能源互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值創(chuàng)造、業(yè)態(tài)創(chuàng)新與發(fā)展戰(zhàn)略
唐躍中1，夏清2,3*，張鵬飛4，譚振飛3，劉宇塵3，孫冰瑩5，汪洋5
（1．國(guó)網(wǎng)上海市電力公司；2．清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院；3．清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系；4．國(guó)網(wǎng)上海市電力公司電力科學(xué)研究院；5．北京清能互聯(lián)科技有限公司）
原文發(fā)表在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》2022年第2期“聚焦”欄目，歡迎點(diǎn)擊品讀。本文得到國(guó)家電網(wǎng)有限公司科技項(xiàng)目（52094021000A）資助。
文章導(dǎo)讀
能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)不僅需要技術(shù)手段的支撐，更需要以價(jià)值為驅(qū)動(dòng)激活各方主體參與，打造互惠共贏的能源生態(tài)圈。為此，本文從能源、信息和制度經(jīng)濟(jì)學(xué)的視角出發(fā)，深入分析能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值創(chuàng)造機(jī)理、業(yè)態(tài)創(chuàng)新范式和發(fā)展戰(zhàn)略選擇。
摘要
首先，剖析了能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值創(chuàng)造機(jī)理，其本質(zhì)是以多能融合突破孤立系統(tǒng)的邊界，從而顯著擴(kuò)大資源優(yōu)化配置的空間；通過信息技術(shù)使得能源系統(tǒng)更加有序，進(jìn)而促進(jìn)能源系統(tǒng)的“熵減”；通過能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)釋放范圍經(jīng)濟(jì)的巨大紅利。其次，設(shè)計(jì)了基于共享經(jīng)濟(jì)機(jī)制、降低交易成本、激勵(lì)共享共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值分配機(jī)制，謀劃了能源互聯(lián)網(wǎng)支撐智慧城市發(fā)展、支撐綠電追蹤、支撐能源消費(fèi)節(jié)能降耗、提升工業(yè)資產(chǎn)利用率、助力政府治理的新業(yè)態(tài)。最后，策劃了以再電氣化為核心目標(biāo)、基于價(jià)值公平分配的數(shù)據(jù)共享、以數(shù)字孿生為平臺(tái)的人工智能、以負(fù)荷調(diào)度替代需求側(cè)響應(yīng)、基于共享經(jīng)濟(jì)的能源互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)機(jī)制的發(fā)展戰(zhàn)略。
引言
隨著研究的不斷深入，國(guó)內(nèi)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的定義不斷擴(kuò)充完善，目前的主流觀點(diǎn)認(rèn)為：能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值及新業(yè)態(tài)不斷發(fā)掘和涌現(xiàn)，在“新型能源體系論”基礎(chǔ)上，其定義擴(kuò)充為“一種新的能源經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)”，基本架構(gòu)由“能源系統(tǒng)的類互聯(lián)網(wǎng)化”和“互聯(lián)網(wǎng)+”組成，包括多能協(xié)同的能源網(wǎng)絡(luò)、信息融合的能源系統(tǒng)和創(chuàng)新模式的能源運(yùn)營(yíng)三個(gè)層級(jí)，是互聯(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)。
? 圖1 能源互聯(lián)網(wǎng)概念內(nèi)涵演變
目前對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值來源的研究有三個(gè)角度：一是從能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的角度，二是從能源產(chǎn)業(yè)鏈的角度，三是從需求滿足的理論角度。
對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值創(chuàng)造機(jī)理，現(xiàn)有研究探討可以分為三類：第一類立足能源互聯(lián)網(wǎng)物理系統(tǒng)層面展開，包括多種能源互補(bǔ)和能源集成優(yōu)化；第二類側(cè)重于能源互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)層面的分析，包括能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的交互、共享與挖掘；第三類著眼于能源互聯(lián)網(wǎng)融合創(chuàng)新層面。
現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)態(tài)創(chuàng)新的主要觀點(diǎn)包括四個(gè)維度。一是促進(jìn)能源系統(tǒng)清潔低碳化的業(yè)態(tài)創(chuàng)新，涉及綠色產(chǎn)能和綠色用能兩方面。二是提升能源轉(zhuǎn)換及利用效率的業(yè)態(tài)創(chuàng)新，涉及分布式能源、用戶側(cè)儲(chǔ)能和園區(qū)綜合能源等。三是優(yōu)化能源市場(chǎng)資源配置的業(yè)態(tài)創(chuàng)新，包括市場(chǎng)體系的完善和市場(chǎng)形式數(shù)字化。四是協(xié)助能源規(guī)劃及社會(huì)治理的業(yè)態(tài)創(chuàng)新，涉及能源規(guī)劃、城市管理和社會(huì)決策。
當(dāng)前，能源互聯(lián)網(wǎng)已從探索階段進(jìn)入全面發(fā)展時(shí)期，迫切需要系統(tǒng)性地理解能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值創(chuàng)造機(jī)理、業(yè)態(tài)創(chuàng)新范式和發(fā)展戰(zhàn)略選擇。
1、能源互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值創(chuàng)造
1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了能源系統(tǒng)的“熵減”
能源互聯(lián)網(wǎng)通過多能源融合打破了單一能源系統(tǒng)的封閉性，降低了熵增速度。
儲(chǔ)能技術(shù)使得原本要耗散的能源被存儲(chǔ)起來，避免了由于供需不匹配而產(chǎn)生的能源浪費(fèi)進(jìn)而降低了熵增的速度。
以低碳能源替代化石能源，減少溫室氣體排放。
使用數(shù)字技術(shù)極大地降低了能源系統(tǒng)的信息熵，使得能源系統(tǒng)變得更加有序，降低了能源耗散，進(jìn)而降低熵增。
1.2 能源互聯(lián)網(wǎng)將支撐新能源的匯聚、傳輸和存儲(chǔ)
實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，未來能源供給中新能源發(fā)電起重要作用，電網(wǎng)是電能匯聚、傳輸、配送的平臺(tái)，儲(chǔ)能則是應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電與電力需求空間與時(shí)間上不平衡的關(guān)鍵手段，將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。能源互聯(lián)網(wǎng)將以成熟的輸配電網(wǎng)作為新能源輸送的載體，實(shí)現(xiàn)新能源的聚集、傳輸和配送。
1.3 多能融合的本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了資源在更大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置
在能源供給與需求側(cè)，不同能源之間互相替代，以競(jìng)爭(zhēng)的方式提升了能源供給與需求的彈性。能源的梯級(jí)利用也極大提升了一次能源的利用效率。不同能源的供需時(shí)序差異性形成了彼此之間的強(qiáng)烈互補(bǔ)協(xié)同效益。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度，多能融合本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)了不同能源市場(chǎng)之間的開放，通過能源消費(fèi)者在不同市場(chǎng)上跨品種、跨區(qū)、跨期的交易和套利行為，實(shí)現(xiàn)了多能源市場(chǎng)在空間和不同時(shí)間尺度上的市場(chǎng)均衡，必然提升能源資源在更大時(shí)空范圍內(nèi)的優(yōu)化配置水平。
1.4 數(shù)據(jù)技術(shù)使得能源系統(tǒng)變得更加有序、協(xié)同、智慧
第五代移動(dòng)通信（5G）、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)中心等數(shù)據(jù)技術(shù)賦予了能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)與消費(fèi)各環(huán)節(jié)的智能化。這種智能化的本質(zhì)是能源系統(tǒng)的各要素不但產(chǎn)生功能，而且也提供表征其功能的數(shù)據(jù)；由于數(shù)據(jù)之間的交流，實(shí)現(xiàn)了各要素之間的協(xié)同，通過協(xié)同產(chǎn)生了自組織、自趨優(yōu)、自適應(yīng)的功能。數(shù)據(jù)就像語言一樣，使得各要素之間能夠?qū)υ?，從而使得整個(gè)系統(tǒng)變得更加有序、協(xié)同。人工智能使得人類從物理機(jī)理認(rèn)知世界走向利用大數(shù)據(jù)認(rèn)知世界， 能源系統(tǒng)變得更加智慧。
1.5 源網(wǎng)荷儲(chǔ)高度協(xié)同開創(chuàng)了新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的新模式
新型電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電占重要地位，新能源在不同時(shí)間尺度和更大空間范圍內(nèi)的不平衡需要“荷隨源動(dòng)”與大規(guī)模儲(chǔ)能互動(dòng)的新型電力系統(tǒng)運(yùn)行方式。新型電力系統(tǒng)的調(diào)度也不再僅僅是調(diào)度電源，而將以負(fù)荷與儲(chǔ)能調(diào)度開啟新型電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)全面、精準(zhǔn)互動(dòng)的新模式。
1.6 能源互聯(lián)網(wǎng)將獲取互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的巨大紅利
互聯(lián)網(wǎng)豐富與發(fā)展了傳統(tǒng)微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的理論與方法，催生了互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)。在互聯(lián)網(wǎng)上，經(jīng)濟(jì)主體通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行生產(chǎn)、交換、分配、消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，互聯(lián)網(wǎng)不僅為經(jīng)濟(jì)主體提供了交易活動(dòng)所依賴的決策信息，而且提供了交易的平臺(tái)。在這一平臺(tái)上：
所有生產(chǎn)與消費(fèi)的市場(chǎng)主體聚集在一起，便構(gòu)建了傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)認(rèn)為最理想的完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)
需求的種類、數(shù)量、品質(zhì)直接牽引著生產(chǎn)者，避免了“蛛網(wǎng)振蕩”的供需平衡方式
通過遠(yuǎn)期電子化的市場(chǎng)交易，可以穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)主體對(duì)商品價(jià)格的預(yù)期，確保經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的平穩(wěn)性
支撐市場(chǎng)主體決策的外部信息獲取與加工的共享化，可消除由于外部信息不對(duì)稱而產(chǎn)生的市場(chǎng)主體決策的差異性，確保外部信息獲取的公平性
可創(chuàng)新以互聯(lián)網(wǎng)為紐帶、產(chǎn)權(quán)分離、使用權(quán)共享的企業(yè)
區(qū)塊鏈構(gòu)建了去中心化的信用體系，不可更改的歷史信用記錄，極大地降低了經(jīng)濟(jì)主體違約的風(fēng)險(xiǎn)與由此產(chǎn)生的成本
以經(jīng)濟(jì)實(shí)體的用電量反映微觀經(jīng)濟(jì)活動(dòng)規(guī)律，為政府制定宏觀經(jīng)濟(jì)政策和產(chǎn)業(yè)政策提供科學(xué)依據(jù)，消除了政府治理過程中可能存在的信息不對(duì)稱
2、能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)態(tài)創(chuàng)新
2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)了市場(chǎng)高效交易的新業(yè)態(tài)
能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)將以市場(chǎng)方式配置資源，建立起以電力市場(chǎng)為主的能源市場(chǎng)體系。新型電力系統(tǒng)決定了電力市場(chǎng)在整個(gè)能源市場(chǎng)中的主導(dǎo)地位。能源互聯(lián)網(wǎng)以數(shù)字技術(shù)消除市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的信息不對(duì)稱，能源互聯(lián)網(wǎng)能夠全面提升能源經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的彈性，以此更加高效地實(shí)現(xiàn)資源配置。
2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)了價(jià)值公平分配的新業(yè)態(tài)
能源互聯(lián)網(wǎng)之所以能夠吸引各市場(chǎng)主體的不斷加入并共享信息，是因?yàn)楦髦黧w能夠公平獲取資源優(yōu)化配置與信息共享所產(chǎn)生的價(jià)值。
2.3 能源互聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)支撐智慧城市的新業(yè)態(tài)
智慧城市是利用各種信息技術(shù)將城市的系統(tǒng)和服務(wù)集成貫通，進(jìn)而提升資源運(yùn)用的效率、優(yōu)化城市管理和服務(wù)、改善市民生活質(zhì)量。能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)智慧城市的主要支撐之一是利用能源互聯(lián)網(wǎng)采集能源信息的通道，傳輸其他的信息，從而降低了獲取其他信息的成本，產(chǎn)生了通道的共享效益。
2.4 能源互聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)支撐綠電追蹤的新業(yè)態(tài)
能源大數(shù)據(jù)內(nèi)隱藏著新能源生產(chǎn)、傳輸與消費(fèi)的軌跡。如圖2所示，電表精準(zhǔn)記錄了新能源發(fā)電，綠電市場(chǎng)記錄了新能源生產(chǎn)與消費(fèi)之間的交易，綠證市場(chǎng)記錄了綠證在不同企業(yè)之間的轉(zhuǎn)移，據(jù)此則能夠追蹤企業(yè)產(chǎn)品的綠證擁有量，實(shí)現(xiàn)了能源大數(shù)據(jù)支撐新能源全過程的追蹤，能夠精準(zhǔn)地描述各中間或終端產(chǎn)品消費(fèi)新能源的比例，從而獲得反映產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的綠色指標(biāo)。
? 圖2 能源互聯(lián)網(wǎng)支撐綠電追蹤
2.5 能源互聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)節(jié)能降耗和提質(zhì)增效的新業(yè)態(tài)
能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通過物聯(lián)網(wǎng)獲得了用戶生產(chǎn)過程的用電信息后，應(yīng)建立用戶用能行為的研究中心，開展診斷服務(wù)，可以通過比對(duì)同類用戶的用能效率，給出提升能效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。能源大數(shù)據(jù)能夠分析企業(yè)所有設(shè)備的利用率，幫助企業(yè)家了解生產(chǎn)的進(jìn)度，幫助企業(yè)家獲得各設(shè)備的實(shí)時(shí)利用率，幫助企業(yè)家了解設(shè)備的投資效果。
2.6 能源互聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)助力政府治理的新業(yè)態(tài)
能源大數(shù)據(jù)反映了整個(gè)城市能量流，表征了能源生產(chǎn)、傳輸與消費(fèi)。能源消費(fèi)的地理位置反映了社會(huì)活動(dòng)的空間特征，能源消費(fèi)的密度反映了工業(yè)生產(chǎn)的布局和居民區(qū)的分布視圖，支撐未來城市發(fā)展合理布局的決策。能源消費(fèi)的時(shí)變特性反映了社會(huì)與生產(chǎn)活動(dòng)的時(shí)序性。
3、推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略
實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值與業(yè)態(tài)創(chuàng)新迫切需要科學(xué)地制定發(fā)展戰(zhàn)略。能源互聯(lián)網(wǎng)的主要定位應(yīng)該是再電氣化、能源數(shù)據(jù)共享化、城市低碳化、電網(wǎng)智能化、用電智慧化、交易市場(chǎng)化。
再電氣化是能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的驅(qū)動(dòng)力
以價(jià)值公平分配機(jī)制激勵(lì)能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)的全面數(shù)據(jù)共享
構(gòu)建基于數(shù)字孿生的人工智能平臺(tái)
以數(shù)字技術(shù)推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)智慧化
用電側(cè)被動(dòng)需求響應(yīng)走向負(fù)荷精準(zhǔn)調(diào)度
構(gòu)建基于數(shù)據(jù)技術(shù)與共享經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)機(jī)制
