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曾鸣:“一带一路”下的能源互联网
时间:2021-05-23 10:30 点击次数:
本文摘要:全球能源互联网和中国能源互联网都是解决当前和未来重大能源问题的关键。在实施范围、业务界面、运营模式等方面各有重点,但我们认为两者相关的核心理念一致性:基于多能源的融合,集中在源网负荷多环节的合作上,具有进化进化的过程,支持一带一带的战略和中国的重大能源战略。

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全球能源互联网和中国能源互联网都是解决当前和未来重大能源问题的关键。在实施范围、业务界面、运营模式等方面各有重点,但我们认为两者相关的核心理念一致性:基于多能源的融合,集中在源网负荷多环节的合作上,具有进化进化的过程,支持一带一带的战略和中国的重大能源战略。

能源互联网未来能源系统的新形态伴随着经济社会的持续发展,能源生产和消费的持续增长,传统化石能源的规模化开发和利用导致环境污染、气候回暖等问题,对可持续发展提出了重大挑战,在传统化石能源基础上建立的能源生产和消费方式面临着重大困难。目前可再生能源的开发利用面临成本、技术、市场机制等多个问题,发展成为瓶颈。因此,如何建立系统思维理念,从能源技术、生产、消费、体制等方面同时着手,从根本上改变能源利用方式,构建新的能源供应系统是当前应该考虑和解决的关键。在可再生能源技术、通信技术和自动控制技术迅速发展的推动下,以电力系统为中心、集中式和分布式可再生能源为主要能源单元,以实时高速的双向信息数据交互技术为基础,提出了电力、煤炭、石油、天然气、道路和铁路运输等多种类型、多形态网络系统的新能源供应生态系统,即能源互联网的基本构想。

《关于推进互联网智能发展的指导意见》指出,能源互联网是互联网与能源生产、传输、存储、消费、能源市场深度融合的能源产业发展新形态。其目标是构建以电力系统为中心和纽带,高度整合多种能源网络和交通运输网络,实现能源信息经济三元驱动的能源供应生态系统,实现能源生态圈智能自我交流、平等开放、绿色低碳、安全高效、可持续发展。在能源互联网的背景下,传统的生产适应需求的能源供应模式被垄断,处于能源互联网的各个主体成为兼具生产者和消费者特征的多属性主体,互联网共享成为能源互联网的核心价值观,横向多能源互补,纵向横向多能源相辅相成。横向多元能源互补是从电力系统源互补的理念衍生而来的,能源互联网中的横向多元能源互补是指电力系统、石油系统、供热系统、天然气供应系统等多种能源资源之间的互补协调,强调各种能源之间的替代性,用户不仅可以在其中自由选择不同的能源,还可以自由选择能源资源的采用方式。

纵向源网的负荷储存协调。纵向源网负荷储存协调是从电力系统源网协调和网负荷储存交流的理念中衍生出来的。在能源互联网系统中,源网负荷的纵向协调主要体现在两个方面:一是通过多种能源转换技术和信息流、能源流互动技术,实现能源资源的开发利用和资源运输网络、能源传输网络之间的协调,二是将用户的多种能源需求统一为一体,进一步扩大电力需求方面的管理根据目前的理解,能源互联网基于电力系统构建多能源系统,具有多种融合的特性。其多样性主要体现在两个维度:一是能源种类和系统多样性,二是能源方式多样性。

能源种类和系统多样化。在能源互联网系统中,传统电力系统的电源网负荷储存给予了更丰富的内涵:源包括石油、电力、天然气等多种能源资源网络包括电网、石油管网、供热网等多种资源网络,负荷不仅包括电力负荷,还包括用户的多种能源需求能源方式的多样性。能源互联网的第二个多样性体现在可再生能源的利用方法上。能源互联网系统的广域性和包容性要求实现集中式整体平衡和分散式微平衡。

两种平衡的作用单元不同。集中式整体平衡侧重于全系统能源资源优化配置,解决系统广域性带来的区域网络之间多能量调度问题,从能源利用方式的角度来看,一般采用可再生能源集中式发电技术的分散式微平衡侧重于区域系统的能源内部平衡,解决系统包容性带来的单元网络内部多能量协同调度问题,从能源利用方式的角度来看,一般采用可再生能源分布式发电技术。

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总的来说,能源互联网是未来能源系统的重要表现形式,在能源互联网的新形态下,互联共享成为新能源系统的核心价值观。能源系统的供给侧、传输侧和需求侧的各个主体既可能是生产者,也可能是消费者,能源系统横向多源互补,纵向源网荷载储存协调的形态特征不断发展和深化。

构建能源互联网推动一系列新技术、新商业模式的发展,实现能源清洁、高效、安全、便利、可持续利用,促进能源系统新形态的变革。全球能源互联网未来能源系统的大系统形态全球转暖,化石能源的减少是全球各国面临的共同问题,而能源消费总量和储量的东西部分的差异,使我国面临的各种能源问题更加复杂、多样、突出。因此,能源系统的未来形态必须向规模化、高效化和清洁化发展。作为能源互联网的宏观表现形式,全球能源互联网由跨国、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成,连接一极(北极、赤道)大型能源基地,适应各种集中式、分布式电源,将风能、太阳能、海洋能源等可再生能源输送给各种用户,是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台2015年9月26日,习近平总书记在联合大发展峰会上发表了重要讲话,建议探讨构建世界能源网络,以清洁和绿色方式满足世界电力需求,让世界认识到世界能源网络的重要性。

全球能源互联网作为能源大规模远程运输的重要手段和技术,对缓解环境压力、解决清洁能源消纳问题、促进能源资源广泛优化配置具有非常重要的战略价值和实际意义。要构建符合全球政治结构、能源分布情况、经济社会发展需求的全球能源互联网,必须以问题为中心开展相关工作,首先要明确全球能源互联网建设的目标定位。第一,全球能源互联网建设必须推进国际能源合作和能源分布结构。另一方面,世界能源互联网系统涉及的地区非常广泛,而且从世界范围来看,可再生能源和能源消费具有一定的逆向分布结构特征,世界能源互联网的建设应能够实现多能源资源的大规模、远程优化配置。

另一方面,全球能源互联网必然涉及多个政治主体,如何通过有效的合作机制实现全球能源互联网系统的正常运行,保证各国/地区的合理利益,是全球能源互联网建设中必须考虑的重点问题。全球能源互联网作为系统,在建设运营过程中必须以推进和实现国际能源合作为基本前提,有安排、统一、有计划地推进合作建设工作,避免各方自己行动,缺乏组织和合作。第二,全球能源互联网建设应以电力互联为主要形态。能源互联网是各种能源网络和道路、铁路等交通运输网络的多层结合,一次能源转换为电能便于人们利用,电力具有高效、快速的传输性质和高能源转换效率,能够很好地实现远程、大规模的运输,世界能源互联智能电网技术、特高压输电技术的发展和实践可以为全球电力互联提供强有力的技术支持,目前俄罗斯通过3条交流线路和1条直流线路将远东和西伯利亚发电基地的电能运输到中国,中国通过4条交流线路运输到蒙古,吉尔吉斯坦通过2条交流线路运输到中国。

此外,中国南方电网还与大湄公河次区域的越南、缅甸、老挝等国实现了电网互联,中国与周边国家的跨境输电实践为下一阶段全球能源互联网建设奠定了良好的基础。第三,全球能源互联网建设要实现能源领域商业模式的创新转型。目前,由于成本没有竞争优势,大多数国家和地区仍然以国家补贴的形式维持可再生能源的利用。然而,随着全球能源互联网建设的推进,可再生能源在整个系统中的比例将继续提高,仅仅依靠补贴模式是不可持续发展的。

另一方面,需要通过技术革新降低可再生能源的综合利用成本,另一方面,构建创新的商业模式,以市场力量提高可再生能源的竞争力。但是,现在无论是人们的意识还是政府政策的导向,都重视全球能源互联网的商业形态不足,几乎处于空白状态。

在实现国际、洲际电力物理网络的基础上,有必要切实加强各国在能源电力领域的合作,探索提出跨国、跨国电力交易的基本模式,试行交易,为全球能源网络的实际应用奠定商业模式的基础。全球能源互联网发展阶段展望全球能源互联网是一项涉及面广的历史工程。根据目前的技术水平和发展趋势,我们认为全球能源互联网的实现至少需要经历三个进化阶段。

演化阶段1:区域能源互联网阶段主要指各国和地区利用技术创新和模式创新,实现区域内全球能源互联网系统建立完善的时间段。聚焦中国,本阶段应初步实现全国能源网络,处理资源优化配置物理支持和市场支持协调问题,加快域内可再生能源开发利用和国内能源网络互联,大大提高能源网络的资源配置效率和智能水平。根据《关于推进互联网智能发展的指导意见》的计划和当前国内能源互联网建设过程,该阶段可分为2016~2018年三个小阶段。

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该阶段应初步建立能源互联网市场机制和市场体系,探索商业形态和发展模式,解决域内能源互联的重要技术和设备,初步建立能源互联网技术标准体系,开展多种试验示范项目建设。二是从2019年到2025年,在这个阶段建立能源互联网产业体系,形成经济增长的新驱动力,建立比较完善的能源互联网市场机制和市场体系,形成比较成熟的商业形态和发展模式,形成比较完善的技术和标准体系第三,从2026年到2030年,在这个阶段建立了比较完善的能源互联网产业体系,形成了成熟的市场机制和商业模式,实现了创新技术和标准体系的国际化,初步构建了一带一带地区的能源互联网框架,有意识地加强了与周边国家的电网互联。进化阶段2:洲内全球能源互联网阶段的发展重点是加强各洲主要国家之间的电网互联,形成洲内全球能源互联网,探索跨洲互联网和能源运输。

聚焦中国,本阶段中国区域能源互联网应在进化阶段1的基础上,进一步加强与洲内各国特别是一带一路沿线国家建立相对完善的能源互联体系,实现可再生能源的洲内配置、跨国共享,推进洲内可再生能源的大规模、大范围、高效优化配置。进化阶段3:全球能源互联网阶段的发展重点是加强跨国网络和全球能源运输,开发极端能源基地,形成全球互联的基本结构。在这个阶段形成比较完善的组织机制和运行机制,建立多层次的控制体系,建立全球化的能源和电力交易市场。

能源互联网支持一带建设加强沿线各国能源领域合作是一带建设任务的重要环节。随着先进智能电网技术和特高压远程输电技术的进步,能源互联网乃至全球能源互联网的实现将为沿线各国的能源合作提供强有力的支持。发展能源互联网,对一带一带建设的支持作用主要体现在以下几个方面:一是全球能源互联网,可以将一带一带沿线国家和地区的煤、油、水、风、光等各种能源转化为电能,远程传输,通过各种能源资源的大范围内的互补利用,可以提高整个能源系统的效率,二是能源互联网包括能源网、通信网和交通运输网的大规模、大范围的互联网,发展全球能源互联网全球能源互联网和中国能源互联网都是解决当前和未来重大能源问题的关键。

在实施范围、业务界面、运营模式等方面各有重点,但我们认为两者相关的核心理念一致性:基于多能源的融合,集中在源网负荷多环节的合作上,具有进化进化的过程,支持一带一带的战略和中国的重大能源战略。可以说,能源互联网是全球能源互联网在中国的具体表现和发展,也是全球能源互联网在物理层和信息层的重要组成部分。全球能源互联网是能源互联网在地区、系统连接、信息互动响应等方面的更全面的表现形式。两者相辅相成,相互促进,共同支持能源领域的战略合作。


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