李克強總理在2015年政府工作報告中破天荒的提出“開發利用網絡化、數字化、智能化等技術,著力在一些關鍵領域搶占先機、取得突破。制定”互聯網+“行動計劃”。
李總理還在工作總體部署中著重指出要掀起能源革命,提到“打好節能減排和環境治理攻堅戰。環境污染是民生之患、民心之痛,要鐵腕治理推動。推動能源生產和消費革命,大力發展風電、光伏發電、生物質能,積極發展水電,安全發展核電,控制能源消費總量,加強工業、交通、建筑等重點領域節能。積極發展循環經濟。”
雖然今年的工作報告中李總理沒有直接點名能源互聯網,但是,“互聯網+”行動計劃+能源生產消費革命,這兩者的結合如果不是能源互聯網,那還能稱為什么?
能源互聯網包括六大板塊:智能發電,智能電網,智能儲能,智能用電,智能能源交易,智能管理和服務,這六個板塊無法割裂,渾然一體,構成了完整的能源互聯網。建立這樣涵蓋六大板塊的能源互聯網并非一蹴而就,需要有先有后,那中國的能源互聯網從何開始?可以先看看德國人怎么干的。
德國有六大能源互聯網示范地區,每個地區都有不同的能源互聯網試驗主題,我們來看看每個項目的特色:
1、庫克斯港eTelligence項目
庫克斯港位于德國西北沿海易北河口南岸,風資源豐富,風力發電裝機規模龐大,因此,區域內的能源以風電等可再生能源為主。此項目的核心就是建立一個基于互聯網的區域性能源市場。區域內所有的能源生產者、能源經銷者、能源消費者和能源服務提供者都通過互聯網進行交流和交易,各種發電設備的即時輸出情況和用能設備的即時能耗數據,在網上一目了然,當供需情況雙向透明之后,就形成撮合能源交易和能源服務的機會,比如當風力發電能力出現剩余時,區域內某家酒店的游泳池或者冷庫就會人工或者自動啟動,利用剩余的風電制熱或者制冷,而如果沒有能源互聯網,這些風電就會被白白浪費掉。
2、萊茵魯爾地區E-DeMa項目
E-DeMa項目旨在是建立一個智能互聯的分布式能源社區,在這樣的社區內,不存在單純的消費者,家庭在消費能源的同時,也在利用自家的微型分布式能源電站生產電力,并在社區內銷售。這個項目的核心在于“智能能源路由器”,這種“路由器”既可以實現家庭用電的智能監控和需求響應,也可以反向的將分布式電站所生產的電力賣給電網或者社區,能源路由器可以是光伏逆變器,也可以家庭儲能單元,還可以是家庭的智能電表。
3、卡爾斯魯厄和斯圖加特地區Meregio項目
Meregio項目的核心同eTelligence項目一致,也是力圖建立一個基于互聯網的區域型能源市場,不過Meregio項目中的電源是以傳統的火電和燃料電池為主。Meregio項目通過為區域內的用戶安裝智能電表,以收集用電信息和發布即時電價,并以電價波動帶來的經濟利益,鼓勵居民錯峰用電,參與削峰填谷,并以此來增加電源的利用效率,減少傳統化石能源的溫室氣體排放。Meregio項目為傳統化石能源融入能源互聯網提供了很好的示范。
4、萊茵-內卡城市圈“曼海姆示范城市”項目
曼海姆是萊茵內卡城市圈的經濟和文化中心,是一座有著數十萬人口的中型城市,曼海姆模范城市項目的特點在于其將分布式能源和其他公用設施(自來水,供熱,燃氣)有機的融入了城市原有的配電網和基礎設施網絡,曼海姆居民所使用的電力、自來水、供熱、燃氣都來自身邊最近的分布式能源中心,盡可能減少傳輸的損耗。曼海姆示范城市項目建立了能夠融合水、電、氣、熱等在內的公共資源的泛能網絡和分布式泛能中心,為能源互聯網向電力以外的能源擴展提供了示范。
5、哈茨地區RegMod項目
哈茨位于德國中部的山區地帶,哈茨(Harz)在古代德語中就是指山林,因此這個地區風力和水力等可再生能源資源豐富。RegMod項目是一個綜合性的能源互聯網項目,其核心示范內容是整合儲能設施、電動汽車、可再生能源和智能家用電器的虛擬電站(VPP)。當可再生能源發電有富余的時候,抽水蓄能電站和電動汽車可以儲存多余的電力,智能家用電器,比如智能洗衣機,智能洗碗機,智能熱水器等,也會及時開啟消費多余電力,在電力需求攀升的時候,這些儲能設施可以和智能用電器一起構成虛擬電站,通過釋放所存儲的電力以及減少智能電器的用電量來滿足緊張的電力消費需求。RegMod項目包含了很多能源互聯網元素,包括電動汽車,分布式可再生能源,智能用電器,儲能設施等等,是能源互聯網的雛形。如果能夠將RegMod項目放大到負荷更大的能源體系中,將更具參考意義。
6、亞琛SmartWatts項目
SmartWatts項目通過建立智能電力交易平臺來實現所覆蓋區域的分布式能源交易,消費者通過智能電表來獲知實時變化的電價,根據電價高低來調整家庭用電方案和電動車充電方案。
有三大元素幾乎貫穿了德國的六大能源互聯網示范項目,那就是分布式可再生能源、電動汽車、基于互聯網的電力交易和服務平臺。
不過德國人的能源互聯網實踐不能在中國完全照搬,中德兩國情況迥然不同,德國是典型的發達國家,2014年GDP增長僅為1.5%,德國是世界人口平均年齡第二高的國家,在全世界僅次于日本,人口老齡化非常嚴重,已經過了能源需求高速增長時代,德國過去十年來的人口數量和能源需求一直處于萎縮中。此外,德國幅員狹小,全境處于同一個時區內,東西時差只有30多分鐘,因此不存在電力生產中心和消費中心不匹配的問題。
但中國的城鎮化率剛剛邁過50%大關,經濟增長速度也遠高于德國。而且中國的能源發展面臨一大現實矛盾和兩大難題,即:能源需求的持續增長同能源電力產能結構性過剩的矛盾,能源生產消費中產生的環境污染難題,以及能源生產中心和消費中心的地理不匹配難題。
因此中國的能源互聯網發展路徑必須具有中國特色,既要將現實矛盾和發展難題考慮其中,也要面向未來,學習海外的先進經驗。從可行性和必要性來說,在中國,能源互聯網最先落實的應該是堅強智能電網和分布式光伏。
由于中國仍然處于迅速發展階段,即使從中長期來看,保證能源供應安全,滿足人民生產生活所需不斷增長的能源和電力需求,確保國民經濟迅速發展,仍是中國能源發展第一目標,建設以特高壓為核心的堅強智能電網可以有效解決中國的能源消費和生產的地理錯配問題,并且,智能化的特高壓遠程輸電網絡也可以像德國的能源互聯網項目一樣,大幅提高包括可再生能源在內的發電資產利用率、減少能源生產和輸送過程中的污染和損耗。因此,特高壓會成為將來中國能源互聯網的堅強骨架。國家電網公司和南方電網公司也一直在推進特高壓項目。
如果說以特高壓為核心的堅強智能電網是能源互聯網的中國特色,那分布式光伏則是中國能源互聯網建設面向未來的窗口。分布式光伏具有眾多優勢,首先,同集中式發電相比,分布式光伏倡導就近發電,就近并網,就近轉換,就近使用的原則,不僅能夠有效提高同等規模光伏電站的發電量,同時還有效解決了電力在升壓及長途輸電中的損耗問題,通過在需求現場靈活滿足用戶對能源的不同需求,實現能源精益化生產和消費。此外,分布式光伏電站還具備占地面積小、初始投資和后期運維成本規模較小、建設周期短、靈活智能、便于控制等優點,能夠對大電網、遠距離供電形成有益的互補和替代,未來發展到一定比例時能夠有力促進智能微網的發展,在德國,分布式裝機占光伏總裝機比例接近75%,是發達國家光伏發展的主流。而且,與其他清潔能源相比,光伏發電與工商業用電峰值基本匹配,因此分布式光伏相比于其他可再生能源具有更佳的經濟性。
不過,真正賦予分布式光伏作為能源互聯網接口優勢的,還是因為在所有的能源形式中,只有分布式光伏才能夠真正做到貼近用戶,擁抱用戶。在傳統的能源電力行業中,規模經濟為王,電站越大越好,項目越大,度電成本越低。但在能源互聯網時代,需要考慮的卻是怎么化整為零,如何在不增加度電成本的前提下,將大項目拆成小項目,這樣才能盡可能靠近能源消費者。在人類目前技術水平下,煤電、氣電、風電、水電、生物質發電、核電都無法做到百兆瓦級別的項目度電成本和千瓦級別的項目度電成本相近甚至相同,只有光伏發電能夠實現這種逆規模經濟,因為不管是集中式還是分布式,所有光伏電站都是由一塊一塊光伏組件拼裝組成,因此光伏電站,尤其是分布式光伏電站將成為能源互聯網時代的最佳能源來源。
互聯網思維的核心就是用戶思維,產品設計、用戶體驗和口碑傳播等,都離不開用戶的參與。能源互聯網打破了傳統能源電力行業的信息不對稱,使得信息更加透明化,能源消費者獲得更大的話語權。在新的形勢下,要求電力企業在更高層面上來實現“以電力用戶為中心”,不是簡單地聽電力消費者需求、解決消費者的問題,更重要的是讓消費者也參與到能源生產消費鏈條的每一個環節中,讓消費者能夠自主選擇所用電力來源,并且允許消費者不僅消費電力,還能利用自家的分布式光伏電站生產電力,銷售電力,打造一個開放的生態體系,吸引更多的參與者進入能源價值鏈,就像互聯網行業一樣,匯集全社會的智慧,電力企業才能和用戶共同贏得未來。
堅強智能電網和分布式光伏僅僅是建設能源互聯網的必要硬件,在互聯網時代,比硬件更重要的將是“軟件”,能源企業的思維模式將需要基于互聯網實踐而重構。
能源互聯網打破了行業中的信息不對稱,極大提高了傳統能源電力系統的效率,降低了成本。不過,能源互聯網的價值遠不止于此,更深遠影響來自思維方式的革命,這將是一種全新的思維模式,核心是以“全連接”來重構能源企業的思維模式,電力消費者和發電企業之間、發電企業和電網之間、電力消費者和電網之間,以及服務企業和消費者之間,都是全連接的。能源企業的商業模式、營銷模式、研發模式、運營模式、服務模式等,都必須以互聯網的時代特征為出發點進行重構。能源互聯網,不是簡單的能源+互聯網,不是僅把互聯網作為工具疊加在電力或者其他能源行業之上,重構能源電力企業的思維模式是最重要的,因為思維決定了行動和方向。
在能源互聯網時代,信息和數據的經營是能源和電力企業的核心競爭力之一。數據挖掘和分析能力至關重要,基于大數據分析,能源電力企業可以做到對消費者的深入洞察、提供精準的服務和營銷、獲得科學的管理決策能力、最大化資產效能、最小化污染和溫室氣體排放。
互聯網時代不可逆。順應世界大勢,以互聯網思維、借助先進ICT技術和能源電力技術,實現能源產業鏈的數字化重構,在能源互聯網時代,無論是發電企業,輸配電企業,售電企業,還是服務企業,無論是大公司,還是小公司,首先必須是一個高科技企業,不能充分利用信息技術實現業務升華和改造的企業,在信息時代是沒有生存空間的。順應趨勢,建立優勢,不僅是能源企業,更是所有個人,企業以及國家贏得未來的必然選擇,因此中國必然要走向能源互聯網之路,必然要走向互聯網+Everything的時代。
責任編輯: 曹吉生