能源互聯網兩大技術模式:智能電網與智慧能源網
3、智能電網是能源互聯網的主要技術模式
智能電網(SmartGrid,或稱智慧電網)是融入了互聯網理念,以“綠色、高效”為目標,以雙向互動和扁平化為主要特征,以現代信息和儲能技術為支撐的新一代智能化電網。智能電網有狹義和廣義之分,狹義的智能電網指以分布式電源為基礎的低碳綠色小微電網,它們既可單獨運行亦可與大電網聯網運行。廣義的智能電網指包括有集中式電源的整個區域性和全國性的低碳綠色電網。電網特有的功能以及智能電網在能源綠色化中不可替代的地位和作用,決定了智能電網是能源互聯網的主要技術模式。事實上,杰里米?里夫金在《第三次工業革命》一書中構想的“能源共享網絡”,指的就是智能電網。
能源互聯網與智能電網的關系是內涵與外延的關系,智能電網是能源互聯網概念(內涵)的外延。它們之間也可以看作是宏觀指導思想與具體技術模式的關系,能源互聯網概念揭示能源和電網的發展方向,智能電網建設提供具體的技術方案。
目前國內關于能源互聯網的研究,絕大部分內容其實都屬于智能電網建設的范疇,比如分布式能源接入電網、微電網的運行控制和互聯、需求響應資源的整合利用、電動汽車充放電設施的建設運行、家庭用電智能化,以及能量(電力)路由器的研發建設等。這些內容或者以電網為基礎、對象,或者本身就是電網的一個部分、一種設施,無論它們怎樣融入信息技術,無論它們的信息與電力設施一體化程度有多高,目的都是為了使電網更好地實現綠色化、柔性化、智能化和高效化。
有一個情況值得深思,歐美不僅沒有關于能源互聯網的爭論,實踐中更是很少使用這一概念。比如美國還有一本以新能源革命為主題的書,叫《重塑能源:新能源世紀的商業解決方案》(中譯本2014年6月出版),作者是著名能源專家艾默里?洛文斯。他在書中分析了美國到2050年可再生能源發電量達到電力總需求80%應采取的途徑,肯定了智能電網在重塑能源和加速傳統電力系統變革中的作用,卻自始至終沒有提到能源互聯網這個概念。觀察德國的情況也能發現,國內談論的幾乎所有能源互聯網的東西,都包括在他們的智能電網建設中。
中國人曾經對智能電網(SmartGrid)也充滿了熱情,但似乎一夜之間這種熱情都轉向了能源互聯網,究其原因是我國智能電網的建設出現了大的偏差。必須指出,智能電網建設是在新一輪能源革命的大背景下提出來的,因此它不是傳統電網原有的自動化、智能化建設的簡單延續和提高,而是傳統電網走向綠色化、民主化的一場深刻變革。但由于目前我國的智能電網建設基本上以傳統電網的智能化建設為主,導致很多人產生了誤解。還有一個重要原因,就是智能電網的建設被交流特高壓綁架了。多年來我國大部分地區電網的建設都是以交流特高壓電網建設為中心,電網的建設工作基本上都要服從于和服務于這個中心,智能電網的建設也不列外。由于看不到智能電網建設在推動我國能源綠色化、民主化,提高能源利用率,促進分布式能源大發展中應當發揮的重要作用,因此無數以能源革命為己任的有志之士,自然將希望寄托在了能源互聯網上,不惜重新回到源頭,再次揚帆起航。其實這是本不應當出現的情況,既可嘆亦可贊。
4、第二種技術模式與“互聯網+”表達式
智能電網是能源互聯網的主要技術模式,但不是唯一模式。由于能源的綠色化不可能一蹴而就,特別是在我國,可再生能源與化石能源混合作用的時期可能會更長。為了提高各類能源的綜合利用效率,促進能源向低碳化、綠色化方向更好更快發展,能源互聯網無疑還有第二種技術模式,這就是智慧能源網。該網絡是由輸配電網、天然氣網、冷熱氣網等構成的包含分布式能源轉換和儲存設施在內的綜合能源網,通過統籌規劃建設,利用現代信息技術和智能化控制技術進行協同調度管理,適時提供氣、電、冷、熱多品種能源,互助互補滿足用戶需求,實現能源的梯級利用和產能端與用能端的智能匹配,最大限度提高能源綜合利用率。
智慧能源網與智能電網都是能源互聯網的技術模式,但兩者側重點各有不同。智能電網以電力系統為研究對象,以綠色化為主要目標;智慧能源網則重點研究各類能源的相互轉換以及各種能源網間的協同配合和優勢互補等問題,主要目標是最大限度提高能源的利用率以及清潔能源的消費比例。在一個園區、一座城鎮,或一個更大的區域里,能源互聯網建設采用何種技術模式,需要因地制宜根據實際可利用的能源資源情況確定。可以肯定,隨著可再生能源轉換、利用、儲存技術的進步,以及能源綠色化程度的不斷提高,智能電網與智慧能源網將向著合二為一形成新型綜合能源供給體系的方向發展。目前智慧能源網的建設以“泛能網”的形式,已經在一些地方取得了可喜的成績和寶貴的經驗。
能源互聯網的兩種技術模式,在今天“互聯網+”的時代可以采用類似的方式進行表示,使其更具時代色彩。其中智能電網可表示為“綠色電網+互聯網”,智慧能源網可表示為“能源網+互聯網”。這樣表示的優點,一是概念明確,針對性強。每個表達式中的“互聯網”一詞除指Internet外,不可能再有別的解釋。智能電網的表達式中,電網之前加“綠色”二字,點出了智能電網的本質所在,有助于人們在智能電網建設中把握正確的方向。智慧能源網的表達式中,直接使用“能源網”一詞指明能源互聯網第二種技術模式的基本特征,避免了不必要的誤解。二是突出了研究對象的特點和難點。“綠色電網”與“能源網”都是網絡,它們與互聯網相加是兩種網絡的“融合”,無疑具有相當的復雜性,強調“網絡”可提醒人們不能用處理一般“互聯網+”的方法來解決其中的問題。
此外,需要說明的是之所以采用“+互聯網”而不采用“互聯網+”的表達方式,是因為當“互聯網+”的對象亦為一種網絡的時候,若將“互聯網+”置前,容易使人將信息網絡誤解為是其中起主導作用的網絡,從而可能導致在能源互聯網的建設實踐中主輔顛倒,走偏方向的情況發生。
5、結語
能源互聯網的兩種技術模式就是智能電網和智慧能源網,它們同為能源互聯網概念的外延。在工程技術領域里沒有抽象的能源互聯網,也基本不存在智能電網和智慧能源網以外的其它技術模式。智能電網和智慧能源網的建設包含了利用互聯網技術,建立有利于清潔能源消納、節能和降低用戶成本的現代能源交易市場及其營銷模式,可以結合能源需求側管理,通過開展“互聯網+電力”、“互聯網+電力+熱力”等專題的研究和實踐,實現有關的要求和目標。
為了消除對智能電網的誤解,從而統一認識,形成合力,以科學、務實、創新的智能電網建設實踐推動我國能源互聯網事業的大發展,十分有必要將智能電網(SmartGrid)改稱為“智慧電網”,這樣能源互聯網兩個技術模式的名稱即為:智慧電網與智慧能源網,不僅更協調,而且能更準確反映能源互聯網的本質屬性。
責任編輯:電朵云
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