構建以能源互聯網為支撐的現代能源體系

在探討能源互聯網之前，不妨讓我們回顧一下大家熟悉的信息互聯網。信息互聯網，現在可以說是無處不在，無時不在，應用之廣泛，對各行各業的改變和影響之大，一定是當初發明互聯網的人所想象不到的。互聯網，就是把孤立的計算機連接起來，使得信息可以在聯網的計算機上傳播和共享，這是互聯網的最初的基本形態。當然隨著互聯網的發展，接入這個網絡的不僅僅是傳統意義的計算機，而是任何智能計算工具，如手機，工作站，基站，個人電腦，服務器，智能電視等，計算工具的豐富，以及基于這些計算工具和互聯網基礎設施的豐富的應用，已經徹底的改變了人們的生活。生活在互聯網時代的人，如果每天不看手機，恐怕是非常的不舒服甚至于焦慮，互聯網已經和正在改變很多的行業，由此誕生了互聯網金融，智能制造，電子商務等，改寫了金融，制造，流通等領域。現在不用出門，就可以買東西送貨到家，在家里就可以和銀行互動，以后在家里就可以定制所需物品，用VR進行體驗，直接下單到智能工廠，在智能工廠，利用AI和機器人等技術，就可以根據客戶的數據，制造出需要的產品來，并且自動配送到你家。這些已經和正在發生的變化，都是互聯網高速發展帶來的巨大變化。由此，我們很容易聯想到能源，能源和互聯網結合，會發生什么樣的改變呢？杰里米-里夫金在《第三次工業革命》中預言“在即將到來的時代，我們需要創建一個能源互聯網，讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產綠色可再生能源，多余的能源則可以與他人共享，就像我們現在在網絡上分享信息一樣。”

能源不同于其它商品，在人類社會發展到今天，能源的形態，能量的載體，消費方式，已經發生了天翻地覆的變化，從初級能源，如煤炭，石油，天然氣，到高級能源形態，電，熱。從傳統的開采——燃燒——排放模式，到現在的能源生產和消費模式，如太陽能，能夠以清潔的方式，收集環境勢能，產生電力和熱，并且清潔無污染。傳統能源結構正在發生一場變革，可再生能源正在替代傳統能源成為一種重要的能源形態。與此同時，能源利用和消費方式，如智能電網，智能微網也正在發展，更加高效，智慧的能源消費模式也在形成。那究竟能源互聯網是什么一個形態，未來可能的能源體系是什么，筆者以為，未來能源互聯網是多種品類的能源形態共存，以可再生能源為主，傳統能源為輔，不同能源形式之間可以相互轉換，不同能源形態可以自由流動和交易，以系統能源利用效率，排放，經濟效益之間的最大平衡和最優為目標的新型能源生產和利用體系。這個描述可能過于抽象，更加具體的闡述是，集中式能源生產單位，如熱電廠，水電站，核電站等，和分布式能源單位，清潔能源生產單位，如風電，光伏，天然氣等并存，在區域能源消費單位，如工廠，學校，醫院，園區，商業，島嶼等內，多個能源形態之間可以相互轉換和利用，如電轉熱，電制冷，熱發電，燃氣發電，余熱供熱，廢氣發電，多品類能源梯級利用，打破了能源的豎井，電，熱，氣之間可以互相轉換，混合供給，使得區域能源網絡的系統效率，污染物排放，經濟效益達到優化和平衡。基于能源互聯網的現代能源體系，通過能源品類相互轉換的“能源網關”，電網，氣網，熱力網之間是互聯互通的，整個網絡系統的能源利用率，三廢排放，經濟效益都會優化和提升。構建在能源互聯基礎上，能源的消費模式，也將發生根本性的變化，電力和其它品類能源，在不同用戶，能源生產企業，政府等機構之間可以實現交易，將誕生一些售電公司和能源交易企業，借助于電子商務，淘寶的“電淘”平臺，各類能源交易散戶可以在平臺上進行交易，用戶可以在網上像購買普通商品一樣購買能源：買電、買天然氣、給電動汽車充電。在能源互聯網交易平臺上，各類交易主體，如家庭，企業，個人等等，都可以在這個平臺上進行自由交易。

我們對未來學家杰里米-里夫金的預言來描繪這樣一個場景：A家庭，擁有太陽能發電系統，產生的清潔電力，除了供給自己使用以外，多余的電力，儲存在蓄電池中并掛在網站上出售。B家庭，需要買電給電動汽車充電，這時候B家庭可以選擇在這個平臺上，從A家庭購電，在網上確定購電量和購電價格并付款后，A家庭的多余電力，經過國家電網，流向了B家庭，B家庭收到購買的電力后，在網上確認收到的電力數量和交付時間后，整個交易結束。在這個交易過程中，作為公共網絡的國家電網可以收取類似于過路費的傭金，就跟現在我們每個人要上網，要交網費一樣。交易平臺，類似于阿里巴巴可以通過資金的沉淀，來進行資本運營，也可以通過收取開店費，服務費等多種方式盈利。從這個電力交易的個體案例可以看出，能源互聯網首先是能源之間要能夠互聯互通，實現能源的自由流通，類似于建立能源物流渠道，其次是借助目前的信息互聯網實現能源的交易，是一個類似于目前電子商務的“虛擬+現實”的結合。目前能源互聯網重要的建立能源生產，消費單位之間的互通，互聯，好比把計算機連接起來，建立“能源公路”，有了能源公路后，才具備了能源交易，流通的基礎網絡，在此之上才可以建立能源交易門戶，誕生現代能源運營公司。

能源互聯網當前有幾種典型的應用，初步具備能源互聯網的基礎架構和特征。第一是分布式太陽能發電，第二是電動汽車充電，第三是智能電網或智能微網。第一種在全球范圍內有著廣泛的應用，以家庭為單位的分布式太陽能發電，如德國，意大利，西班牙，澳大利亞等。2016年，全球的太陽能發安裝規模有望達到270GW以上，其中的大部分就近并入了公共電網。近年來，帶儲能的分布式太陽能發電在歐美等太陽能起步早的國家中快速發展，在國家強有力補貼政策的支持下，截止2015年，全球的儲能累計裝機規模已達946.8MW。第二種是電動汽車。電動汽車是以電力驅動，零排放取代傳統燃油汽車的一種新的清潔能源消費方式。2016年，Elon.Musk的電動汽車公司Tesla收購光伏分布式發電公司Solarcity建立了從光伏發電到儲能的垂直產業鏈，讓新能源和新能源汽車融合發展。Stem與SunPower，GreenChargeNetworks與SunEdison，Sungevity與Sonnen之間進行的合作揭示出了將太陽能和儲能結合的這個行業趨勢。FirstSolar甚至向為電網規模儲能專家Younicos融資5000萬美元。從能源互聯網的角度分析，這種模式建立了包含能源生產，儲存，消費的網絡，建立了能源生產到能源消費的渠道。由此也可見看出，儲能是能源互聯網區別于傳統能源網絡的重要特征。第三種是智能微網，智能微網。智能微網是以可再生能源，儲能為特征，建立供需互動，智慧用能的獨立能源網絡。智能電網是典型的智能微網，可以獨立運行和并網運行。智能微網在整個能源互聯網系統中，屬于“局域網”，也就是說智能微網具備了能源互聯的主要特征，是能源互聯網整個大生態系統中的小生態系統。

建立基于能源互聯網的現代能源體系，根本上是要改善和解決目前的能源危機，氣候變暖，污染排放，減少一次能源的消耗比例，加大清潔能源占比，打破不同能源之間的壁壘，建立起系統的能源供給，消費網絡，發揮信息互聯網的優勢，實現供需互動，智慧用能，實現系統的經濟效益，能源利用效率最優化。

現代能源體系是一個完整的生態系統，在這個生態系統中，首先是能源網，能源網包含能源供給者，消費者，儲存運（傳）輸，能源回收利用等。在新的能源網中，打破傳統體系結構，不同品類的能源不再是孤立，各成體系，而是相互有聯系，相互有影響的混合能源網絡，因此其控制、管理方式和傳統的能源不同。新型的能源網在控制和管理上不但要做好供需匹配，保證系統的安全穩定運行，更為重要的是要優化和提升系統的能源利用效率，減少能源消耗，降低排放，提升經濟效益和效率，提升用戶的用能體驗。在整個能源互聯網價值鏈頂端的是基于能源網的互聯網+應用。其價值實現通過積累“大數據”和“終端用戶”而實現，如電力交易平臺，碳交易平臺，各類能源服務平臺等。基于互聯網和移動互聯網，實現能源服務和交易，是基于能源互聯網的現代能源體系重要的特征，是對傳統能源體系根本性的變革。前面描述的案例中，A家庭和B家庭，以及國家電網，“電淘”，是在這生態系統中的四個利益方。A，B之間借助于國家電網的公共網絡以及“電淘”電子商務平臺實現了電力交易，國家電網因為提供了“接入“和”傳輸“服務，收取了服務費，實現了自己的服務價值。“電淘”因為提供平臺，使得A，B家庭可以在這平臺上實現交易，可以收取服務費，也實現了自己的價值。這個生態系統越大，用戶越多，各類交易越活躍，平臺和國家電網的價值實現就越大。除了經濟利益以外，從系統效率，能源效率，效益角度來看，A，B家庭從能源的生產端，到能源的消費端，通過電網，快速實現了端到端的能源配置，如果大量的終端用戶通過這樣的方式實現各取所需，則系統的效率一定比孤立個體交易要高。事實上，孤立個體是沒辦法實現交易的，只有聯網，并且在平臺上才可以實現交易，這個案例，也隱含帶出了能源的生產方式發生了變革，A家庭的電從哪里來，可能是風力發電機發的電，也可能是太陽能發的電，一定是清潔的能源，除了自發自用以外，多余的電力靠儲能電池存儲起來，具備了儲能系統的電力不再是傳統電力的即發即用，可以實現“時空移動”，即多余電力不再是廢棄掉，而是可以在另外一個時間，另外一個地點，得到利用，能源的利用效率得到了提升。從這個案例的分析可以看出，基于能源互聯網的現代能源體系的重要特征是：清潔，高效，智能，完全體現了人類社會現在的發展理念，符合時代潮流。

2016年9月3日，中國政府在G20杭州峰會期間向聯合國秘書長潘基文遞交了中國氣候變化《巴黎協定》。《巴黎協定》確定全球平均氣溫較工業化前水平升高幅度控制在2攝氏度之內的目標，并提出為把升溫控制在1.5攝氏度之內而努力。新協定還指出，全球將盡快實現溫室氣體排放達峰，本世紀下半葉實現溫室氣體凈零排放。該協定對于中國而言，既是一份責任，也是一個機遇，協定根本上是要鼓勵各國走低碳，可持續的發展道路。因此進行以清潔能源為主的能源結構轉型和建立以能源互聯網為基礎的現代能源體系，是中國乃至世界各國在能源轉型這條路上的必由選擇。我國已經在清潔能源發展方面走在了世界前列，以太陽能，風電為代表的可再生能源裝機容量2015年已經位居世界第一，并在快速增長，太陽能發電平價上網可望在2020年以后實現。一旦新能源在價格上市場化后，能源互聯網發展將迎來重大機遇，發揮網絡的效率優勢，將進一步激發清潔能源的發展，并逼迫傳統能源轉型，更多的能源形態和能源生產，消費主體將進入能源互聯網的生態圈，現代能源體系的價值將得到極大的發展和體現，最終走出一條符合中國國情，具有中國特色的現代能源發展之路。