電力系統(tǒng)是為電能的產(chǎn)生、輸送、分配與應(yīng)用而構(gòu)建成的人工系統(tǒng)，是人類到目前為止構(gòu)建的最龐大、最復(fù)雜的系統(tǒng), 隨著社會(huì)需求的變化、技術(shù)的進(jìn)步, 它處在不斷發(fā)展、變化和更新之中。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)主要包括發(fā)電設(shè)備，輸配電設(shè)備以及用電設(shè)備，還有保護(hù)與控制設(shè)備。這些設(shè)備通過適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行連接, 組成有機(jī)整體, 確保電力系統(tǒng)在任何時(shí)刻都能夠產(chǎn)生數(shù)量充足的電能滿足系統(tǒng)負(fù)荷的要求。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)從誕生至今已歷經(jīng)百年，發(fā)展的方向一直在于為人類建造更大的電站，更強(qiáng)壯的電網(wǎng)，以及更高的發(fā)電效率和更低的輸配損耗，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在技術(shù)方面已經(jīng)臻于極致,三峽水電項(xiàng)目是人類建造的最大發(fā)電站，能夠完全滿足一些中小國(guó)家的所有電力需求，而正在蓬勃發(fā)展的特高壓電網(wǎng)則能夠?qū)㈦娏囊粋€(gè)大陸傳輸?shù)搅硪粋€(gè)大陸。但隨著人類技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會(huì)需求的不斷演變，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)目前已經(jīng)有點(diǎn)顯得跟不上時(shí)代了。

對(duì)于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)來說，最大的挑戰(zhàn)是對(duì)于柔性的迫切需求。在發(fā)電端，隨著成本快速下降和各國(guó)相關(guān)政策強(qiáng)力支持，包括風(fēng)電和光伏在內(nèi)新能源裝機(jī)正在全球迅速增加。這些新能源裝機(jī)既包括大規(guī)模集中式發(fā)電，比如我國(guó)西北的風(fēng)電基地，也包括小規(guī)模的分布式發(fā)電，比如沿海地區(qū)的屋頂光伏電站，而且，這些新能源所發(fā)電力，大部分仍將是并網(wǎng)應(yīng)用，但是伴隨著新能源規(guī)模的快速擴(kuò)張，由于布局不合理、輸配電設(shè)施建設(shè)滯后等原因，導(dǎo)致新能源發(fā)展出現(xiàn)了“并網(wǎng)難”、設(shè)備利用小時(shí)低、能源浪費(fèi)、安全事故頻發(fā)等問題。

風(fēng)電的問題尤其嚴(yán)重，我國(guó)北方風(fēng)電集中開發(fā)地區(qū)大都遭遇較嚴(yán)重的棄風(fēng)限電問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年上半年全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)等效利用小時(shí)數(shù)僅為為976小時(shí)，相比去年同比減少約83小時(shí)，東北一些地區(qū)冬季棄風(fēng)限電比例接近40%，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)近百億元。太陽能隨著規(guī)模的上升，也出現(xiàn)了因無法并網(wǎng)而不得不“棄光”的苗頭。

鑒于此，如何在不影響電網(wǎng)安全的情況下，將這些波動(dòng)性很強(qiáng)的新能源電力盡可能多的并網(wǎng)，成為了目前各國(guó)電力系統(tǒng)面對(duì)的最大挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，出力調(diào)節(jié)困難的火電和核電，卻正在日益大型化，單體裝機(jī)的規(guī)模越來越大，變的更加難以調(diào)節(jié)。而在需求端，隨著電動(dòng)汽車的大規(guī)模普及，電力消費(fèi)的波動(dòng)性也在變的更加復(fù)雜，不久的將來，人類擁有的電動(dòng)車將數(shù)以百萬計(jì)，甚至更多，德國(guó)政府早在2008年11月就提出未來10年普及100萬輛純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車。2014年，僅斯特拉一家企業(yè)的電動(dòng)車銷量就預(yù)計(jì)超過3.5萬輛，而日產(chǎn)聆風(fēng)電動(dòng)車今年銷量將突破六萬輛。

根據(jù)特斯拉提供的數(shù)據(jù)，每輛特斯拉電動(dòng)車平均每年行駛15000英里，需要耗費(fèi)4800千瓦時(shí)的電力。4800千瓦時(shí)是什么概念呢，2013年，中國(guó)人均年用電量?jī)H為3900千瓦時(shí)，美國(guó)2012年平均每戶居民耗電超過10800千瓦時(shí)，因此，如果電動(dòng)車大量投入使用，社會(huì)耗電量將大量增加。更糟糕的是，高度城市化導(dǎo)致全球人口前所未有的集中，因此在下班后，電動(dòng)汽車用戶一起充電將導(dǎo)致部分地區(qū)的電力負(fù)荷激增，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)安全。如何滿足幾十萬輛電動(dòng)車同時(shí)充電，又不至于因?yàn)殡妷貉杆傧陆祵?dǎo)致電網(wǎng)崩潰，成為擺在電網(wǎng)企業(yè)面前的棘手難題。

正是由于以上原因，電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)空間正在從發(fā)電和用電兩端被前所未有的壓縮，這也對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制技術(shù)提出了更高的要求。在這樣的背景下，柔性，或者也可以稱為靈活性，將是決定整個(gè)電力系統(tǒng)先進(jìn)與否的關(guān)鍵因素，而電力系統(tǒng)是否能夠滿足先進(jìn)生產(chǎn)力的要求，將決定一個(gè)國(guó)家未來的競(jìng)爭(zhēng)力。奧巴馬一直將電力系統(tǒng)的先進(jìn)性視作國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的重要方面，他在2009年就公開表示“中國(guó)、印度、日本、德國(guó)，每個(gè)國(guó)家都在爭(zhēng)先開發(fā)智能電網(wǎng)和能源利用的新途徑，而贏得這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的國(guó)家將在全球經(jīng)濟(jì)中處于領(lǐng)先。我希望美國(guó)成為這個(gè)國(guó)家。”

此外，目前電力系統(tǒng)行業(yè)組織形式正在發(fā)生變化，全球電力價(jià)值鏈上的企業(yè)和組織數(shù)目正在經(jīng)歷前所未有的增長(zhǎng)。曾經(jīng)橫跨發(fā)電輸電配電售電領(lǐng)域的一體化電力企業(yè)，因?yàn)檎O(jiān)管、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，電力體制改革等諸多因素而分拆成獨(dú)立的發(fā)電企業(yè)，輸電企業(yè)，配電企業(yè)等細(xì)分領(lǐng)域企業(yè)。早在上世紀(jì)80年代，英國(guó)政府就開始對(duì)電力工業(yè)進(jìn)行改革。1990年，英國(guó)政府將英國(guó)中央發(fā)電局分解為國(guó)家電網(wǎng)公司、3家發(fā)電公司；1996年，美國(guó)聯(lián)邦能源管制委員會(huì)出臺(tái)法令，要求開放電力批發(fā)市場(chǎng)，明確要求發(fā)電廠與電網(wǎng)必須分離；我國(guó)也在2002出臺(tái)電力體制改革方案，將國(guó)家電力公司拆分為兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團(tuán)，完成“廠網(wǎng)分離”目標(biāo)，現(xiàn)在中國(guó)新的電力體制改革也箭在弦上，改革后，中國(guó)電力市場(chǎng)將更加開放，各種類型的企業(yè)都將能夠參與電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

雖然電力體制改革能夠顯著提升電力系統(tǒng)的效率和運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，但是改革也給電力系統(tǒng)的安全性帶來了新的挑戰(zhàn)，改革使得原有的電廠、電網(wǎng)之間的資產(chǎn)關(guān)系以及行政隸屬關(guān)系都不復(fù)存在，代之以市場(chǎng)交易為主的經(jīng)濟(jì)利益關(guān)系，過去電力系統(tǒng)內(nèi)部的安全生產(chǎn)問題是“大一統(tǒng)”的電力企業(yè)內(nèi)部自己的事情，其手段主要是貫徹法律法規(guī)和行政制約相結(jié)合。改革后電力系統(tǒng)的安全問題變成了分而治之的各家電力企業(yè)共同參與的事情，電力安全管理體制和管理方式都發(fā)生了很大的變化，電網(wǎng)的安全問題已不是電網(wǎng)公司一家能解決得了的問題，相關(guān)企業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀況和安全管理狀況，都將同系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)，由于電力產(chǎn)品的瞬時(shí)性和電力事故的不可預(yù)知性，改革后的多主體參與的電力系統(tǒng)管理難度成幾何級(jí)增長(zhǎng)。因此，如何做好不同電力企業(yè)之間的溝通和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行？如何監(jiān)管橫跨數(shù)個(gè)領(lǐng)域的眾多電力企業(yè)？如何在跨多個(gè)公司的平臺(tái)上進(jìn)行電力調(diào)度？都是擺在監(jiān)管者面前現(xiàn)實(shí)的難題。

同時(shí)，電力消費(fèi)者也對(duì)電力消費(fèi)提出了更精確和多樣的要求，隨著智能技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)者不僅想及時(shí)了解自己的用電量，電價(jià)，碳排放量等數(shù)據(jù)，還希望能夠通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)控制用電器和自家的光伏系統(tǒng)。因此，整個(gè)電力生產(chǎn)-消費(fèi)鏈條將產(chǎn)生比過去多得多的數(shù)據(jù)。如何驅(qū)動(dòng)電力公司信息技術(shù)平臺(tái)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的升級(jí)改造，擴(kuò)展電網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸、容納和處理能力，如何提升電力公司在數(shù)據(jù)資源價(jià)值挖掘的整體水平，促進(jìn)業(yè)務(wù)管理向著更精細(xì)、協(xié)同、敏捷、高效的方向發(fā)展，如何利用這些數(shù)據(jù)為用戶和企業(yè)產(chǎn)生正的價(jià)值，都是電力系統(tǒng)目前正在面臨的挑戰(zhàn)。

為了解決這些問題，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。目前對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)的定義，不同企業(yè)和機(jī)構(gòu)有著不同定義，但相同的是，所有人都認(rèn)為信息技術(shù)將在未來的電力系統(tǒng)中扮演核心角色，成為能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，因?yàn)橹挥行畔⒓夹g(shù)才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)能源系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)和設(shè)備的互聯(lián)互通。

【曹寅，邁哲華投資管理咨詢有限公司 (The Martec Group)咨詢總監(jiān)】