智慧能源支撐著智慧城市建設(shè)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是其中的重要基礎(chǔ)。今年1月，“加快建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”首次寫入國家電網(wǎng)公司兩會報告，一經(jīng)公開，立即引發(fā)社會各界、資本市場和國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注與熱議。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將變革傳統(tǒng)的電網(wǎng)工業(yè)體系，把以供給保障用電為中心變?yōu)橐钥蛻魹橹行?。半年多來，“泛在電力物?lián)網(wǎng)”從一個陌生的名詞，逐步走向公共建筑、工業(yè)園區(qū)、城市交通等多個應(yīng)用場景，為用戶帶來了更多的參與感和獲得感。
本期“能源70年·城市能源轉(zhuǎn)型巡禮”系列報道，將聚焦泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系及其建設(shè)、發(fā)展近況，探尋其對于能源轉(zhuǎn)型的重要意義。
“我國必須以互聯(lián)網(wǎng)思維審視和改造傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，而建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。”在日前由南瑞集團有限公司和國網(wǎng)（蘇州）城市能源研究院聯(lián)合主辦的“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與城市智慧能源高級研討會”上，中國科學(xué)院院士、中國電力科學(xué)研究院名譽院長周孝信稱。他指出，能源互聯(lián)網(wǎng)是在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)思維理念和技術(shù)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合，實現(xiàn)能源系統(tǒng)和能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，即“互聯(lián)網(wǎng)化”，這是新一代能源和電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。近日，本報記者就新一代電力如何最大化地提高能源綜合利用效率、能源互聯(lián)網(wǎng)如何助力城市能源轉(zhuǎn)型等問題專訪了周孝信院士。
以非化石能源為主的電源結(jié)構(gòu)
有助于實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型
記者：您曾提出，能源轉(zhuǎn)型的核心是新一代電力系統(tǒng)。請問電力系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)過了哪幾個階段？
周孝信：新一代能源系統(tǒng)是以電力為中心，以電網(wǎng)為主干和平臺，各種一次、二次能源的生產(chǎn)、傳輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換裝置以及信息、通信、控制和保護裝置直接或間接所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)。
回顧電力系統(tǒng)的發(fā)展歷程，第一代電力系統(tǒng)是19世紀末至20世紀50年代，特點是小機組、低電壓、小電網(wǎng)，電網(wǎng)安全和供電可靠性低，當時的電源和電網(wǎng)處于初級發(fā)展模式。第二代電力系統(tǒng)是20世紀50年代至20世紀末，特點是大機組、超高壓和大電網(wǎng)，安全性和可靠性得以提高，但大電網(wǎng)停電風(fēng)險依然存在，且仍然高度依賴化石能源，是一種不可持續(xù)的發(fā)展模式。第三代電力系統(tǒng)是從21世紀初至21世紀中葉，以可再生能源和清潔能源發(fā)電為主（占70%—80%以上），骨干電源與分布式電源結(jié)合，主干電網(wǎng)與局域配電網(wǎng)、微電網(wǎng)相結(jié)合。在這期間，供電可靠性大幅提高，基本可以排除用戶意外停電的風(fēng)險，且是以非化石能源為主的綜合能源電力系統(tǒng)，是一種可持續(xù)的發(fā)展模式。
記者：您認為新一代電力系統(tǒng)發(fā)展的最大推動力是什么？
周孝信：個人認為，一個就是綠色發(fā)展，這是在可再生能源技術(shù)發(fā)展推動下的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。另一個就是數(shù)字革命，這是在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)進步推動下的電力系統(tǒng)數(shù)字化和智能化。這兩大革命是推動電力系統(tǒng)發(fā)展模式轉(zhuǎn)換的驅(qū)動力。
第三代電力系統(tǒng)即新一代電力系統(tǒng)，是百年來第一、二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展。從第一代電力系統(tǒng)到第三代電力系統(tǒng)發(fā)展的內(nèi)在動力是電能供需的變化，對于第三代電力系統(tǒng)而言，其主要驅(qū)動力是電源結(jié)構(gòu)的變化。這種變化是伴隨著能源轉(zhuǎn)型發(fā)生的，原因在于化石能源的有限資源、環(huán)境保護要求日益嚴格，以及在信息通信技術(shù)高速發(fā)展的推動下，對系統(tǒng)運行和用戶服務(wù)自動化、智能化水平的更高要求。我始終認為，第三代電力系統(tǒng)最根本特征就是電源的變化，結(jié)構(gòu)的變化影響著一切。大力開發(fā)利用可再生能源，形成以非化石能源為主的電源結(jié)構(gòu)，構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)，是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、建設(shè)新一代能源系統(tǒng)的主要途徑。
建立既節(jié)能環(huán)保又滿足生活需要的城市能源系統(tǒng)
記者： 新一代城市能源電力系統(tǒng)表現(xiàn)出了哪些主要特征？
周孝信： 我認為，新一代城市能源電力系統(tǒng)主要有四個特征：一是可再生能源優(yōu)先、因地制宜的多元能源結(jié)構(gòu)。我認為城市的發(fā)展肯定要電氣化優(yōu)先，但一定要因地制宜地考慮，而不是千篇一律。比如要考慮多元化的清潔能源，包括天然氣、分布式光伏、地?zé)岬取６羌蟹植疾⑴e、協(xié)同可靠的電力生產(chǎn)和供應(yīng)模式。今后要發(fā)展分布式能源，而且它將來可能占的比重會越來越大。所以，不管是做電源規(guī)劃或是電力規(guī)劃，一定要協(xié)同起來。三是供需互動、多能互補、節(jié)約高效的用能用電方式。我覺得，多能互補更適合在城市里發(fā)展，特別是在一些大型企業(yè)，比如工商企業(yè)中。同時，我呼吁大家要養(yǎng)成節(jié)約的習(xí)慣，比如節(jié)電節(jié)能，學(xué)會高效的用能用電方式。四是面向全社會的平臺性和綜合能源電力服務(wù)。
記者：判斷新一代“城市能源電力系統(tǒng)”關(guān)鍵指標是什么？
周孝信：我認為，關(guān)鍵指標主要包括電能在終端能源消費中的比重、供電供能可靠性指標、城市綠色能源生產(chǎn)消費指標（綠色交通、綠色建筑、工商企業(yè)、城市居民）、城市能源系統(tǒng)總體能源利用效率等。
具體而言，比如在綠色交通方面，要看其電氣化和清潔燃料的應(yīng)用指標。在城市里，比如公交車和私家車，要看有多少是電動的、有多少是用氫能的、還有多少是用甲醇的。這些都是我們一定要考慮的方面。而在綠色建筑領(lǐng)域，就要看建筑節(jié)能和清潔供暖制冷指標。建筑領(lǐng)域作為節(jié)能降耗的重要領(lǐng)域，現(xiàn)在有很多標準，目前實現(xiàn)的情況如何？我們也要重點關(guān)注。在工商企業(yè)中，要關(guān)注節(jié)能和多能互補指標。而在城市居民生活中，要看節(jié)能和綠色簡約舒適生活方式指標。我曾到長江沿岸地帶調(diào)研，發(fā)現(xiàn)供暖是一個極大的問題。這里夏天很熱、冬天很冷，北方的冬天有暖氣用，大家會感到很舒適，而這里很冷，大家又想提高生活質(zhì)量怎么辦呢？大部分人會選擇用電，但是代價很大。所以，現(xiàn)在有沒有這樣一個解決方案？既能滿足老百姓高品質(zhì)的生活需求，同時又是節(jié)能的、清潔的、老百姓消費得起的。這個問題有待進一步思考。
新一代電力系統(tǒng)要最大化地
提高能源綜合利用效率
記者：能源互聯(lián)網(wǎng)可為傳統(tǒng)電網(wǎng)提供哪些可行的發(fā)展路徑？
周孝信：傳統(tǒng)電力系統(tǒng)本身就具有互聯(lián)網(wǎng)特性。在電源側(cè)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中各類一次能源發(fā)電和分散化布局的電源結(jié)構(gòu)，通過大規(guī)模互聯(lián)的輸配電網(wǎng)絡(luò)，連接千家萬戶，具有天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征；而在負荷側(cè)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)終端用戶用電早已實現(xiàn)“即插即用”，電力用戶根據(jù)需要從網(wǎng)上取電，具有典型的開放和分享的互聯(lián)網(wǎng)特征。但是，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不支持用戶分布式電源的“即插即用”，無法實現(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間能源和信息的雙向流動，且不適應(yīng)多種形式能源的協(xié)同互補，提高能源利用率的能力受限。因此，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不能適應(yīng)分散化布局用戶能源電力的市場化，為能源電力用戶服務(wù)的能力受限。
能源互聯(lián)網(wǎng)的提出，為傳統(tǒng)電力系統(tǒng)解決上述問題提供了可行的發(fā)展路徑。能源互聯(lián)網(wǎng)是以可再生能源為優(yōu)先、電力能源為基礎(chǔ)、各種能源協(xié)同互補、供給與消費協(xié)同、集中式與分布式協(xié)同及大眾可參與的新型生態(tài)化能源系統(tǒng)。利用能源互聯(lián)網(wǎng)，可提高可再生能源比重，促進互聯(lián)網(wǎng)與能源系統(tǒng)的深度融合，實現(xiàn)多元能源的有效互補與高效利用。
記者：新一代電力系統(tǒng)發(fā)展優(yōu)勢和目標是什么？
周孝信：新一代電力系統(tǒng)繼承了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中天然的網(wǎng)絡(luò)化基本特征，發(fā)展了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)終端用戶用電的“即插即用”，支持用戶分布式發(fā)電上網(wǎng)，實現(xiàn)了能源和信息的雙向流動，具備完整的開放、分享的互聯(lián)網(wǎng)特征。新一代電力系統(tǒng)在源端能源基地和終端消費網(wǎng)絡(luò)支持多種形式能源的協(xié)同互補，可大幅度提升能源的綜合利用效率，提升可再生能源的消納能力。
基于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)具有典型的互聯(lián)網(wǎng)特征，與信息互聯(lián)網(wǎng)進一步廣泛融合，以互聯(lián)網(wǎng)思維改造傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，與信息通信技術(shù)深度融合，建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)，是構(gòu)建新一代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟。
因此，新一代電力系統(tǒng)的理念和目標與能源互聯(lián)網(wǎng)高度契合，其核心目標都是要解決我國能源革命的首要問題，最大限度開發(fā)利用可再生能源，最高程度提高能源綜合利用效率，實現(xiàn)能源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
