清華大學孫宏斌:關于能源互聯網的若干思考
為什么提出能源互聯網?
現有能源系統面臨以下三個重要挑戰,亟需轉變能源發展方式:
1. 能源生產不可持續,需要提高可再生能源比例;
2. 能源使用效率低,需要提高能源使用效率;
3. 能源行業內向保守,需要實行能源體制革命。
在智能電網基礎上,能源互聯網還要突破以下兩個層面的互聯問題:
(1)物理互聯層面問題:能源沒聯上,表現為多能未互聯,冷/熱/電/氣/交通割裂,能效低,全球互補效益未發揮;能源沒聯好,表現在可再生接納問題,源的即插即用問題,能量傳輸和轉換效率低,能源無線傳輸不成熟等。
(2)數據互聯層面問題:單靠物理互聯還不夠,還要依靠信息互聯,實現資源的數據化和透明化,開放給大眾,把人互聯起來,實現供需對接,盤活資源,如Uber的做法。
What能源互聯網有什么特征?
1、能源互聯網的基本架構
?能源互聯網的基本架構如下圖所示,分為物理互聯和數據互聯兩個層面。
(1)物理互聯層面是“能源系統的類互聯網化”,利用互聯網理念對現有能源系統進行改造,使能源系統具有類似于互聯網的某些優點,主要表現為:1)多能源開放互聯,電、熱、冷、氣、油、交通等多能源耦合互補;2)能量自由傳輸,表現為遠距離、高效、大容量、雙向、端對端、選擇路徑、無線傳輸等;3)開放對等接入,具有良好的可擴展性和即插即用性。
(2)數據互聯層面是“互聯網+”,為信息互聯網在能源系統的應用和融入。通過互聯網技術將設備數據化,所有主體自由聯接,形成能源互聯網“操作系統”,主要體現為:1)能源物聯,在不影響安全等前提下實現信息的最大化共享;2)能源管理,不同能源類型的分布式協同管理和源、網、荷、儲的實時互動優化;3)能源互聯網市場,為能源的自由交易和眾籌金融提供平臺,實現能源互聯網各要素的共生共贏。
2、能源互聯網的主要理念
能源互聯網的主要理念可以歸納為以下6點:
開放:開放是能源互聯網的核心理念,表現為:多類型能源的開放互聯、各種設備與系統的開放對等接入、各種參與者和終端用戶的開放參與、開放的能源市場和交易平臺、開放的能源創新創業環境、開放的能源互聯網生態圈、開放的數據與標準等。
互聯:互聯為能源的共享和交易提供平臺,創造價值,包括:多種能源形式的互聯、多類能源系統的互聯、多異構設備的互聯、各類參與者的互聯等。
以用戶為中心:以用戶為中心是在商業模式成功的關鍵,滿足用戶不同品位的用能、生產和交易能源的需求。
分布式:分布式是重要動力,光伏等適合分布式,用戶也將成為分布式的能源產消者。
共享:共享是能源互聯網的精神,通過共享實現資源的高效化利用。
對等:對等是能源互聯網的重要形態,打破壟斷,去中心化,不同參與者處于對等位置。
How能源互聯網該如何發展?
1、能源互聯網的關鍵技術
能源互聯網需要突破一系列技術,其關鍵科學技術問題為:
(1)多能源網絡的耦合:包括設備級技術、系統級技術、市場機制和運營模式等層面的關鍵技術。
(2)開放環境下的信息-能量耦合:包括能量信息融合、信息-能量耦合系統的安全穩定性、基于數據科學管理與運行模式等。
2、能源互聯網的產業空間
國務院[2015]40號文《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》,首提能源互聯網。國家能源局能源互聯網行動計劃即將出臺,能源互聯網具有巨大產業鏈和發展空間。我國快速且大規模開發建設的城鎮、園區、高能耗企業、綠色建筑是推進能源互聯局域網發展急需和極佳的切入點,售電權放開,具備廣闊的發展前景和機遇;我國目前有超過 300 個城市啟動了智慧城市的規劃和建設,為能源互聯廣域網的發展提供了綜合的平臺和政府支持;一帶一路、亞投行等,為能源互聯骨干網的發展提供了廣闊的發展空間和國際市場。
3、能源互聯網的總體方案和實例
能源互聯網的總體方案如下圖,需要實現電、熱、冷、氣、交通等多能互補和“源-網-荷”的協同。風/光大數據全生命周期管理、多能互補(光熱發電、電制熱、儲熱、電制氫等)和源-荷互動(需求響應、風電供暖等),可以減少棄風/光、提高發電量和資產利用率。用戶(尤其是高耗能企業)的大數據分析、能源綜合管理、需求響應、智慧家居等,與售電結合,可以顯著提高能源使用效率,促進分布式發電,改善用戶體驗、增加盈利。
典型實例有:1)甘肅的能源Uber,棄風和高載能對接,可以減少棄風,增加高載能產量;2)張北的基于集中式光熱電站(CSP)的能源互聯網,CSP可以實現多能互補,減少棄風棄光,數據中心使用便宜電力;3)荷端的基于云平臺的多能流多用戶能量管理。
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責任編輯:滄海一笑
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