楊凌輝 黃興德 張鵬飛 齊曉曼

國網(wǎng)上海市電力公司電力科學研究院

“互聯(lián)網(wǎng)+”代表著一種新的經(jīng)濟形態(tài)，其基礎是萬物互聯(lián)，其作用不是“替代”（-），而是“加上”（+），即充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)要素配置中的優(yōu)化和集成作用，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果、思維模式深度融合于經(jīng)濟社會各領域，提升實體經(jīng)濟的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛互聯(lián)的基礎設施和實現(xiàn)工具的經(jīng)濟發(fā)展新形態(tài)。遵循開放、平等、互聯(lián)、共享的互聯(lián)網(wǎng)理念，能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)能源流的互聯(lián)互通、信息流的共享共治、商業(yè)模式的融利融智。

上海的能源轉型正當時，能源互聯(lián)進行時，融利融智的商業(yè)模式創(chuàng)新也是時不我待。在大電網(wǎng)的互聯(lián)方面，2010年7月，向家壩—上?！?00 kV特高壓直流輸電示范工程投運；2013年9月25日，皖電東送特高壓交流輸電工程正式投運，上海成為首家同時擁有特高壓交直流工程的省級電網(wǎng)，構建大規(guī)模清潔能源消納的通道，上海電網(wǎng)也正式進入“強饋入弱開機”的新常態(tài)。在分布式能源的互聯(lián)方面，2005年8月，我國首個利用世界銀行貸款的風電項目——上海崇明、南匯風力發(fā)電場并網(wǎng)發(fā)電；2006年12月，上海電力學院教師的家庭太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)投入運行；2007年10月，國內首家太陽能發(fā)電站——崇明前衛(wèi)村兆瓦級太陽能光伏發(fā)電站進入商業(yè)運營；2010年6月，我國第一個大型海上風電場——東海大橋10萬kW海上風電場并網(wǎng)發(fā)電；2012年，國家“863課題”、國家級綠色能源示范縣——崇明智能電網(wǎng)綜合示范工程開工建設；在商業(yè)模式創(chuàng)新方面，2003年，上海率先試行綠色電力機制，2014年，在國內首次開展基于市場化調劑交易的電力需求側響應試驗。

1 綠島 能源互聯(lián)進行時

崇明島，地處長江之尾，東海之濱，清潔能源豐富，生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，是上海唯一的國家級生態(tài)示范區(qū)和蔭庇子孫的國際生態(tài)島。2012年，國網(wǎng)上海公司全面啟動國家科技支撐計劃課題“以大規(guī)?？稍偕茉蠢脼樘卣鞯闹悄茈娋W(wǎng)綜合示范工程”，構建綠色、互聯(lián)、共享、靈活的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全島大規(guī)模可再生能源和分布式能源的綜合利用，清潔能源達到100%，從能源著手詮釋低碳化國際生態(tài)島的發(fā)展理念。

1.1 多類型、高比例可再生能源實現(xiàn)友好接入

崇明島具有豐富的風能、太陽能、生物質能、潮汐能等多種可再生能源，種類多、比例高，是建立可再生能源發(fā)電的理想場所。由于地處東亞季風盛行區(qū)，受冬夏季風影響，崇明地區(qū)風能資源尤其豐富。目前，崇明本島合計風電場裝機容量為175 MW，占本島最高用電負荷（382MW）的46%，已建成風儲聯(lián)合運行示范電站，為19.5 MW東灘風電場配置了2 MW/2MW時的鋰電池儲能系統(tǒng)，通過風儲協(xié)調運行以平滑風功率波動。

1.2 多能互補等效電廠實現(xiàn)高效環(huán)保利用

崇明島建設多能互補等效電廠，是能源生產(chǎn)與配置方式的重大變革，通過風電、光伏、儲能、燃機四個元素，在時間和空間兩個維度的協(xié)調互補，在整體上形成全島等效電廠，實現(xiàn)全島可再生能源的可控、可調、可測、分層消納和高效環(huán)保利用，達到不發(fā)生強制“棄風、棄光”現(xiàn)象，實現(xiàn)清潔能源100%并網(wǎng)消納。

1.3 智能配電網(wǎng)實現(xiàn)分布式能源最大化本地消納

崇明陳東站智能配電網(wǎng)示范工程，實現(xiàn)配網(wǎng)片區(qū)內包括源、網(wǎng)、荷、儲在內的多級能量的優(yōu)化協(xié)調控制。在綜合考慮片區(qū)內分布式能源、分布式儲能、配網(wǎng)運行結構及用戶負荷實時運行狀態(tài)及運行態(tài)勢分析的基礎上，以電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行，分布式能源實現(xiàn)全消納為目標，通過智能網(wǎng)絡重構、分布式能源的優(yōu)化調度、可控負荷的智能互動、微電網(wǎng)的優(yōu)化控制等多種控制手段，提高配電網(wǎng)供電安全可靠性和供電質量，降低配電網(wǎng)損耗，提高配電網(wǎng)接納新電源的能力。

2 綠城 能源轉型正當時

根據(jù)《上海市能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》要求，上海市煤炭消費比例由2010年的49.2%下降到2015年的40%左右，石油由32.9%下降到30%左右。隨著我國政府首次正式提出2030年碳排放峰值及非化石能源在一次能源消費中的比重提升到20%目標確定，作為第一批低碳試點城市的上海，很有可能被賦予提前到達碳排放峰值的使命。2014年全市能源消費總量30年來首次出現(xiàn)負增長，同比降低2.3%。國網(wǎng)上海公司根據(jù)國網(wǎng)公司總體規(guī)劃和上海市能源發(fā)展要求，不斷強化互聯(lián)互通能源網(wǎng)絡建設，大規(guī)模消納西南清潔水電，大力支持可再生能源發(fā)電和電動汽車發(fā)展，2015年底清潔能源裝機占電力總裝機比例6%，新能源和大規(guī)模清潔水電為主的清潔電力占上海電量的40%，以實際行動踐行“以電代煤、以電代油、電從遠方來”的社會共識，力推上海能源轉型。

2.1 高耦合互聯(lián)互通網(wǎng)架基本形成

構筑“四交四直”外來輸電通道，成為首個同時擁有特高壓交流和特高壓直流的省級電網(wǎng)。電力供應從本地發(fā)電為主轉為外來水電為主，2014年累計受電524億 kWh，同比增長27.93%，占累計用電量的42.36%；平均受電功率7 150 MW，最高受電功率占最高負荷的比例56%。

2.2 上海能源形態(tài)轉型實現(xiàn)雙輪驅動

借助大規(guī)模儲能技術、分布式能源調度和配網(wǎng)自動化等智能電網(wǎng)技術，為清潔能源發(fā)電提供了友好接入平臺，形成了接納分布式清潔能源的“高速公路”。目前，上海市清潔能源裝機容量總計84萬 kW，其中，光伏發(fā)電容量28萬 kW，風電容量37萬 kW，生物質發(fā)電容量2萬kW，垃圾發(fā)電容量15萬kW，天然氣分布式發(fā)電容量2萬kW。傳統(tǒng)能源向大型化基地化發(fā)展，以綠色與效率為主線，通過“以大代小”工程和關停并轉，形成了“5+X”能源基地。

2.3 電網(wǎng)成為上海綠色能源配置的平臺

積極推進綠色節(jié)能調度，利用發(fā)電企業(yè)脫硫脫硝在線監(jiān)測，實施高效機組替代低效機組，2014年累計節(jié)能置換電量10.67億 kWh，減少二氧化碳排放約106萬 t。需求側管理方面，電力負荷管理終端已全面覆蓋上海電網(wǎng)內10 kV及以上電力客戶，最大監(jiān)測負荷、可控負荷分別達到1 300萬kW和370萬kW，2014年在國內首次開展電力需求響應試驗工作。智能充換電服務網(wǎng)絡建設，與浙江、江蘇高速公路服務區(qū)充換電站初步聯(lián)網(wǎng)，建成京滬高速城際互聯(lián)。目前，上海已累計建成25座充換電站、1 523個充電樁，提供充換電服務10.78萬次，充換電量1 836萬kWh。

2.4 互聯(lián)互動加深，生態(tài)系統(tǒng)日趨豐富

個性化需求驅動產(chǎn)生新型商業(yè)模式和新型運營商，上海先后誕生了國內首個100 kW鈉硫電池儲能系統(tǒng)，首個MW級商業(yè)運行太陽能光伏電站，首個10萬 kV級東海海上風電場，以及中德合作洋山港船舶岸電項目，吸引著不同商業(yè)資本和投資主體。在創(chuàng)新服務方面，開展分布式電源即插即用、三聯(lián)供、智能用電互動、便捷電動汽車充電服務、配用電大數(shù)據(jù)公共服務等模式示范應用；在節(jié)能服務方面，大力推廣電鍋爐、電采暖、熱泵等技術，為用戶提供用能狀態(tài)診斷和節(jié)能項目設計、改造、運行管理服務，大力開展工業(yè)節(jié)能、建筑節(jié)能，采取新技術、新工藝、新材料；以碳交易市場為推手，為上海深化節(jié)能減排和產(chǎn)業(yè)結構調整做出貢獻。

3 綠網(wǎng) 能源互聯(lián)網(wǎng)時不我待

能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)思維與理念構建的新型信息-能源融合“廣域網(wǎng)”，它以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”，以微網(wǎng)、分布式能源等能量自治單元為“局域網(wǎng)”，以開放對等的信息-能源一體化架構真正實現(xiàn)能源的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用。在能源流的互聯(lián)互通方面：電能在能源傳輸效率等方面具有無法比擬的優(yōu)勢，居能源互聯(lián)網(wǎng)的中心，能源互聯(lián)網(wǎng)可以起到銜接作用，既能發(fā)揮大電網(wǎng)的傳輸效率和高可靠性，又能能夠實現(xiàn)分布式可再生能源發(fā)電設備、儲能設備、負載設備及電動汽車的無差別對等接入，符合電網(wǎng)發(fā)展集中與分布相結合的大趨勢。在信息的共融共享方面：賦予能源以數(shù)據(jù)屬性，促進生產(chǎn)消費、消費側、跨能源品種的信息化，在整個能源供應和消費過程中，實現(xiàn)上下游的價值匹配和消費行為的匹配。在商業(yè)模式的融利融智方面：構建基于互聯(lián)網(wǎng)模式的新格局、新業(yè)態(tài)，使能源產(chǎn)業(yè)更開放、更透明、更便利、更高效。上海結合自身特點，堅持開放、互聯(lián)、對等、分享的原則，以特高壓、智能配網(wǎng)和智慧城市為抓手，奠定能源轉型的基石，構筑電力為中心的能源互聯(lián)樞紐，打造智慧能源流、信息流和業(yè)務流的網(wǎng)絡載體，嘗試在實踐中破解能源互聯(lián)網(wǎng)方程式。

3.1 特高壓 打造能源結構轉型的基石和命脈

能源發(fā)展包含了能源結構從高碳向低碳方向發(fā)展、能源利用從低效向高效方向發(fā)展、能源配置從局部平衡向大范圍優(yōu)化方向發(fā)展。特高壓電網(wǎng)能使清潔能源的長距離輸送成為現(xiàn)實。實現(xiàn)清潔能源大范圍優(yōu)化配置，是解決中東部人口密集地區(qū)能源轉型和環(huán)境困擾的關鍵突破口，是國家層面實現(xiàn)能源互聯(lián)、打破能源時空不平衡的關鍵技術。高效穩(wěn)定運行的“一交一直”特高壓為上海解決能源困境提供了重要手段，成為能源轉型的基石，上海市也最先享受到了電網(wǎng)互聯(lián)、資源優(yōu)化配置的好處。

（1）特高壓電網(wǎng)推進電力由就地平衡向更大范圍優(yōu)化配置轉型，徹底改變上海電網(wǎng)從缺電轉為富余模式。

上海人口密集、負荷密度高，遠景飽和負荷將在2013年最高用電負荷2 940萬kW的基礎上“翻一番”，達到5 000～6 000萬kW。隨著淮南—南京—上海1 000 kV特高壓工程的加快建設，上?！皟山灰恢薄碧馗邏壕W(wǎng)架即將形成，通過南、北兩個特高壓通道獲得外部清潔能源和電力，將為這座現(xiàn)代化城市安全穩(wěn)定供電提供最堅強、最清潔的保障。作為中國最先被電力曙光照亮的地方，上海電網(wǎng)在誕生130余年后因特高壓而變得更加年輕、更富活力。

（2）特高壓電網(wǎng)在促進節(jié)能減排、大氣污染治理等方面發(fā)揮重要作用

在已投運的“一交一直”特高壓輸電工程的推動下，夏季用電高峰期間，上海用電中清潔能源比例占到了50%以上；上海大氣污染防治初見成效，2014年污染天數(shù)較2013年減少40天，其中重度污染和嚴重污染較2013年減少17天和2天。到2020年，上海區(qū)外來電能力將達到用電比例的60%，可替代火電裝機2 900萬kW，每年減少電煤消耗6 300萬 t，減排二氧化硫21萬 t、氮氧化物24萬 t、煙塵5萬 t，將有效緩解上海地區(qū)環(huán)保壓力。

3.2 智能配電網(wǎng) 構筑電力為中心的能源互聯(lián)樞紐

能源互聯(lián)網(wǎng)把互聯(lián)網(wǎng)技術與可再生能源相結合，在能源開采、配送和利用上從傳統(tǒng)的集中式變?yōu)橹悄芑姆稚⑹健Ｖ悄芘潆娋W(wǎng)是構筑以電力為中心的能源互聯(lián)樞紐，面對的是各種具有雙向互動的新型負荷，如分布式電源、微電網(wǎng)、智能用電、電動汽車等，既是能源“生產(chǎn)者”，又是“消費者”，需要為各參與主體提供平等接入的入口和信息交互平臺。近年來，國網(wǎng)上海公司不斷加大智能城市配電網(wǎng)建設力度，建設配網(wǎng)高可靠性示范園區(qū)，加強新能源、微網(wǎng)與儲能技術研究，在保證高壓骨干電網(wǎng)提供城市能源命脈基礎上，發(fā)展傳統(tǒng)與清潔能源互補的城市分布式清潔能源供給體系，將集中能源、分布式新能源和新型服務進行靈活優(yōu)化配置，致力于打造低碳城市能源互聯(lián)網(wǎng)絡。

（1）建立浦東核心區(qū)配網(wǎng)高可靠性示范園區(qū)

在包括世博浦東園區(qū)、小陸家嘴地區(qū)和兩個地區(qū)之間的沿江10 k㎡區(qū)域，高起點規(guī)劃、高品質建設與浦東新區(qū)“二次創(chuàng)業(yè)”高速發(fā)展相配套、與浦東新區(qū)國際化大都市國民經(jīng)濟發(fā)展相適應的“世界一流”現(xiàn)代化配電網(wǎng)。大幅強化中壓配電網(wǎng)網(wǎng)架結構，優(yōu)化接線方式，降低線路平均負載率，增強負荷轉供能力，網(wǎng)架基本滿足“N-1-1”停運要求；通過實用、可靠的配電自動化技術，實現(xiàn)“三遙”功能全覆蓋，以及故障的自動判斷、定位、隔離；構建供電可靠率高于99.999%、以“電源多聯(lián)絡、電網(wǎng)網(wǎng)格化、配電自動化”為特色的現(xiàn)代化配電網(wǎng)，為分布式清潔能源利用提供可靠、智能的電力網(wǎng)絡平臺。

（2）開展高耦合度的互聯(lián)互通配電網(wǎng)研究實踐

伴隨著電動汽車、微電網(wǎng)、智能用電等具有新型互動型用電模式的發(fā)展，城市電網(wǎng)負荷形態(tài)和功能將發(fā)生顯著變化。國網(wǎng)上海公司開展新能源友好接入、微網(wǎng)、儲能、電動汽車及智能樓宇的工程化研究和驗證，打造即插即用的低碳城市能源互聯(lián)，拓展城市可持續(xù)發(fā)展空間。微網(wǎng)工程領域，建成浦東迪斯尼變電站智能微網(wǎng)系統(tǒng)、陳家鎮(zhèn)智能社區(qū)微網(wǎng)系統(tǒng)、漕溪能源轉換工程中心微網(wǎng)等；電動汽車工程示范，建成嘉定充放儲一體化電站和嘉定安亭試乘試駕中心；儲能工程包括漕溪城市電網(wǎng)儲能電站與崇明鈉硫儲能示范工程；綜合示范工程包括崇明東灘風儲聯(lián)合示范工程。

3.3 智慧城市 匯聚高密度能源流、高互動信息流、高實時性業(yè)務流

當能源、資源和環(huán)境承載力逐漸成為硬約束條件的情況下，城市和能源的傳統(tǒng)發(fā)展模式難以為繼。智慧城市與能源互聯(lián)網(wǎng)相伴相生，不斷凝聚新的智慧、融合新的技術，匯集更多共識，從而形成具有超越性和升級版的全新理念。智慧城市與智能電網(wǎng)不僅都具有以面向未來的信息化、網(wǎng)絡化、智能化的共性技術特點，還有惠及民生、提升幸福感受，“讓生活更美好”的共同本質特征；更有促進能源轉型、塑造全新能源生產(chǎn)和消費觀的使命，是推動城市發(fā)展方式和管理方式轉變的重要力量。國網(wǎng)上海公司圍繞建設智慧企業(yè)、構筑智能電網(wǎng)、融入科技創(chuàng)新體系的工作目標和思路，構建基于高密度能源流、高互動信息流、高實時性業(yè)務流的能源互聯(lián)和智慧公共服務兩大網(wǎng)絡，從智慧生活、智慧經(jīng)濟、智慧城管、智慧政務等方面全方位服務上海智慧城市建設。

（1）著眼融利融智，營造普惠化的智慧生活

全面推進智能電表部署和用電采集系統(tǒng)建設。截至目前，上海全市范圍內智能電能表安裝覆蓋約962萬戶，采集系統(tǒng)覆蓋數(shù)約951萬戶，覆蓋率98.86%。開展智能用電服務試點。試點建設奉賢“恒盛豪庭”智能小區(qū)，通過智能交互終端設備對家電進行監(jiān)控和管理，提供智能家居能源管理服務，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間的雙向交互。2013年，開展樓宇空調負荷響應實證試驗，積累和掌握了空調負荷特性。2014年，在國內首次開展電力需求側響應試驗工作，探索電力削減負荷指標市場化調劑交易，并選取30家工業(yè)用戶，30家樓宇用戶積極申購需求側響應指標，并響應需求迅速，負荷削減效果明顯。

（2）著眼產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，發(fā)展高端化的智慧經(jīng)濟

穩(wěn)步推進以綠色能源開發(fā)利用為代表的智能電網(wǎng)科技攻關與工程實踐：全面完成國家863計劃課題“電動汽車智能充放儲一體化電站系統(tǒng)及工程示范”、“智能配用電大數(shù)據(jù)應用關鍵技術”、“電網(wǎng)潮流控制技術及裝置研發(fā)示范”，以及國家支撐計劃課題“陳家鎮(zhèn)國際生態(tài)社區(qū)能源管理中心建設關鍵技術集成與示范”和“含高比例間歇式能源的區(qū)域型智能電網(wǎng)集成綜合示范”。深度參與以鈉硫電池為代表的智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展，與中科院上海硅酸鹽所合作研制大容量鈉硫電池單體和模塊，成功試運行百 kW鈉硫電池儲能電站，實現(xiàn)了關鍵技術的突破，形成了體系完整、覆蓋全面的鈉硫電池核心自主知識產(chǎn)權體系。

（3）著眼互聯(lián)互通，完善精細化的智慧城管

大力推廣電力光纖到戶。通過電力光纖構建開放式光纖網(wǎng)絡平臺，提升電網(wǎng)智能化水平，服務智慧城市建設。國網(wǎng)上海公司目前已完成38.5萬戶電力光纖覆蓋，實現(xiàn)了以光纖通訊為基礎的電能量采集、配電自動化、分布式能源、電動汽車充換電服務網(wǎng)絡以及面向社會公眾服務的信息網(wǎng)絡，其中2.8萬戶居民已享受到電力光纖帶來的高清電視點播、高速寬帶等增值服務。2013年，由國網(wǎng)上海公司與SMG合資的“廣視通網(wǎng)絡通信傳媒有限公司”入駐上海自貿(mào)區(qū)，正式開展智能電網(wǎng)、電信、電視增值業(yè)務，未來五年將拓展200萬戶居民用戶。

（4）著眼透明高效，建設一體化的智慧服務

優(yōu)化公共服務渠道，推出銀聯(lián)代扣、微信、手機客戶端、支付寶等新型網(wǎng)絡服務方式，構建集95598服務熱線、網(wǎng)站、移動終端、營業(yè)網(wǎng)點于一體的服務體系。研發(fā)新一代自助服務終端產(chǎn)品，實現(xiàn)自助營業(yè)廳24小時服務。

4 結語

當前，隨著上海全球科創(chuàng)中心建設的起步，上海必將成為各類創(chuàng)新要素的集聚地和創(chuàng)造創(chuàng)意的策源地，也是國家電網(wǎng)公司創(chuàng)新戰(zhàn)略落地、服務理念展示、品牌價值傳播的絕佳平臺。能源互聯(lián)網(wǎng)為電網(wǎng)企業(yè)打開了行業(yè)重構、價值重構、資本重構的新機遇。

以互聯(lián)網(wǎng)思維為指引，營造能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，促進能源的互聯(lián)、信息的互通、產(chǎn)業(yè)鏈的互動，價值利益的互惠，把塑造廣泛互聯(lián)、電為中心、信息互動的能源互聯(lián)網(wǎng)作為國網(wǎng)上海電力實現(xiàn)創(chuàng)新驅動、轉型發(fā)展的助推器，以及檢驗和展示上海電力創(chuàng)新發(fā)展成果的“試驗田”。