協(xié)鑫集團(tuán)研究院副院長(zhǎng) 劉志波

1 新能源需要能源互聯(lián)網(wǎng)的支持

據(jù)歐洲聯(lián)合研究中心JRC的預(yù)測(cè)：21世紀(jì)的100年內(nèi)，人類社會(huì)的能源消費(fèi)將從世紀(jì)初的400EJ/a（400×1018焦耳/年）增長(zhǎng)到世紀(jì)末的近1600EJ/a，而其中化石能源的供應(yīng)量將在2040年左右達(dá)到頂點(diǎn)后開始衰落，到世紀(jì)末的2100年僅能維持約14%的供應(yīng)量，不足部分只能由可再生能源彌補(bǔ)，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的占比52%（2050年）、86%（2100年），其中太陽能在能源結(jié)構(gòu)中的占比28%（2050年），67%（2100年），太陽能發(fā)電(PV+RPV)在能源結(jié)構(gòu)中的占比24%（2050年），64%（2100年）。國(guó)際能源署(IEA)也預(yù)測(cè)：世界光伏發(fā)電量占總發(fā)電量的2%（2020年），20-28%（2042年）。

開發(fā)和利用安全、清潔、經(jīng)濟(jì)、高效的可再生新能源，包括水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能、空氣能、生物質(zhì)能等是能源可持續(xù)發(fā)展的必由之路，這在經(jīng)過世紀(jì)之交的充分思辨和討論后，成為越來越多人的的共識(shí)。

以光伏發(fā)電為例，其與傳統(tǒng)能源相比具有以下特征屬性：可再生永續(xù)利用；清潔無排放；可分布實(shí)施，對(duì)基礎(chǔ)要求不高；分布廣而能量密度低，不適合集中遠(yuǎn)距離輸送；有對(duì)自然地理氣象光照條件依賴的間歇性和隨機(jī)性；目前成本與傳統(tǒng)電價(jià)比還相對(duì)較高。

可再生新能源的分布式、碎片化、間歇性，相對(duì)于傳統(tǒng)化石能源集中式、整體化、穩(wěn)定程度高的能源生產(chǎn)消費(fèi)方式，一度被傳統(tǒng)能源網(wǎng)視為不好接納且接納不好而不愿接納。

確實(shí)，在生產(chǎn)、輸配、消費(fèi)等環(huán)節(jié)上，可再生新能源亟需借助于理念轉(zhuǎn)變、政策引導(dǎo)、技術(shù)進(jìn)步、習(xí)慣養(yǎng)成等，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)能源的補(bǔ)充、替代、平滑銜接和無縫融合，成為能源結(jié)構(gòu)中的主角，這是橫亙?cè)谌祟惿鐣?huì)發(fā)展道路上必須解決的問題。

因此，可再生新能源的高效利用必須借助于互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的理念、方法和技術(shù)，當(dāng)然這也成為能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的目標(biāo)。

2 互聯(lián)網(wǎng)在能源變革中深化應(yīng)用

人類社會(huì)從原始社會(huì)發(fā)展到農(nóng)業(yè)社會(huì)、工業(yè)社會(huì)，現(xiàn)在正由工業(yè)社會(huì)轉(zhuǎn)向信息社會(huì)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，信息化加速發(fā)展，信息新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，信息技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)滲透到經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，信息化覆蓋了整個(gè)現(xiàn)代社會(huì)。

經(jīng)過20多年的發(fā)展，信息互聯(lián)網(wǎng)憑借其扁平化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的特點(diǎn)，將全球范圍內(nèi)分散的、小規(guī)模的、間歇性的、多樣式的信息整合起來，奠定了人類信息社會(huì)的基礎(chǔ)，也使得互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)創(chuàng)造了其他任何行業(yè)無法企及的價(jià)值。

可再生能源與信息一定程度上的相似性，讓人不禁產(chǎn)生探究能量信息化可能性的欲望。信息互聯(lián)、物物相連已經(jīng)成為時(shí)代趨勢(shì)，作為信息化基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，既為能源互聯(lián)網(wǎng)的物理化、技術(shù)化、工程化、產(chǎn)品化、系統(tǒng)化提供了技術(shù)基礎(chǔ)，也為現(xiàn)代社會(huì)解決危機(jī)提供了全新的思維方式和商業(yè)模式。

能源互聯(lián)網(wǎng)就是在可再生能源迅猛發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)漸趨成熟的基礎(chǔ)上被提出來的。利用互聯(lián)網(wǎng)巨大的組織集聚功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多形式可再生能源的互補(bǔ)耦合和扁平化管理。

分布式新能源和用戶完全符合互聯(lián)網(wǎng)中源點(diǎn)的特點(diǎn)，往往在網(wǎng)絡(luò)中扮演了既是生產(chǎn)者，又是消費(fèi)者的角色，突破了傳統(tǒng)單向的“我供你用”的格局。

在人類追求進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)下，互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)自身的發(fā)展也必然推動(dòng)智能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模式覆蓋能源領(lǐng)域，目標(biāo)是使能源互聯(lián)網(wǎng)成為能夠自組織、自檢測(cè)、自適應(yīng)、自愈合、自優(yōu)化、自約束的一個(gè)具有內(nèi)生機(jī)制和內(nèi)生力量的有機(jī)體。

打造一張具有扁平化結(jié)構(gòu)和智能化功能的能量網(wǎng)絡(luò)，以整合和保障分布式、間歇性、多樣化的能量供應(yīng)來滿足需求，以實(shí)現(xiàn)能源的安全、清潔、經(jīng)濟(jì)、高效和可持續(xù)發(fā)展，就是能源互聯(lián)網(wǎng)的意義所在。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)是能源變革的支撐

能源問題對(duì)于個(gè)體、民族、國(guó)家都是最基本的問題，實(shí)現(xiàn)能源的安全、清潔、高效、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)生產(chǎn)和消費(fèi)，是人類社會(huì)的共同目標(biāo)。能源互聯(lián)網(wǎng)必須為能源變革提供技術(shù)的支撐和徹底的解決方案。

分布式開發(fā)利用可再生能源，無疑是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的必由之路。落實(shí)到具體的解決方案，必須考慮自然、區(qū)域、時(shí)間、規(guī)模、技術(shù)、方式、產(chǎn)業(yè)、質(zhì)量、服務(wù)、均衡等諸多因素。在生產(chǎn)、輸配、消費(fèi)等環(huán)節(jié)上，貼近用戶側(cè)，以能源微網(wǎng)（目前上限35KV/20MW）為基本單元，實(shí)現(xiàn)信息流、能量流、業(yè)務(wù)流、資金流系統(tǒng)的連通、耦合、互動(dòng)、調(diào)控和協(xié)同，實(shí)現(xiàn)最短距離、最小損耗、最快響應(yīng)、最低成本，并與現(xiàn)有主干網(wǎng)對(duì)接融合，構(gòu)建從虛擬理想到現(xiàn)實(shí)可行的能源互聯(lián)網(wǎng)。

因此，狹義地說能源（主干網(wǎng)+微網(wǎng)）×智能互聯(lián)=能源互聯(lián)網(wǎng)。打個(gè)比方說，是“讓巨人彎腰撿芝麻”，既要讓巨人彎腰彎得輕松、高效，又要盡量讓芝麻漂亮、好撿。

這既需要以現(xiàn)有主干網(wǎng)為核心的能源網(wǎng)絡(luò)朝著支持和接納分布式新能源的方向努力，以解決源頭生產(chǎn)和網(wǎng)絡(luò)平衡的問題，同時(shí)也需要分布式新能源朝著提高自身質(zhì)量、調(diào)控能力、負(fù)載匹配、利用效率的方向努力，以解決點(diǎn)源生產(chǎn)和末端消費(fèi)的問題。

能源互聯(lián)網(wǎng)將帶來相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新和要素再配置，對(duì)產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。美國(guó)未來學(xué)家杰里米·里夫金（JeremyRifkin）將能源互聯(lián)網(wǎng)稱為“第三次工業(yè)革命”的支柱之一，他說：“能源互聯(lián)網(wǎng)的提出更多的是來源于一種哲學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)層面的思考，而不僅是一種新的能源技術(shù)體系?！?/p>

2015年9月26日，習(xí)近平總書記在聯(lián)合國(guó)提出“倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”，在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組會(huì)議上提出“在適度擴(kuò)大總需求的同時(shí)，著力加強(qiáng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，著力提高供給體系質(zhì)量和效率”。

從國(guó)家十三五規(guī)劃建議來看，首次將“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善”作為全面建成小康社會(huì)的主要目標(biāo)要求之一，提出堅(jiān)持“綠色發(fā)展，著力改善生態(tài)環(huán)境”，構(gòu)建“推動(dòng)建立綠色低碳循環(huán)發(fā)展產(chǎn)業(yè)體系”與“建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系”，推動(dòng)降低能耗、發(fā)展清潔能源與環(huán)境保護(hù)相互協(xié)同、交互作用。

從國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及能源戰(zhàn)略規(guī)劃看，十三五期間將圍繞著習(xí)總書記提出“四個(gè)革命、一個(gè)合作”，從能源供給、消費(fèi)、技術(shù)和體制變革入手，全面展開國(guó)際合作，推動(dòng)達(dá)成綠色發(fā)展的主要目標(biāo)。

2016年9月3日，習(xí)主席代表中國(guó)向聯(lián)合國(guó)交存中國(guó)氣候變化《巴黎協(xié)定》批準(zhǔn)文書。作為一個(gè)負(fù)責(zé)任大國(guó)，明確了2030年的行動(dòng)目標(biāo)：二氧化碳排放2030年左右達(dá)到峰值并爭(zhēng)取盡早達(dá)峰，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60～65%，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右。

十三五期間，國(guó)內(nèi)外能源變革此起彼伏，能源供給將從“煤時(shí)代”向“硅時(shí)代”轉(zhuǎn)變、從“石油”向“天然氣”最終向“熱、電、冷多聯(lián)動(dòng)及分布式”轉(zhuǎn)變，能源配送將從“主干電網(wǎng)”向“能源互聯(lián)網(wǎng)”轉(zhuǎn)變，能源服務(wù)將從“清潔能源及新能源供給”向“能源終端服務(wù)”轉(zhuǎn)變。

4 設(shè)備和技術(shù)的創(chuàng)新成當(dāng)務(wù)之急

能源互聯(lián)網(wǎng)作為第三次能源革命的技術(shù)支撐，是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場(chǎng)深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對(duì)稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征，對(duì)技術(shù)和商業(yè)模式的創(chuàng)新提出了強(qiáng)烈的需求，也必將帶動(dòng)能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)的一場(chǎng)變革。

設(shè)備是技術(shù)的凝結(jié)載體、是系統(tǒng)的組成部分、是理想通向現(xiàn)實(shí)的橋梁。一個(gè)好的創(chuàng)意、構(gòu)想，若沒有設(shè)備的支持，是很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，幫助企業(yè)服務(wù)于社會(huì)大眾的。

在電氣化發(fā)展史上，電力設(shè)備總是不斷進(jìn)步，滿足電力生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)的需求。在以能源互聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)支撐的第三次能源變革中，設(shè)備智能是首要、基礎(chǔ)的條件，是成敗的關(guān)鍵。

在信息系統(tǒng)、能量系統(tǒng)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)支持的信息流、能量流和交易流中，要依靠技術(shù)進(jìn)步，解決與信息技術(shù)深度融合的基礎(chǔ)設(shè)施（Cyberinfrastructure）、信息物理融合系統(tǒng)（CyberPhysicalSystem,CPS）、能源信息一體化關(guān)鍵設(shè)施（包括主干網(wǎng)接入設(shè)施、能量路由系統(tǒng)設(shè)施、能源微網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)施）的設(shè)備化問題。

要在關(guān)鍵技術(shù)如智能配電、電力電子與能量路由、智能儲(chǔ)能與管理、智能能量管理系統(tǒng)、多能互補(bǔ)混合仿真系統(tǒng)等方面取得設(shè)備級(jí)突破成果。

要在支撐技術(shù)如大規(guī)?？稍偕茉唇尤腚娋W(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、間歇式電源發(fā)電功率預(yù)測(cè)與協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電并網(wǎng)測(cè)試設(shè)備、大功率發(fā)電并網(wǎng)設(shè)備、可再生能源聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)、需求側(cè)管理與響應(yīng)、基于區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)的能源計(jì)量交易平臺(tái)等方面提供充分必要的支撐。

從能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展乃至社會(huì)影響來看，設(shè)備技術(shù)和管理的創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)既是出發(fā)點(diǎn)，也是歸宿點(diǎn)，可以預(yù)見將影響幾代人，任重而道遠(yuǎn)。

5 協(xié)鑫基于能源微網(wǎng)的探索實(shí)踐

協(xié)鑫集團(tuán)以新能源和清潔能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)為主營(yíng)，旗下協(xié)鑫智慧能源專注于可再生能源、清潔能源和分布式能源微電網(wǎng)項(xiàng)目的開發(fā)、投資和運(yùn)營(yíng)管理等能源綜合服務(wù)，提出將“源、網(wǎng)、儲(chǔ)、售、用、云”作為能源互聯(lián)網(wǎng)的著力點(diǎn)，并將能源微網(wǎng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)單元。

協(xié)鑫在蘇州工業(yè)園區(qū)及協(xié)鑫集團(tuán)研究院將天然氣、太陽能光伏、光熱、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉春涂稍偕茉醇皟?chǔ)能構(gòu)建成“多能互補(bǔ)集成優(yōu)化”的分布式能源微網(wǎng)系統(tǒng)。

該項(xiàng)目獲2015年度中國(guó)分布式能源優(yōu)秀項(xiàng)目一等獎(jiǎng)，并于2017年5月8日獲國(guó)家第一批新能源微電網(wǎng)示范工程。其運(yùn)行目標(biāo)分為四個(gè)，經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、技術(shù)目標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)和綜合目標(biāo)，目標(biāo)選擇取決于在規(guī)劃和運(yùn)行過程中涉及的利益體。

如果選擇經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)將不考慮非經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，比如對(duì)電網(wǎng)性能的影響、對(duì)環(huán)境的影響，而選擇使總體成本最小或收益最大化的運(yùn)行方式。

如果選擇技術(shù)目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)是電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化，保證各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的最優(yōu)，而不考慮分布式電源的發(fā)電成本和稅率。

如果選擇環(huán)境目標(biāo)，則低于某具體排放水平的分布式電源優(yōu)先調(diào)度，DG調(diào)度純粹由排放指標(biāo)決定，不考慮經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性。

如果選擇綜合目標(biāo)，可以解決多目標(biāo)DG優(yōu)化調(diào)度問題，兼顧經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境因素，根據(jù)各因素在利益平衡中的權(quán)重，實(shí)現(xiàn)整體目標(biāo)最優(yōu)化。

此外，協(xié)鑫智慧能源致力于智慧城市、生態(tài)園區(qū)、綠色鄉(xiāng)村、零碳家居等四種場(chǎng)景下建筑樓宇、公共空間、工業(yè)企業(yè)、數(shù)據(jù)中心、園區(qū)區(qū)域、智能家居和移動(dòng)能源等類型的分布式能源微電網(wǎng)建設(shè)，先后在協(xié)鑫工研院、無錫梅村、無錫藍(lán)天、蘇州金雞湖、北京中材、寶應(yīng)、蘇州同里、上海崇明島、瑞金醫(yī)院和蘇州新區(qū)等地建設(shè)并投運(yùn)了10多個(gè)結(jié)合清潔能源和可再生能源等分布式發(fā)電技術(shù)的多源互補(bǔ)分布式能源微電網(wǎng)系統(tǒng)。

協(xié)鑫在應(yīng)用實(shí)踐中深切體驗(yàn)到高性價(jià)比的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的能源微網(wǎng)設(shè)備的迫切性和重要性。能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中，“源、網(wǎng)、儲(chǔ)、售、用、云”各方面、各環(huán)節(jié)都是機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存。

能源革命的號(hào)角已經(jīng)吹響，全行業(yè)乃至全社會(huì)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在“第三次工業(yè)革命”和“第三次能源變革”中，我們一定要按照黨的十九大“高質(zhì)量發(fā)展”、“綠水青山就是金山銀山”、“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的要求，堅(jiān)持低碳、高效、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的發(fā)展理念，緊抓機(jī)遇，圍繞能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，聚力聚焦，把中國(guó)的電力和能源設(shè)備研發(fā)制造水平提升到一個(gè)新的高度，為中華民族的偉大復(fù)興添磚加瓦。