第五節(jié) 國外綜合能源系統(tǒng)建設(shè)及實踐經(jīng)驗對我國發(fā)展的啟示
一、推進(jìn)電力市場建設(shè)，完善需求側(cè)響應(yīng)方案
借鑒丹麥、美國應(yīng)對風(fēng)電波動性的經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)電力市場機(jī)制是應(yīng)對大規(guī)?？稍偕茉唇尤氲闹饕侄?，因此推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+能源”構(gòu)建的第一步就是要建立統(tǒng)一開發(fā)、自由競爭的電力市場機(jī)制。隨著電改9號文及相關(guān)配套文件的出臺，我國明確未來電力市場的總體框架，未來將繼續(xù)深化推動電力市場建設(shè)，積極開展電力需求側(cè)管理和能效管理，完善需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制。
電力市場建設(shè)方面，要積極打造適應(yīng)能源發(fā)展的具備可持續(xù)性、競爭性的電力市場。第一，逐步建立區(qū)域交易中心和省級交易中心，探索建立跨省跨區(qū)交易機(jī)制，加快推進(jìn)全國統(tǒng)一電力市場建設(shè)，擴(kuò)大西部能源基地電力向東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的電力輸送，優(yōu)化資源配置。第二，構(gòu)建統(tǒng)一類型的電力批發(fā)市場，形成雙邊交易、日前市場、當(dāng)日市場、實時市場完整的交易平臺，引入輔助服務(wù)市場、輸電權(quán)市場和容量市場，形成促進(jìn)可再生能源利用的市場機(jī)制。第三，加快放開零售市場，賦予用戶選擇權(quán)，培育多元化市場主體，推進(jìn)需求側(cè)響應(yīng)激勵機(jī)制。第五，進(jìn)行電價改革，核定輸配電成本，制定政府監(jiān)管的輸配電費(fèi)用，逐步放開零售電價，解決電價交叉性補(bǔ)貼問題。第六，建立市場風(fēng)險防范機(jī)制，健全電力監(jiān)管機(jī)制，完善電力法律法規(guī)體系，不斷強(qiáng)化電力標(biāo)準(zhǔn)體系。
需求側(cè)響應(yīng)方面，目前我國實行的還主要是需求側(cè)管理，側(cè)重于行政手段，引導(dǎo)用戶減少負(fù)荷或者推移負(fù)荷，市場化不強(qiáng)，用戶參與度低，積極性不高。隨著電力體制改革的深入，售電側(cè)的放開，參考美國的需求側(cè)響應(yīng)的產(chǎn)品、項目及丹麥的需求側(cè)響應(yīng)實施方案，未來我們國家應(yīng)繼續(xù)深化推進(jìn)需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制建設(shè)，建立并推廣供需互動的用電系統(tǒng)。第一，充分發(fā)揮政府在需求側(cè)響應(yīng)中的主導(dǎo)作用。政府要繼續(xù)完善實施需求側(cè)響應(yīng)的政策和法律法規(guī)，規(guī)范參與各方的行為，營造良好的實施環(huán)境，引導(dǎo)電力需求側(cè)響應(yīng)工作的順利開展；鼓勵電力企業(yè)、電力公司參與需求側(cè)響應(yīng)，多渠道籌集資金，為發(fā)展需求側(cè)響應(yīng)提供資金保障；重點研究電價價格政策的調(diào)整，建立科學(xué)的電價體系；建立電力需求側(cè)響應(yīng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)，保證電力需求側(cè)響應(yīng)的可靠有效實施。第二，落實電網(wǎng)企業(yè)作為實施需求側(cè)響應(yīng)工作的主體地位，對電力公司采取激勵措施，鼓勵其充分發(fā)揮主體作用，建立需求側(cè)響應(yīng)績效考核機(jī)制。第三，加大對電力用戶宣傳教育力度，普及需求側(cè)響應(yīng)的基本知識；加大對需求側(cè)響應(yīng)用戶側(cè)系統(tǒng)安裝的投資，如安裝智能電表等，減少用戶的參與成本；建立需求側(cè)響應(yīng)激勵補(bǔ)償機(jī)制，對用戶削減負(fù)荷提供經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，提高用戶參與需求側(cè)響應(yīng)的積極性。第四，給予參與需求側(cè)響應(yīng)研究推廣的電力企業(yè)、能源服務(wù)公司一定補(bǔ)貼，支持電力企業(yè)節(jié)能產(chǎn)品的研究、開發(fā)、推廣和應(yīng)用，支持相關(guān)電力需求側(cè)項目的試點；支持能源服務(wù)公司探索新的金融產(chǎn)品和商業(yè)模式，支持其承辦電力需求側(cè)響應(yīng)項目，打造清潔、有序、互動的用電服務(wù)平臺。
二、加大清潔能源投入，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)
在智能電網(wǎng)的研究范圍內(nèi)，對于分布式發(fā)電、儲能和可控負(fù)荷等分布式設(shè)備主要采取局部消納與控制的方式。而對于“互聯(lián)網(wǎng)+能源”，其研究重點從局部消納轉(zhuǎn)變?yōu)閺V域范圍內(nèi)的優(yōu)化，其控制范圍也轉(zhuǎn)變?yōu)榛谛畔⑽锢砣诤舷到y(tǒng)（CPS）的協(xié)調(diào)控制。其實現(xiàn)途徑為橫向深入推進(jìn)清潔煤電、核電、海洋可再生能源綜合利用，同時推動光伏發(fā)電、抽水蓄能等清潔能源基地建設(shè)，有效增強(qiáng)電網(wǎng)保障能力；縱向構(gòu)筑電源、電網(wǎng)、用戶、儲能協(xié)調(diào)發(fā)展的電力供給和消費(fèi)體系，全面提升電力安全穩(wěn)定供應(yīng)水平和清潔高效利用水平。在能源開發(fā)上，通過風(fēng)能、太陽能等清潔能源替代化石能源，從而推動能源可持續(xù)利用。
在推動清潔能源替代的同時，我國應(yīng)同時推動電能替代。“電氣化水平”這一概念，即電能占終端能源消費(fèi)比重，是衡量一個國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展程度的重要指標(biāo)。提高電氣化水平，就是要面向終端能源消費(fèi)市場，倡導(dǎo)“以電代煤、以電代油”的能源消費(fèi)新模式，通過電能替代不斷提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重。國際上在清潔能源推廣和改善能源結(jié)構(gòu)方面有一些成功經(jīng)驗可以借鑒，其中以美國、日本、歐盟較為典型，這些國家的成功經(jīng)驗主要表現(xiàn)在宏觀和微觀兩個層面上。宏觀上，國家在扶持政策、金融補(bǔ)貼、技術(shù)研發(fā)與推廣方面給予很大力度的支持，微觀上，電力企業(yè)通過完善電網(wǎng)架構(gòu)、加大營銷投入、改善服務(wù)品質(zhì)并利用市場機(jī)制對用戶進(jìn)行合理有效的引導(dǎo)。
為著力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高清潔能源比例，我國主要可以從以下幾個方面進(jìn)行建設(shè)：第一，加快抽水蓄能綜合示范基地建設(shè)，引領(lǐng)華東地區(qū)抽水蓄能發(fā)展。為適應(yīng)核電、可再生能源和特高壓交直流發(fā)展需要，加快推進(jìn)抽水蓄能發(fā)展，突破抽水蓄能建設(shè)運(yùn)營體制機(jī)制障礙。加快抽水蓄能電站建設(shè)，確保2023年前新增600萬千瓦左右抽水蓄能裝機(jī)。第二，加快海洋可再生能源綜合利用示范基地建設(shè)，引領(lǐng)我國海洋可再生能源利用。在海洋能豐富的地區(qū)規(guī)劃海上風(fēng)電項目。另外，積極推進(jìn)海洋能源基地建設(shè)，努力建設(shè)兆瓦級模塊化大型海洋潮流能發(fā)電機(jī)組示范項目。第三，加快光伏發(fā)電綜合示范基地建設(shè)，引領(lǐng)東部地區(qū)分布式光伏發(fā)電發(fā)展。以國家光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)為依托，推進(jìn)與工業(yè)廠房、公共建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電發(fā)展，形成分布式光伏發(fā)展示范效應(yīng)。與此同時加快推進(jìn)喜陰植物種植區(qū)、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、荒坡荒地、水庫等的綜合利用，發(fā)展農(nóng)光、漁光互補(bǔ)地面電站。另外，重點推進(jìn)光伏發(fā)電應(yīng)用綜合示范基地建設(shè)，引領(lǐng)東部地區(qū)分布式光伏發(fā)電發(fā)上。宏觀上國家在扶持政策、金融補(bǔ)貼、技術(shù)研發(fā)與推廣方面給予很大力度的支持，微觀上電力企業(yè)通過完善電網(wǎng)架構(gòu)、加大營銷投入、改善服務(wù)品質(zhì)并利用市場機(jī)制對用戶進(jìn)行合理有效的引導(dǎo)；建立需求側(cè)響應(yīng)激勵補(bǔ)償機(jī)制，對用戶削減負(fù)荷提供補(bǔ)償；繼續(xù)深化離岸海島核電的開發(fā)研究和比選工作，加快海島核電研究和工程實踐，建成海島核電示范項目，探索我國沿海地區(qū)核電發(fā)展新方式，通過核電與所在地區(qū)的融合發(fā)展、協(xié)同發(fā)展的創(chuàng)新機(jī)制，引領(lǐng)我國核電和諧發(fā)展之路。
三、建設(shè)分布式能源網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建用戶側(cè)智慧能源系統(tǒng)
結(jié)合美國天然氣分布式能源發(fā)電和丹麥分布式風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展經(jīng)驗，分布式能源不再以單一能源供應(yīng)為主，發(fā)展天然氣、風(fēng)能、光能、熱能、生物質(zhì)能等能源協(xié)調(diào)互動的分布式能源網(wǎng)絡(luò)將是分布式能源發(fā)展的主流。未來，依托天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)分布式能源技術(shù)，耦合太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源發(fā)電技術(shù)和儲能、熱泵、余熱利用等新型高效能源技術(shù)，應(yīng)用智能能源管理技術(shù)構(gòu)建的用戶側(cè)智慧能源系統(tǒng)將是發(fā)展的重點。該智慧能源系統(tǒng)能實現(xiàn)各種能源的梯級利用和智能協(xié)同，實現(xiàn)能效最大化將是我們國家未來發(fā)展分布式能源網(wǎng)絡(luò)的重要方向。
國外分布式能源網(wǎng)絡(luò)發(fā)展多年，我國分布式能源發(fā)展也已經(jīng)開始起步，從發(fā)達(dá)國家成功的經(jīng)驗我們可以看出，國家層面的法律保證、政府層面的執(zhí)法決心、政策的可落實性、技術(shù)的進(jìn)步、電力企業(yè)和能源服務(wù)公司的參與是發(fā)展分布式能源網(wǎng)絡(luò)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。第一，制定鼓勵分布式系統(tǒng)發(fā)展的政策，完善促進(jìn)分布式能源發(fā)展的財稅、價格政策和措施，包括稅收減免、財政補(bǔ)貼等，充分發(fā)揮財政稅策的引導(dǎo)和激勵作用，為分布式能源創(chuàng)造一個良性的發(fā)展環(huán)境。第二，完善分布式系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行管理措施，制定明確完整的包括基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、評估標(biāo)準(zhǔn)等在內(nèi)的分布式能源框架體系，確保分布式并網(wǎng)發(fā)電有章可循。第三，建立科學(xué)的上網(wǎng)電價體系，使得分布式發(fā)電多余的電能可參與現(xiàn)貨市場或者輔助服務(wù)市場進(jìn)行售賣，調(diào)動用戶的積極性。第四，改革電力系統(tǒng)，建立適應(yīng)分布式能源發(fā)展的分散式、智能型電網(wǎng)，加快智能電表、先進(jìn)測量元件等設(shè)備的安裝，積極應(yīng)對分布式能源并網(wǎng)安全。第五，積極引導(dǎo)企業(yè)和高校開展包括光電轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)材料、逆變等設(shè)備制造技術(shù)以及蓄電池等儲能技術(shù)的研究，提高我國自主研發(fā)的水平；在設(shè)備制造方面，吸取外國分布式能源制造業(yè)的成功經(jīng)驗，建立嚴(yán)格的產(chǎn)品設(shè)備質(zhì)量體系，提升我國分布式裝備的制造水平。第六，積極推進(jìn)區(qū)域型和樓宇型分布式能源項目的建造，通過財政補(bǔ)貼、稅收減免等引導(dǎo)能源服務(wù)商對分布式能源項目投資、管理和運(yùn)營，大大調(diào)動分布式能源市場的活力，建立產(chǎn)品多樣化、服務(wù)多元化的市場機(jī)制。
四、 發(fā)展網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，加強(qiáng)交通、電力與天然氣網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)調(diào)互動
智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)以傳統(tǒng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)為主體，而“互聯(lián)網(wǎng)+能源”系統(tǒng)以下一代互聯(lián)網(wǎng)組成的開放式信息網(wǎng)絡(luò)為主體，基于信息物理融合系統(tǒng)以及軟件定義網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)能源信息全面監(jiān)視與精確控制。通過信息網(wǎng)絡(luò)、廣域測量、高速傳感、高性能計算、智能控制等技術(shù)，實現(xiàn)各層網(wǎng)架和各個環(huán)節(jié)的高度智能化運(yùn)作，自動預(yù)判，自動識別大多數(shù)故障和風(fēng)險，實現(xiàn)能量流和信息流的高度融合與雙向互動，實現(xiàn)能源在各區(qū)域的高效配置。多年的實踐經(jīng)驗表明，如果沒有信息通信技術(shù)支撐，那么電網(wǎng)的智能化將無法實現(xiàn)。各國專家已基本認(rèn)同智能電網(wǎng)，即是將先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合，并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成的新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。發(fā)達(dá)國家為實現(xiàn)智能電網(wǎng)，均高度重視信息通信技術(shù)的發(fā)展。
近些年來飛速發(fā)展的大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)，能夠強(qiáng)化“互聯(lián)網(wǎng)+能源”一體化平臺支撐能力，提升系統(tǒng)智能分析決策能力，強(qiáng)化信息化保障能力。充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在“互聯(lián)網(wǎng)+能源”中的核心技術(shù)作用，能夠有效地支撐“互聯(lián)網(wǎng)+能源”的協(xié)同與創(chuàng)新發(fā)展。主要可以從以下幾個方面加大力度：①建立開放泛在的通信網(wǎng)絡(luò)體系。通過建立開放泛在互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)體系，滿足分布式能源等用戶終端的開放接入；實現(xiàn)電網(wǎng)與公共通信網(wǎng)的有序互聯(lián)，滿足能源交易等對外部單位或用戶服務(wù)的要求；實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)末端的泛在覆蓋，為移動終端提供通信通道。②全面建成電力云平臺。通過全面構(gòu)建電力云平臺在生產(chǎn)控制、經(jīng)營管理和公共服務(wù)三個領(lǐng)域中的應(yīng)用，形成電力云計算和應(yīng)用服務(wù)體系，統(tǒng)一支撐公司生產(chǎn)控制、經(jīng)營管理和公共服務(wù)等領(lǐng)域各類業(yè)務(wù)應(yīng)用。③構(gòu)建智慧能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。通過構(gòu)建智慧能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，努力提高信息網(wǎng)絡(luò)承載能力，規(guī)范智能終端接入標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)終端移動互聯(lián)接入，全面提升智能電網(wǎng)信息感知能力和業(yè)務(wù)互動化水平。④提升大數(shù)據(jù)管理。通過構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺內(nèi)部經(jīng)營管理、電網(wǎng)實時運(yùn)行、用戶用電信息和外部數(shù)據(jù)，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集中共享服務(wù)，提升數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值挖掘。⑤建設(shè)新一代信息安全智能防御體系。通過建設(shè)新一代信息安全智能防御體系，強(qiáng)化可信互動、通信傳輸和工業(yè)控制三類安全防護(hù)，保障智能電網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。⑥保障信息運(yùn)維過程。強(qiáng)化信息通信運(yùn)維管理，實現(xiàn)信息通信一體化運(yùn)維，提高運(yùn)維自動化水平和實時監(jiān)控預(yù)警能力。⑦進(jìn)行信息通信技術(shù)服務(wù)外延化研究。電網(wǎng)公司在信息通信技術(shù)的研究和應(yīng)用上有著豐富的經(jīng)驗，隨著電力體制改革的逐步深入，售電市場的逐步放開，市場上會有更多的電力企業(yè)需要專業(yè)的電力相關(guān)技術(shù)支撐，因此可以嘗試以先進(jìn)的信息通信技術(shù)和優(yōu)秀的經(jīng)驗為其他電力企業(yè)提供服務(wù)。
考慮到天然氣對環(huán)境影響較低，是一種綠色能源，因此充分利用具有高效、反應(yīng)快、建設(shè)時間短等特點的聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鈾C(jī)組，將天然氣網(wǎng)絡(luò)與電力系統(tǒng)耦合起來，進(jìn)行天然氣網(wǎng)絡(luò)與電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)規(guī)劃，將天然氣網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、天然氣發(fā)電機(jī)組規(guī)劃與輸配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃統(tǒng)一協(xié)調(diào)考慮，設(shè)計包括天然氣管道、燃?xì)鈾C(jī)組和輸電線路選址與定容等在內(nèi)的最優(yōu)氣電協(xié)調(diào)規(guī)劃方案。利用電轉(zhuǎn)氣技術(shù)推動天然氣網(wǎng)絡(luò)與電力系統(tǒng)的深度融合[59]，即將電轉(zhuǎn)氣設(shè)施與可再生能源發(fā)電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行，可將多余的電能轉(zhuǎn)化為天然氣存儲起來，這也為電能儲存技術(shù)提供了一條新的解決方案。
而交通行業(yè)已經(jīng)成為發(fā)電行業(yè)之外的另一化石能源主要消耗行業(yè)。近年來，隨著電池儲能技術(shù)的發(fā)展與成熟，電動汽車成本逐漸下降，從而以電動汽車為核心的電氣化交通系統(tǒng)進(jìn)入飛速發(fā)展階段。電氣化交通系統(tǒng)特別是電動汽車正在逐漸成為“互聯(lián)網(wǎng)+能源”的重要組成部分，即以電動汽車為紐帶，將電力系統(tǒng)與交通系統(tǒng)耦合起來。
電力系統(tǒng)與交通系統(tǒng)的耦合主要體現(xiàn)在規(guī)劃與運(yùn)行兩個層面上。在規(guī)劃層面上，充電設(shè)施將是未來連接交通與電力系統(tǒng)的紐帶，具有舉足輕重的地位。建設(shè)充電設(shè)施的目的是向車主提供充電服務(wù)，因此充電設(shè)施規(guī)劃必須考慮交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、道路車流量以及電動汽車車主的便利程度等因素；而且充電設(shè)施的選址會影響車主的日常駕駛行為，從而最終影響交通網(wǎng)絡(luò)的流量分配。與此同時，充電設(shè)施的選址和定容也會影響電力系統(tǒng)負(fù)荷的時空分布，因此充電設(shè)施規(guī)劃有必要與電力系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的規(guī)劃協(xié)調(diào)進(jìn)行。另一層面則是交通系統(tǒng)與電力系統(tǒng)在運(yùn)行層面的協(xié)調(diào)。交通系統(tǒng)和電力系統(tǒng)一樣是具有相當(dāng)復(fù)雜性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而交通系統(tǒng)需要關(guān)注的變量則為建統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量，利用實時道路檢測、衛(wèi)星定位、車載導(dǎo)航等技術(shù)，實現(xiàn)交通流量控制從靜態(tài)監(jiān)控到動態(tài)監(jiān)控的轉(zhuǎn)變。通過視頻監(jiān)測技術(shù)、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，可以進(jìn)行交通信號實時調(diào)整，最終實現(xiàn)交通流量優(yōu)化控制。交通系統(tǒng)與電力系統(tǒng)之間存在復(fù)雜的交互影響，在“互聯(lián)網(wǎng)+能源”系統(tǒng)中對而這進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，從而可以優(yōu)化并提高二者的運(yùn)行總價值。
綜上，利用互聯(lián)網(wǎng)以及其他前沿信息技術(shù)，促進(jìn)能源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備信息交互，從而最終達(dá)成能源生產(chǎn)與消耗的最優(yōu)化配置，是發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+能源”
重要環(huán)節(jié)。
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責(zé)編：珊珊
