劉敦楠：能源互聯網將如何演變？發展中的8個關鍵問題

　　能源互聯網作為互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源系統發展新形態，是互聯網理念、先進信息技術與能源產業深度融合的產物。

　　能源互聯網要實現最大程度的可再生能源利用和最大限度的提高能源開發利用效率的目標，涵蓋整個一次、二次能源的整個能源系統，實現各種能源的橫向多能互補，實現能源系統開發、生產、運輸、存儲和消費全過程的縱向源-網-荷-儲協調，通過資源流、能量流、信息流、價值流的融合互動，實現能效的提升、環境友好和全人類的可持續發展。

　　能源互聯網的發展是能源行業共享演化的長期過程，本文將闡述能源互聯網長期發展中的八個方面的關鍵問題。

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　　未來的能源系統將不再按能源類型分行業，

　　而是以功能角色劃分

　　當前的能源系統，總體上是按能源類型劃分的相對獨立運營的多個行業，如傳統的電、煤、、水、油、氣、核，各個行業的企業負責本行業的能源規劃、建設、投資和運營，并保證該能源品種的供需平衡。

　　隨著新能源的發展，能源企業的經營范圍，逐步打破了一、二次能源本身的界限，形成了以功能角色劃分的主體，例如：

　　火電企業投資光伏和風電，是不同發電資源之間的結合；

　　核電站投資抽水蓄能、燃氣電廠投資儲能調頻，是發電與儲能的結合；

　　大用戶投資自備電廠，是能源生產與消費的結合；

　　節能服務公司為用戶安裝儲冷、儲熱設備，是儲能與消費的結合；

　　微網經營者建設電、熱、水等網絡和管道，是多種能源傳輸之間的結合。

　　未來的能源系統中，將出現多能生產主體、多能供應與消費主體、儲能服務主體、多能傳輸主體，以及供應-存儲-消費的聚合體。

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　　多能供-需-儲自平衡體，

　　是未來能源互聯網的基本單元

　　能源互聯網的基本單元是“自平衡體”。自平衡體是指能源互聯網中一定區域內集多種能源生產、傳輸、存儲和消費為一身的能源主體。

　　儲能的應用將打破能源生產者和消費間的界限，主體角色呈現兼容性和可替換性；相鄰的生產、存儲和消費主體，通過信息相聚合后形成的自平衡體，可以根據供需信息和市場價格信號，在自主供需平衡基礎上與能源互聯網其它主體進行能量交換和能源交易。

　　能源交易的市場需求，將促進自平衡體進一步與其它能源供應者、儲能、能源消費主體或另一個自平衡體進行物理網絡的互聯，從而形成新的互聯網絡形態、新的自平衡體。

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　　能源互聯網實現能源生產消費一體化，

　　推動能源的生產和消費革命

　　隨著多能供-需-儲自平衡體的形成，能源生產者和消費者的界限將不再清晰，同一主體可以在一定時段內成為消費者，在另一時期內成為供應者，實現生產和消費的一體化。

　　隨著儲能的發展，自平衡主體可以利用儲能的能量時移能力，調節生產和消費的同時性，根據市場價格的變化，自主決定在市場交易中，何時作為供應者，何時作為消費者。

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　　能源互聯網的本質是什么？

　　通過多能互補實現更高的靈活性，

　　從而實現高比例可再生能源消納和高能效

　　我國資源分布與需求分布的不匹配、與資源配置能力的不匹配，成為制約我國可再生能源消納和各類能源綜合利用效率提升的瓶頸問題。

　　當前能源領域中各類能源系統相對獨立運營，不足以應對以上問題，因此需要發展能源互聯網，通過多能源系統互通互補，進一步增強能源生產、傳輸、存儲和消費各個環節的靈活性。

　　更強的靈活性是能源互聯網的本質特征，通過更強的靈活性來應對高比例可再生能源的隨機性，應對能源需求日益增長的不確定性。

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　　儲能為代表的靈活性資源

　　具有最強大的生命力和發展潛力

　　以儲能為代表的靈活性資源，具有更好的雙向調節能力，是能源互聯網優先發展的資源。

　　儲能可以很方便地與源、網、荷各類主體相結合，比如儲能調峰、儲能調頻是源-儲結合，抽水蓄能、水庫調度、天然氣儲氣站是網-儲結合，需求側的蓄冷、蓄熱空調是荷-儲結合。

　　如同在生物進化中，強大而缺乏環境適應力的恐龍滅絕了，相對弱小但更具適應能力的哺乳動物不斷進化，在未來能源系統長期發展演化中，更具靈活性的資源將具有更強大的生命力。

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　　能源互聯網不是通過集中規劃實現

　　而是各主體自主演化的結果

　　規劃是單一主體的，集中式決策，自上而下的；演化是多個主體，自發的分散決策，自下而上的。

　　傳統的大電網是集中式決策，由電網規劃部門做統一的源-網協調規劃；能源互聯網中的各類主體是分散決策，千千萬萬個主體各自規劃，在整個能源系統層面形成演化。

　　能源互聯網的長期發展，是市場機制引導各主體趨優演化的過程。通過市場機制的設計，支撐系統向更靈活、更協調、更互補的方向演化；各個主體則是在經濟利益驅動下進行自適應決策。廣域范圍內的多個自平衡體在供需信息和市場引導下，自主決策擴展，形成新的物理互聯或新主體的過程，就是整個能源互聯網演化的過程。

　　單個自平衡主體與整個能源互聯網，是個體與環境的關系，個體適應環境也造就環境。能源互聯網的形態變化是所有主體各自決策的共同結果。

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　　能源互聯網是能源的共享經濟體系

　　能源互聯網不僅是復雜的物理系統，也是復雜的經濟系統，是能源的共享經濟體系。在這一體系內，各類能源的生產、消費、傳輸、存儲者以及各類主體，將共同分享多能互補、源-網-荷-儲協調后，通過資源優化配置所產生的增值效益。市場機制設計的關鍵，是建立激勵相容的利益調節機制，實現共享經濟:

　　對于分布式綠色能源，應提升其利用小時數；

　　對于傳統的煤電，應改變以往靠降價增加利用小時數的生存模式，實現深度調峰的改造，通過為風、光提供備用和調峰，在輔助服務市場上提供差異化的電力服務；

　　對于儲能投資者，應通過需求側管理和輔助服務市場，體現儲能靈活調節能力的價值，實現投資回報；

　　對于用戶，能源互聯網的互通互聯、市場建設，應最終降低終端用能成本；

　　對于電網為代表的能源傳輸企業，用戶終端用能成本的降低將刺激經濟發展，能源傳輸企業的收入將隨著能源的總需求的增長而增長；

　　對于政府和全社會，一方面更高比例的可再生能源消納可以降低污染、改善環境，另一方面能效的提升、能源成本的降低將促進經濟發展。

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　　能源互聯網是能量-信息-經濟三元驅動下

　　物理互聯/信息融合/經濟融通的長期演化過程

　　能源互聯網從邏輯上分為物理層、信息層和經濟層三個層次:

　　多種能源之間的物理互聯是部分互聯，不是全面互聯；

　　信息層應實現所有環節的全面互聯；

　　信息的共享將牽引供需，提升市場效率，進而通過市場交易引導物理層的互通互聯。

　　能源互聯網能量-信息-經濟三元驅動的機理是指，通過多能系統的信息物理深度融合建設獲得整個能源互聯網的全面信息—>利用更全面、更充分的信息提升市場效率—>基于科學的市場設計實現資源優化配置—>引導多能源系統的可持續發展。

　　能源互聯網的發展是一個長期演化過程，是以當前相對獨立規劃運營的多種能源網絡為出發點，通過多能源子系統的互聯互通、市場化商業運營、反饋激勵下的不同主體相互聚合形成的反饋循環。在此過程中，各主體逐步適應調整、聚合進化，由個體演化到局部復制、擴散，成功的網絡結構和運營模式不斷自我復制，通過自然選擇逐步進化到成目標狀態的能源互聯網，實現高比例可再生能源和高能效。

　　能源互聯網的發展，將隨著如儲能技術、轉換技術等關鍵技術的突破，經歷若干個歷史階段，每一個技術相對穩定的歷史階段內，能源互聯網的形態和運營是連續變化的，各階段之間則是在技術引領下實現階躍，無論是物理互聯、信息融合還是市場形態都發生根本性變化。

　　 -結語 -

　　能源互聯網的發展方興未艾，根據三部委頒布的《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，2016-2025年將開展多批次的能源互聯網的試點示范工程，鼓勵利用互聯網手段，在大型建筑、場館、園區、島嶼、城鎮等不同規模范圍內，開展能源互聯網技術應用、商業模式和政策創新試點。本文初步研究了能源互聯網長期發展變化的基本規律，希望對未來試點示范工程的推進起到積極作用。