流的深度融合(而不是信息化式的疊加),使能源最終變成一種可以計算計量的網絡虛擬資源。從這一點上看,未來信息互聯網也將與能源互聯網發生深度融合,信息互聯網的資源空間將增加一維:能量資源(其他三維是計算資源,存儲資源和帶寬資源),因此能源互聯網也是支撐下一代互聯網,云計算與大數據及可持續ICT的重要技術之一。
能源互聯網作為新一代扁平化的信息能源融合系統,其技術創新將主要包括:信息能源融合技術(物理信息系統(CPS),能源虛擬化,能量數字化與信息化,電力電子半導體器件及設備等),能量存儲技術(電池能量管控系統,能量緩存,大規模分布式儲能,電動汽車及其基礎設施,家庭儲能,建筑儲能,UPS儲能,及其他各種儲能技術),能源互聯網網絡設備技術(即插即用能量網卡,能量交換機,能量路由器等),能源互聯網網絡技術(主動配電網,特高壓,無線輸電,異構能源網絡的統一規劃與調度),能源互聯網應用與服務支撐技術(開放能源交易體系,能量大數據,能量云,定制化能量服務等),而技術標準化工作將貫穿于各項核心技術的發展進程。
綜上所述,能源互聯網除了支持傳統能源系統的B2B和B2C等B端發起的商業模式外,其獨特的商業模式是C2B和C2C模式,具體來說就是以用能需求為中心構建能源生產和消費的定制化和個性化能量服務,通過能源虛擬化與能量信息化技術實現能量的線上和線下(O2O),完成“能量與管控,能源系統(生產)與應用(消費)”的“兩個分離”,促使傳統能源企業向能源網絡系統運營商轉變,以“電改9號文”為基礎分離和催生出能源互聯網中的能量服務運營商(類似于信息互聯網中的內容服務商如BAT),真正還原能源的商品屬性,從而有力支撐能源生產和消費革命的歷史使命與“互聯網+智慧能源”的愿景。