中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：杰里米.里夫金在其著作《第三次工業(yè)革命》中提出，處于能源中心的國(guó)家必將引領(lǐng)世界的發(fā)展。在第三次工業(yè)革命到來(lái)前夕，誰(shuí)能夠在可再生能源的開(kāi)發(fā)利用上占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，誰(shuí)就能夠引領(lǐng)人類歷史上新的生產(chǎn)變革。
隨著化石燃料的日漸枯竭，以及傳統(tǒng)能源開(kāi)發(fā)利用所帶來(lái)的環(huán)境污染、氣候變化等問(wèn)題日益嚴(yán)重，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用可再生能源，提高能源利用效率，減少污染排放，保障能源供應(yīng)和能源安全是當(dāng)前我國(guó)能源革命的核心內(nèi)容和必然選擇。新能源電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出，為解決上述問(wèn)題提供了一整套完整的技術(shù)路線方案。兩者有什么不同，存在什么樣的耦合關(guān)系，如何將兩者的功能進(jìn)行整合，都是當(dāng)前亟須解決的問(wèn)題。
新能源電力系統(tǒng)
——新型電力系統(tǒng)架構(gòu)
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以煤炭、石油、天然氣、水能等傳統(tǒng)能源作為一次能源，由于其可儲(chǔ)存的特性以及穩(wěn)定可靠的發(fā)電技術(shù)，使得電力系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)可控可調(diào)。隨著可再生能源發(fā)電的大規(guī)模接入，風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源作為一次能源具有的不可儲(chǔ)存及波動(dòng)特性，使得風(fēng)電等可再生能源發(fā)電出力具有較大的不確定性，電力系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)可調(diào)控性降低，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的供需雙側(cè)隨機(jī)性。新能源電力系統(tǒng)就是通過(guò)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式的根本性變革，使電力系統(tǒng)更夠承受供需雙側(cè)不確定性對(duì)系統(tǒng)的沖擊，保證可再生能源的安全高效利用。
新能源電力系統(tǒng)的主要特征有兩點(diǎn)：
第一，高可再生能源利用比例。高滲透率的可再生能源電力是新能源電力系統(tǒng)的重要特征。由于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源較低的能量密度以及我國(guó)可再生能源資源主要集中在“三北”地區(qū)的分布格局，未來(lái)我國(guó)的新能源電力系統(tǒng)應(yīng)該是集中式與分布式可再生電源、遠(yuǎn)距離大電網(wǎng)輸送與區(qū)域微網(wǎng)就地消納相結(jié)合的形式，從而保證系統(tǒng)能夠最大限度地利用可再生能源電力。
第二，供應(yīng)側(cè)的橫向多能源互補(bǔ)，系統(tǒng)縱向源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)。安全高效利用可再生能源是新能源電力系統(tǒng)的重要目標(biāo)。在供應(yīng)側(cè)，一方面，利用可再生能源發(fā)電精確預(yù)測(cè)技術(shù)、新型可再生能源發(fā)電設(shè)備及控制技術(shù)，最大程度上做到對(duì)風(fēng)電等可再生能源發(fā)電出力的可調(diào)可控;另一方面，通過(guò)可再生能源與傳統(tǒng)水火電、抽水蓄能電站之間，不同可再生能源之間，集中式與分布式可再生能源之間的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)多類型能源電力互補(bǔ)，使得供應(yīng)側(cè)整體呈現(xiàn)出穩(wěn)定的出力特性，減小可再生能源發(fā)電出力波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊。在輸配環(huán)節(jié)，新型的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的輸配電方式、控制和安全防御系統(tǒng)及儲(chǔ)能設(shè)施的建設(shè)和應(yīng)用，使得電網(wǎng)對(duì)可再生能源擁有足夠的接納能力，最大限度地避免物理通道對(duì)電力資源優(yōu)化配置的影響。在需求側(cè)，一方面，通過(guò)AMI及先進(jìn)的通信系統(tǒng)，使用戶能夠?qū)崟r(shí)掌握自身用電情況與不同層級(jí)的系統(tǒng)運(yùn)行情況，根據(jù)價(jià)格響應(yīng)信號(hào)，調(diào)整自身的用電行為;另一方面，通過(guò)先進(jìn)的控制技術(shù)，能夠?qū)τ脩舻慕K端用電器做到精確計(jì)量與控制，最大程度的利用需求側(cè)“暗儲(chǔ)能”潛力。
綜上所述，新能源電力系統(tǒng)核心特征就是要借助相關(guān)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中真正意義上的“橫向多源互補(bǔ)，縱向源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)”，從而最大限度地利用可再生能源，逐步提高可再生能源在電力一次能源消費(fèi)中的比例，最終使得可再生能源在我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
能源互聯(lián)網(wǎng)
——新型能源利用體系
目前對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)還沒(méi)有準(zhǔn)確的定義，根據(jù)杰里米˙里夫金對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的描述，能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是一種依托于可再生能源技術(shù)、通信技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)，以集中式和分布式可再生能源為主要能量單元，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)高速交互，涵蓋多類型能源網(wǎng)絡(luò)與交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的新型能源利用體系。在“能源互聯(lián)”背景下，傳統(tǒng)的以生產(chǎn)順應(yīng)需求的能源供給模式將被徹底顛覆，處于能源互聯(lián)網(wǎng)中的各個(gè)參與主體都既是 “生產(chǎn)者”，又是“消費(fèi)者”，互聯(lián)共享的能源互聯(lián)網(wǎng)價(jià)值觀將逐步形成。
從互聯(lián)網(wǎng)觀念出發(fā)，能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征有以下幾點(diǎn)：
第一，開(kāi)放。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)信息的高速實(shí)施傳輸，主要取決于其開(kāi)放式的體系結(jié)構(gòu)。能源互聯(lián)網(wǎng)具有高度的開(kāi)放性，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式可再生能源發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、負(fù)載設(shè)備及電動(dòng)汽車的無(wú)差別對(duì)等接入，以及能量流和信息流的快速流動(dòng)。
第二，互聯(lián)。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部分布式電源、分布式儲(chǔ)能及需求側(cè)資源互聯(lián)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部能源供需平衡;同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)能夠保證各個(gè)局部能源網(wǎng)絡(luò)、集中式可再生能源發(fā)電及大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備之間的互聯(lián)互通與協(xié)調(diào)控制，保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
第三，對(duì)等。與傳統(tǒng)電網(wǎng)自上向下的結(jié)構(gòu)相比，能源互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)出扁平化的組織架構(gòu)，各參與主體既是“生產(chǎn)者”又是“消費(fèi)者”，這也就意味著能源互聯(lián)網(wǎng)要為各能量自治單元提供對(duì)等互聯(lián)的服務(wù)，從能量交換的角度，能源互聯(lián)網(wǎng)中任意節(jié)點(diǎn)都是平等的。
第四，分享。分享是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要特征。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)各局域網(wǎng)間能量交換與路徑選擇的實(shí)時(shí)進(jìn)行。能源互聯(lián)網(wǎng)為能源和信息交互提供了一種共享平臺(tái)，通過(guò)能源流和信息流的雙向流動(dòng)促進(jìn)能源高效利用和資源優(yōu)化配置。
從能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)，能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有以下特性：
協(xié)調(diào)控制特性。能源互聯(lián)網(wǎng)自下而上分層的能量協(xié)調(diào)控制體系，具有很強(qiáng)的協(xié)調(diào)控制特性。其中，第一層為就地控制，即對(duì)分布式可再生電源、分布式儲(chǔ)能及需求側(cè)資源的就地控制，通過(guò)自動(dòng)控制設(shè)備對(duì)分布式可再生電源出力，分布式儲(chǔ)能充放電策略及需求側(cè)資源調(diào)控策略進(jìn)行控制;第二層為區(qū)域控制，對(duì)與主干網(wǎng)連接的區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行局部的優(yōu)化控制，對(duì)區(qū)域內(nèi)所有的分布式電源、儲(chǔ)能及需求側(cè)可控資源進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，保證局部電網(wǎng)內(nèi)部狀態(tài)的穩(wěn)定;第三層為全局控制，對(duì)各局部電網(wǎng)、主干網(wǎng)及集中式大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電、大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，保證在更大范圍內(nèi)的能源資源優(yōu)化配置。
診斷自愈特性。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠利用其先進(jìn)的檢測(cè)與控制設(shè)備實(shí)施自動(dòng)故障檢測(cè)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)事件或者緊急情況做出反應(yīng)，隔離故障器件或者局部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速重構(gòu)，以及各個(gè)微型能源網(wǎng)絡(luò)孤島與并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的平滑切換，保證系統(tǒng)內(nèi)正常的能源電力供應(yīng)。
綜上所述，能源互聯(lián)網(wǎng)的核心特征就是將互聯(lián)網(wǎng)中開(kāi)放、互聯(lián)、對(duì)等、分享的價(jià)值體系和相關(guān)技術(shù)，與傳統(tǒng)能源供應(yīng)體系相融合，構(gòu)建一個(gè)以可再生能源為主要一次能源，能夠?qū)崿F(xiàn)分層協(xié)調(diào)控制，能夠保證能量流和信息流實(shí)時(shí)交互流動(dòng)，具有高度可靠性和安全性的新型能源利用體系。
新能源電力系統(tǒng)
與能源互聯(lián)網(wǎng)的對(duì)接與整合
從新能源電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特征中不難看出，兩者雖然在整體布局上有很多的不同，但是在一些核心內(nèi)容上又有很多的交叉，具體來(lái)說(shuō)：
核心目標(biāo)一致。新能源電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的概念都是在當(dāng)前傳統(tǒng)能源供應(yīng)緊張，在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)的背景下應(yīng)運(yùn)而生的，提高可再生能源在電力能源及整個(gè)社會(huì)能源供應(yīng)體系中的比例是兩者共同的核心訴求。兩者都為安全高效地利用可再生能源提供了一整套技術(shù)解決方案。
技術(shù)層面相互交叉?？稍偕茉醋鳛橐淮文茉?，只能通過(guò)轉(zhuǎn)化成電能后才能方便被人們利用，電力所具有的高效、快速的傳輸性質(zhì)，使其能夠很好地承擔(dān)未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)中各類能源互聯(lián)互通的紐帶與接口作用。因此，未來(lái)新能源電力系統(tǒng)很可能成為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，其具備的可再生能源高效發(fā)電技術(shù)、靈活先進(jìn)的輸配電技術(shù)、AMI系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及先進(jìn)的通信控制技術(shù)，同樣也是能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的核心技術(shù)需求。其中，作為能源互聯(lián)網(wǎng)中重要組成元件的能源路由器，與當(dāng)前新能源電力系統(tǒng)及智能電網(wǎng)研究中所使用的智能變壓器，也有著技術(shù)和功能上的傳承性。因此，新能源電力系統(tǒng)與未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)層面有很多的交叉。這種交叉使得新能源電力系統(tǒng)的范圍能夠得到外延和發(fā)展，電力網(wǎng)絡(luò)將會(huì)在未來(lái)人類能源利用體系中占據(jù)更為重要的地位。
兩者都強(qiáng)調(diào)“橫向多能源互補(bǔ)，縱向源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)”的多元協(xié)同控制。無(wú)論是新能源電力系統(tǒng)還是能源互聯(lián)網(wǎng)，都強(qiáng)調(diào)能源供應(yīng)、輸送、消費(fèi)一體化協(xié)同及不同類型一次能源之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。
一方面，新能源電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)都將供需雙方信息流與能量流的雙向互動(dòng)作為供需雙側(cè)互動(dòng)的基礎(chǔ)。需求側(cè)資源將成為維持能源供需平衡的有效調(diào)控手段，需求側(cè)響應(yīng)將借助新能源電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)平臺(tái)得到更好的開(kāi)展。用戶可以通過(guò)智能終端更詳細(xì)地了解自身用能、分布式可再生電源出力及儲(chǔ)能設(shè)備充放電情況，依據(jù)市場(chǎng)信號(hào)和系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況主動(dòng)調(diào)整自身用能行為。
另一方面，新能源電力系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的供應(yīng)側(cè)多源互補(bǔ)，與能源互聯(lián)網(wǎng)中各能量單元及各區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通具有本質(zhì)上的一致性。利用廣域內(nèi)不同類型能源電力互補(bǔ)特性，保證供需的實(shí)時(shí)平衡，減小可再生能源電力不確定性對(duì)電力以及能源系統(tǒng)的沖擊。
但是相比新能源電力系統(tǒng)，能源互聯(lián)網(wǎng)具有更為廣泛的內(nèi)涵與意義。
第一，能源互聯(lián)網(wǎng)描繪的是未來(lái)社會(huì)中整體的用能體系，不僅包含新型電力系統(tǒng)，還涵蓋各類一次能源網(wǎng)絡(luò)及公路、鐵路等交通運(yùn)輸網(wǎng)。從某種程度上說(shuō)，新能源電力系統(tǒng)可能只是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心模塊之一。新型電力系統(tǒng)是能源互聯(lián)網(wǎng)中連接各類能源網(wǎng)絡(luò)的紐帶，是解決各類型一次能源互聯(lián)互通的有效途徑，但能源互聯(lián)網(wǎng)絕不僅僅是電力互聯(lián)網(wǎng)，而應(yīng)該是各類型能源網(wǎng)絡(luò)的高度整合，是要實(shí)現(xiàn)更為廣泛意義上的“橫向多能源互補(bǔ)，縱向源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)”。
第二，能源互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)分布式可再生能源的利用。雖然安全高效利用可再生能源是兩者共同的核心目標(biāo)，但是能源互聯(lián)網(wǎng)更強(qiáng)調(diào)對(duì)分布式可再生能源的利用，能源互聯(lián)網(wǎng)能夠利用廣域內(nèi)分布式電源時(shí)空互補(bǔ)特性、分布式儲(chǔ)能及可控負(fù)荷的系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力，實(shí)現(xiàn)上述設(shè)備的“即插即發(fā)、即插即儲(chǔ)、即插即用”。
第三，能源互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)參與主體的無(wú)差別對(duì)等互聯(lián)與能源共享。互聯(lián)網(wǎng)思維和價(jià)值觀的重要體現(xiàn)就是互聯(lián)中各參與主體地位的對(duì)等與信息的共享，能源互聯(lián)網(wǎng)中的核心價(jià)值觀就是互聯(lián)共享，能量流與信息流能夠在能源互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)技術(shù)平臺(tái)上自由流動(dòng)。在這種價(jià)值觀體系下，能源互聯(lián)網(wǎng)使得能源系統(tǒng)具有高度的開(kāi)放程度，能源體系中供需雙方的界限將變得模糊，可再生分布式電源及分布式儲(chǔ)能大規(guī)模接入，使得處于能源互聯(lián)網(wǎng)中各參與主體既是能源“生產(chǎn)者”，又是“消費(fèi)者”，能源互聯(lián)網(wǎng)能夠?yàn)楦鲄⑴c主體提供平等接入的入口和信息交互平臺(tái)。
同時(shí)，對(duì)等互聯(lián)和能源共享也意味著能源市場(chǎng)的開(kāi)放。能源互聯(lián)網(wǎng)中各能量單元無(wú)論體量大小，都能夠無(wú)差別參與能量市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)及碳交易市場(chǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將使得能源市場(chǎng)的準(zhǔn)入門(mén)檻降低，參與主體將得到極大的豐富，系統(tǒng)也將擁有更多的可控資源維持動(dòng)態(tài)的供需平衡。
第四，能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)能源體系的影響更為深遠(yuǎn)。能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)不是基于現(xiàn)有的能源生產(chǎn)、消費(fèi)模式和能源體制，而是要通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)這種能源技術(shù)革命，推動(dòng)能源生產(chǎn)、消費(fèi)、體制變革和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，通過(guò)廣義的“源—網(wǎng)—荷—儲(chǔ)”協(xié)調(diào)互動(dòng)，達(dá)到最大限度消納利用可再生能源、能源需求與生產(chǎn)供給協(xié)調(diào)優(yōu)化及資源優(yōu)化配置的目的，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)能源網(wǎng)絡(luò)的“清潔替代”與“電能替代”，推動(dòng)整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)的鏈?zhǔn)阶兏铩?
綜上所述，能源互聯(lián)網(wǎng)是對(duì)當(dāng)前整個(gè)能源利用體系的顛覆性革命，與新能源電力系統(tǒng)相比較，對(duì)能源行業(yè)，甚至經(jīng)濟(jì)社會(huì)變革和發(fā)展具有更為深遠(yuǎn)的意義。而電力系統(tǒng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心模塊，新能源電力系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)能夠與能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行對(duì)接與整合。
當(dāng)前，應(yīng)做好我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與新能源電力系統(tǒng)的對(duì)接與整合工作，從頂層設(shè)計(jì)、整體規(guī)劃到具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)都要進(jìn)行相應(yīng)的銜接，完善和統(tǒng)一相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，做到“標(biāo)準(zhǔn)先行”，從而減少二次升級(jí)成本，集中當(dāng)前有限的資源和時(shí)間，通過(guò)新能源電力系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)這種技術(shù)手段，推動(dòng)我國(guó)能源革命和經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨越式發(fā)展。
