深度|中國能源革命的目標與路徑

2017-09-07 15:37:25 能源雜志　點擊量：評論 (0)

能源革命與互聯(lián)網(wǎng)+的深度融合必將催生能源互聯(lián)網(wǎng)，掀起第三次工業(yè)革命的高潮。應該從能源新技術(shù)、能源新形式、能源新業(yè)態(tài)、能源新制度入手，以能源互聯(lián)網(wǎng)為依托，全面推進能源革命，開啟智慧能源的全新時代。2

3.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

當前，能源互聯(lián)網(wǎng)的信息流功能借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已初步實現(xiàn)，能源流功能借助物流網(wǎng)技術(shù)也基本具備，面臨的最大難題在于如何實現(xiàn)能量流的接入統(tǒng)一、轉(zhuǎn)換及時、傳輸自由、存儲方便、使用安全。實現(xiàn)上述目標，需要努力攻克和掌握以下六大類關(guān)鍵技術(shù)：

能源接口技術(shù)。能量的自由接入與接出，需要將其轉(zhuǎn)換成能源互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一形式，制定標準的能量信息格式，以提高流通效率。必須逐步完善能源互聯(lián)網(wǎng)中各類型設(shè)備以及信息、數(shù)據(jù)、能量、能源接口標準以及信息傳輸協(xié)議，從而保證能源互聯(lián)網(wǎng)中信息流、能量流與能源流的互聯(lián)互通。

能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)將化石能源、太陽能、風能、地熱能、生物質(zhì)能等各種形式的能源都匯聚融合在一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺中，必須大力發(fā)展能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，才能保證能夠根據(jù)消費需求，將之即時轉(zhuǎn)換為電、冷、熱等方便、直接的能量形式。

能源傳輸技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)必須建立強大的能源互通網(wǎng)絡(luò)，以能源路由器、傳感器等組成的物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，加上大數(shù)據(jù)、云計算的應用，實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)在時間、空間上的三維自由傳輸。現(xiàn)階段的能源傳輸受距離限制成為能源發(fā)展的瓶頸，必須大力發(fā)展能量大規(guī)模傳輸、雙向傳輸、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)，解除地域或環(huán)境限制。

能源存儲技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)的重要目標是解決風能、太陽能等可再生能源的隨機性、波動性、間歇性問題，形成友好型電源與電網(wǎng)關(guān)系，能源存儲技術(shù)是能源互聯(lián)網(wǎng)功能能否實現(xiàn)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。必須大力發(fā)展壓縮空氣儲能、電化學儲能、超導磁儲能等新興儲能技術(shù)以及鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池、超級電容器、飛輪等儲能設(shè)備和產(chǎn)品。

能源平衡技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)要在全網(wǎng)范圍內(nèi)，完成不同地區(qū)、不同種類、不同形式能源并網(wǎng)和能源離網(wǎng)的優(yōu)化平衡，必須大力建設(shè)能源路由器等能源平衡技術(shù)。通過高效的傳輸裝置、轉(zhuǎn)換裝置、路由裝置等，實現(xiàn)能源高效低耗的最優(yōu)傳輸和調(diào)配，這也是能源互聯(lián)網(wǎng)的基本功能要求。如通過能源IP地址實現(xiàn)大電網(wǎng)、微電網(wǎng)之間的對接，從而使大電網(wǎng)與微電網(wǎng)、微電網(wǎng)之間的穩(wěn)定能量傳輸成為可能，徹底改變供需結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能量雙向傳輸。

能源安全技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)必須保證信息流、能量流、能源流在各個環(huán)節(jié)中的安全，必須要針對節(jié)點異質(zhì)、鏈路異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓撲復雜、容易遭受攻擊的特性，積極研究網(wǎng)絡(luò)安全接入以及網(wǎng)絡(luò)安全防護等各種關(guān)鍵技術(shù)，增強能源互聯(lián)網(wǎng)抗風險、抗攻擊、抗故障的自防自糾自愈能力。

3.3 能源互聯(lián)網(wǎng)的實施步驟

能源產(chǎn)業(yè)天然具有互聯(lián)網(wǎng)的初級形態(tài)，油氣管網(wǎng)具備簡單原始的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，電力網(wǎng)絡(luò)也已初具能量傳輸體系，而廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)也已經(jīng)實現(xiàn)了各種信息的流動。下一步需要解決的，是如何在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)信息流、能量流、能源流“三流合一”，讓流動更暢通、范圍更廣泛、生產(chǎn)更清潔、使用更便利。整體來看，能源互聯(lián)網(wǎng)的推進方式，應當是從小規(guī)模到大范圍，從簡單到復雜，從實驗到示范，再到成熟推廣。

夯實基礎(chǔ)階段。聯(lián)接電器、汽車、電腦、手機、供暖、分布式能源等各種能源終端設(shè)備，不斷擴充能源互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，匯總各級各類節(jié)點信息，建設(shè)能源大數(shù)據(jù)，運用能源云計算，初步實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的信息流功能。提高電網(wǎng)智能化水平，將各種能源大部分轉(zhuǎn)化為能夠直接利用的能量如電力、熱能等，初步實現(xiàn)能量流功能。夯實能源物聯(lián)網(wǎng)，提高直接使用的石油、天然氣、煤炭等物流使用效率，初步實現(xiàn)能源流功能。在這一階段，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標是爭取具備信息流、能量流和能源流的初級功能。

持續(xù)推進階段。在信息流、能量流、能源流都實現(xiàn)初級互聯(lián)的基礎(chǔ)上，再進一步與“人”聯(lián)接，以人為中心，從人的需求出發(fā)，用大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)，使用戶、能源、設(shè)備之間實時交互交流，每一時刻每一環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)即時傳輸、即時分析，保證科學供給、動態(tài)調(diào)配、合理消費，在此基礎(chǔ)上逐步形成多層次、多功能的能源互聯(lián)網(wǎng)。同時，在新制度保障下，在各個環(huán)節(jié)和節(jié)點增加技術(shù)措施，不斷強化互聯(lián)網(wǎng)與能源之間的高效聯(lián)動，實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化，從而進一步促進能源新技術(shù)、新形式、新業(yè)態(tài)的形成。

充實完善階段。高度實現(xiàn)能源開發(fā)利用的清潔化和低碳化、分布式與自主性。在能源互聯(lián)網(wǎng)體系下，能源完全以人為本，全過程智能可控，運行效率大幅提高，能源的清潔低碳需求也將獲得極大的尊重。在能源開發(fā)、傳輸、轉(zhuǎn)化和消費過程中逐步引入擬人腦智慧功能，逐漸過渡到智慧能源的高級階段。

4從能源互聯(lián)網(wǎng)到智慧能源

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，為推動能源革命提供了難得的歷史機遇。能源互聯(lián)網(wǎng)的初步建成將成為能源革命取得實質(zhì)進展的重要標志，表明能源革命與信息技術(shù)及工業(yè)技術(shù)深度融合并走向成熟。同時，能源形式的改進更替與文明形態(tài)的演進轉(zhuǎn)型緊密關(guān)聯(lián)，能源革命的最終目標就是要順應文明形態(tài)轉(zhuǎn)型的要求，構(gòu)建一種從自然到自動，從智能到智慧的全新能源形式。在能源互聯(lián)網(wǎng)形成與發(fā)展過程中，人類的能源形式將逐步由大規(guī)模、集中式的化石能源向微型化、分散式、智能化的可再生能源過渡，人類社會的文明形態(tài)也將逐步由信息文明向生態(tài)文明轉(zhuǎn)型。

要讓能源的全產(chǎn)業(yè)全環(huán)節(jié)都充滿智慧，打造能源互聯(lián)網(wǎng)是當前能源革命要邁出的第一步，也是進入智慧能源新紀元的重要里程碑。可以預見，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和能源革命的不斷推進，能源技術(shù)不斷突破，能源制度不斷完善，各類技術(shù)、制度將與能源完美融合于一體，能源互聯(lián)網(wǎng)不僅可以滿足清潔、安全、經(jīng)濟、高效和持續(xù)要求，而且也必將遵循人類文明演進的新趨勢和新要求，逐漸“進化”出自組織、自檢查、自優(yōu)化、自適應等類似于人類大腦的強大智慧功能，開啟智慧能源的全新時代。

作者：

劉建平，國家能源局發(fā)展規(guī)劃司;

楊健，河北大學經(jīng)濟學院;

劉濤，清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院;

陳錚，電力規(guī)劃設(shè)計總院。