《電子技術(shù)應(yīng)用》
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能源互聯(lián)網(wǎng) 體制改革打開市場(chǎng)空間

2015-09-07

  能源互聯(lián)網(wǎng)代表著先進(jìn)生產(chǎn)力和新形勢(shì)下未來能源格局,必將成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和社會(huì)進(jìn)步的重要推手。但舊的能源體制已嚴(yán)重束縛生產(chǎn)力的發(fā)展,現(xiàn)如今,在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多方共同作用下,能源體制改革得以施行。而新電改方案的出臺(tái)將使智慧能源系統(tǒng)理念和技術(shù)有了與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合和實(shí)現(xiàn)成功應(yīng)用的希望。

  今年3月發(fā)布的新電改方案——電改“9號(hào)文”,再次拉開沉寂十年的電力體制改革大幕。據(jù)悉,下半年油氣市場(chǎng)化改革方案也將出臺(tái),這意味著中國(guó)能源體制改革即將全面鋪開。一個(gè)更為自由、平等、智慧、繁榮的能源市場(chǎng)將為分布式能源和能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造無(wú)限的發(fā)展空間。

  當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+能源”正被廣為關(guān)注,能源互聯(lián)網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)文件由國(guó)家能源局牽頭、工信部等參與制定,6月,國(guó)家能源局在組織多次專家組籌備座談會(huì)的基礎(chǔ)上,正式確定了《能源互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃大綱》和12個(gè)支撐課題,預(yù)計(jì)在這些成果基礎(chǔ)上起草的能源互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃大綱將在底前完成。

  今天的中國(guó),舊的能源體制已嚴(yán)重束縛生產(chǎn)力的發(fā)展,在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等多方共同作用下,能源體制改革得以施行;能源互聯(lián)網(wǎng)代表著先進(jìn)生產(chǎn)力和新形勢(shì)下未來能源格局,必將成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和社會(huì)進(jìn)步的重要推手。

  從美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)說起,上述發(fā)達(dá)國(guó)家的能源轉(zhuǎn)型以及能源體制改革從二十世紀(jì)末就已開始陸續(xù)鋪開。盡管各國(guó)社會(huì)情況及能源稟賦迥異,但無(wú)一不向著更加市場(chǎng)化、清潔化、智能化的方向發(fā)展。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)是:大力推進(jìn)融合清潔能源及可再生能源的分布式電源建設(shè),將一定容量的分布式電源、區(qū)域配電網(wǎng)及其所轄用戶負(fù)荷構(gòu)成一個(gè)個(gè)獨(dú)立可控的微網(wǎng)系統(tǒng),并通過智能電網(wǎng)將這些微網(wǎng)有機(jī)連接、集中調(diào)配控制,實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)及整個(gè)電網(wǎng)的平衡和最優(yōu)化配置。在丹麥很早提出的細(xì)胞構(gòu)架理論里,將微電網(wǎng)比喻為一個(gè)個(gè)的細(xì)胞,可再生能源的不穩(wěn)定性盡量先在細(xì)胞內(nèi)消化掉,然后與大電網(wǎng)形成互補(bǔ)關(guān)系。在這種理念的指導(dǎo)下,過去十多年里,微網(wǎng)及智能電網(wǎng)的研究及技術(shù)突飛猛進(jìn),分布式電源和可再生能源得到了驚人的增長(zhǎng)。

  伴隨分布式能源和可再生能源的發(fā)展,智能電網(wǎng)及微網(wǎng)技術(shù)日益成熟,其與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合日益緊密,雖未正式提出能源互聯(lián)網(wǎng)概念,但已逐漸形成事實(shí)上的能源互聯(lián)網(wǎng)。美國(guó)自科羅拉多州的波爾得在2008年完成智能電網(wǎng)第一期工程后,更多州開始試運(yùn)行智能電網(wǎng),IBM、谷歌、英特爾、思科、通用等巨頭都加入其中,IBM將自己的軟件和服務(wù)器應(yīng)用到智能電網(wǎng)系統(tǒng)中,思科主攻連接計(jì)量器、轉(zhuǎn)化器、數(shù)字化電站、發(fā)電廠之間的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),谷歌開發(fā)出利用電表節(jié)約電費(fèi)的應(yīng)用軟件。在歐洲,德國(guó)已在全國(guó)范圍內(nèi)建立起售電平臺(tái),售電商在2015年初已達(dá)到1000多家,可提供9000多種電力套餐,有的公司致力于開發(fā)新的定制化套餐(如工業(yè)電解鋁套餐、小城市三口之家套餐等),有的公司為用戶提供電力套餐搜索和篩選服務(wù),此類分工已非常細(xì)致。

  在中國(guó),過去十余年,電網(wǎng)強(qiáng)勢(shì)壟斷地位無(wú)法撼動(dòng)。對(duì)于未來能源格局的設(shè)想,分布式能源等行業(yè)一直處于相對(duì)獨(dú)立的艱苦探索與醞釀中。

  2002年,正值歐美日分布式能源發(fā)展如火如荼,恩耐特公司(英文名定為BeijingEnergy-NetDe.Ltd.)在北京成立,恩耐特即能源互聯(lián)網(wǎng)(Energy-Net)的譯名。但當(dāng)時(shí)對(duì)能源與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的理解還比較淺,僅是希望利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行分布式能源站的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制,從而減少運(yùn)行人員,降低成本。

  2004年,美國(guó)能源部與中國(guó)國(guó)家能源局在交流會(huì)議上提出了奧運(yùn)村建立分布式“能源公園(EnergyPark)”的建議,方案結(jié)合了先進(jìn)的天然氣熱電冷三聯(lián)供技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、光伏技術(shù)、蓄能技術(shù)及分布式能源系統(tǒng)集成技術(shù)等。天然氣分布式供能系統(tǒng)不僅通過對(duì)能源的梯級(jí)利用實(shí)現(xiàn)高效供能,還可以解決可再生能源不穩(wěn)定、不連續(xù)的問題,這種理念在當(dāng)時(shí)極具創(chuàng)新性。2008年,投資7000萬(wàn)元建設(shè)的北京南站項(xiàng)目引入了將天然氣分布式供能、屋頂光伏和污水源熱泵相結(jié)合的概念設(shè)計(jì)。2009年,瑞典環(huán)境科學(xué)院與恩耐特合作完成了由歐盟資助的對(duì)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)(亦莊)東區(qū)能源機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化研究的項(xiàng)目,共同提出了建設(shè)能源合作社(EnergyGroup:鄰近企業(yè)根據(jù)各自的用能特點(diǎn)共同建設(shè)互補(bǔ)型分布式供能的共同體)和能源公社(EnergyCommunity:將多個(gè)能源合作社進(jìn)一步組合成能夠?qū)崿F(xiàn)全系統(tǒng)優(yōu)化配置的區(qū)域共同體)的構(gòu)想。由于當(dāng)時(shí)電網(wǎng)公司對(duì)區(qū)域供電的壟斷,開發(fā)區(qū)還暫時(shí)不能接受這種全新的概念。

  之后,“能源公園”和“能源公社”的理念和技術(shù)被進(jìn)一步深化,最終被定名為“智慧能源系統(tǒng)”。該理念和技術(shù)廣泛應(yīng)用于天津中新生態(tài)城、青島中德生態(tài)園、成都立體城、廣州中新知識(shí)城等幾十個(gè)區(qū)域項(xiàng)目的能源系統(tǒng)規(guī)劃方案或可行性研究報(bào)告中,但目前尚無(wú)一個(gè)成功運(yùn)行的項(xiàng)目。

  實(shí)現(xiàn)智慧能源系統(tǒng)的基本理念和條件是“能源系統(tǒng)的一體化、結(jié)構(gòu)最優(yōu)化和高智能化”。在當(dāng)前能源體制改革的契機(jī)下,打破電網(wǎng)壟斷,則可實(shí)現(xiàn)“一體化”,并最終達(dá)到“結(jié)構(gòu)最優(yōu)化和高智能化”。

  在以新的理念進(jìn)行區(qū)域能源規(guī)劃方面,2007年,作者對(duì)美國(guó)中西部平衡能源規(guī)劃(BEP)的思想進(jìn)行了充分研究并引入中國(guó)。

  傳統(tǒng)能源規(guī)劃是采用傳統(tǒng)能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和利用的方式去滿足未來增長(zhǎng)的能源需求;平衡能源規(guī)劃的目標(biāo)不僅是滿足未來能源需求,還要尋求節(jié)能環(huán)保的最優(yōu)化方案,充分考慮當(dāng)?shù)啬茉吹奶攸c(diǎn)和結(jié)合可再生能源、天然氣分布式供能、總能系統(tǒng)等,是解決能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾的重要途徑。目前按這個(gè)思路為山西省、安徽銅陵等地做的分布能源規(guī)劃已經(jīng)得到了廣泛認(rèn)可,但由于能源體制等原因,這些規(guī)劃暫時(shí)很難實(shí)施。

  在與實(shí)際結(jié)合的過程中,平衡能源規(guī)劃方法被不斷進(jìn)行改進(jìn),發(fā)展成為綜合能源規(guī)劃方法,于2011年獲得1項(xiàng)發(fā)明專利——“一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)及其優(yōu)化方法”。綜合能源規(guī)劃建立了以能流網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的物理模型,采用了多目標(biāo)粒子群全局演化算法,可以支持分布式能源系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在2012年青島中德生態(tài)園智慧能源系統(tǒng)規(guī)劃方案里,智能化被引入能源規(guī)劃,強(qiáng)調(diào)了互聯(lián)網(wǎng)在能源規(guī)劃中的意義。

  與此同時(shí),近年來國(guó)內(nèi)許多機(jī)構(gòu)和學(xué)者開始研究“微網(wǎng)”、“智能電網(wǎng)”等技術(shù)。新奧集團(tuán)的泛能網(wǎng)概念于2012年正式推出,這些技術(shù)與智慧能源系統(tǒng)一起,為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

  發(fā)展智慧能源系統(tǒng)及區(qū)域綜合能源規(guī)劃方法的過程,是對(duì)未來能源格局和發(fā)展方向認(rèn)識(shí)越來越清晰和深刻的過程,但是它尚未與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)緊密結(jié)合,對(duì)于能源市場(chǎng)仍然沒有突破傳統(tǒng)的從大到小,從產(chǎn)能到用戶單向流動(dòng)的模式,對(duì)分布式供能考慮最多的是它對(duì)實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用和節(jié)能環(huán)保的作用,對(duì)它在能源互聯(lián)網(wǎng)中的作用尚缺少全面的認(rèn)識(shí)。電改意見的出臺(tái)將打破電力壟斷,使智慧能源系統(tǒng)理念和技術(shù)有了與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合和實(shí)現(xiàn)成功應(yīng)用的希望。


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