王 经

上海市能源研究会、上海交大工程热物理研究所

能源供给侧结构性改革与能源互联网

王 经

上海市能源研究会、上海交大工程热物理研究所

结合当前在建立智能电网存在的各种问题，提出在能源领域必须从供给、生产端入手。通过解放生产力，提高竞争力，以创新产品促进能源科技和产业的发展。通过分析提出：要从便利化、市场化着眼，鼓励创新和竞争，破除人为垄断与落后，从结构性提升我国能源的国际竞争力；建立智能电网，实现能源智能化、能源交易自由多边化。尽早建立能源互联网是能源供给侧结构性改革的必然发展；大力发展可再生能源，是建立能源互联网、实现能源供给侧结构性改革的关键。

能源互联网、能源供给测、可再生能源、分布式发电

为了确保实施十三五规划良好开局，以习近平总书记为首的党中央提出“继续坚持适度扩大总需求，以推进供给侧结构性改革为主线，深化细化具体化政策组合”的国民经济发展战略，为各行各业的可持续发展指明方向。能源领域与国家其他重要行业一样，我们的任务就是要在新时期全球经济的复杂背景下，统筹考虑国内外市场供给与需求来推进能源供给侧结构性改革。

本文结合当前在建立智能电网存在的各种问题，提出在能源领域必须从供给、生产端入手。通过解放生产力、提高竞争力、清理僵尸企业、淘汰落后产能，以创新产品促进能源科技和产业的发展。必须深入具体地做好去产能、去库存、降成本、补短板等举措。能源供给侧结构性改革就是从便利化、市场化着眼，鼓励创新和竞争，破除人为垄断与落后，从结构性提升我国能源的国际竞争力。

1 建立能源互联网是能源供给侧结构性改革的必然发展

1.1 能源互联网基本概念

能源互联网是特高压电网+智能电网+清洁能源。能源互联网，是以特高压电网为骨干网架、全地区互联的坚强智能电网，是清洁能源在某范围大规模开发、配置、利用的基础平台。实质上它就是“特高压电网+智能电网+清洁能源”。特高压电网是关键；智能电网是基础；清洁能源是重点。

能源互联网是集能源传输、资源配置、市场交易、信息交互、智能服务于一体的“物联网”，是共建共享、互联互通、开放兼容的“巨系统”，是创造巨大经济、社会、环境综合价值的和平发展平台。能源互联网和信息互联网都是一个地区、一个国家乃至全球经济化的重要基础设施。能源互联网就像人的“血管系统”，信息互联网就像“神经系统”，“神经系统”已经互联，“血管系统”也一定能够互联，必将为人类带来巨大福祉。

1.2 能源互联网的建立必然促进可再生能源的发展

能源互联网的特征，导致能源供给侧的结构发生根本性变化。能源互联网有以下的5个特征。

（1）能源供给结构生态化，即为产能、用能一体化、配置高效化全新的能源生态系统。

能源结构生态化，导致能源结构将以可再生能源为主导，气体能源作为补充和支持。在人类当前技术经济条件和资源环境约束下，这样的能源结构组合对生态是最友好的，也是人类最现实的能源选择。可再生能源周而复始、循环再生，遵循地球运转规律，是当前最生态的能源。而作为支持和过渡能源的气体能源，也是化石能源中最清洁的、对环境最友好的能源种类。通过互联网将可再生能源和气体能源有效融合，这样的能源结构应是当前和未来一段时间内的切实合理的选择。随着新能源技术和信息技术的快速发展，可再生能源应用比例将不断提升，化石能源比例不断下降，未来的能源结构将更加生态，人与自然将更加和谐。

（2）互联网能源市场主体多元化

市场主体多元化，是指分布式能源是未来能源的主要生产方式，将孕育众多产能、用能一体的能源市场主体，他们不再依附于大能源公司，有了更多的自主权和更平等的市场地位，从而从根本上改变了市场结构和市场主导权。同时互联网能源是一个开放系统，任何有益于这个生态系统的市场参与者都可以进入，比如集中式产能、储能、资源循环利用、能源输配设施、能源服务等辅助服务单元，都可以成为互联网能源的有益补充。

（3）互联网能源能源商品标准化

能源商品标准化，是指不同品类、不同品质或不同时空之间的能源可以相互转换，价值可以统一度量，这是互联网能源交易的前提。这既需要不同能源在物理层面实现转换，在不同时空间实现输配，同时也需要合理便捷的度量衡来支持结算。比如我要的是热，你多余的是电或气，那就需要物理上的及时转换，并根据能量的不同品质，赋予与其价值相适应的价格。如果我要卖电，对需要电的隔壁邻居和十公里外的客户来说，其价值是不同的，可以是不同的电价。

（4）互联网能源能源物流智能化

能源物流智能化，是指互联网能源需要自由开放、智能高效的能源物流网络，这是互联网能源交易价值实现的物理基础。从物理网络层面来说，管网要互通互联，接口要标准开放，能源可自由接入，同时还需要科学规划、经济高效的储能体系，以提升整个系统的物流效率，降低系统成本。从智能优化层面来说，如此多的多边交易和双向流动，对能源储运系统挑战很大，必须借助智能手段，使其能够根据客户需求变化，优化输配路径，提高效率，降低能源物流成本，这是实现交易的重要基础。

（5）互联网能源能源交易自由

能源交易自由多边化，就是要建立互联网能源的交易平台，各类市场主体可以自由进出，依托透明的信息和统一的能量价值度量衡，平等自主地进行多边交易，并利用智能化的物流系统完成能源的输配。更重要的是，在这个透明的市场里，企业为获得竞争优势，需要不断提高效率和创新，而用户产能用能，既可以成为创新主体，也可以提出合理化建议；同时社交网络的存在，大家分享经验，相互协作，更是加速了整个生态系统的更新换代。既自由竞争，又相互协作，不断推动能源系统效率更优和能源价值的最大化利用。

综上所述，由于能源互联网的建立，必然会形成众多产能、用能一体的市场单元，依托能源物联网和互联网相融合的开放平台，自由平等地进行能源相关产品和服务的多边交易，实现能源系统效率最优和能源价值的最大化利用，形成能源结构生态化、产能、用能一体化、资源配置高效化的全新能源生态系统。

图1 全球各大洲清洁能源分布

2 发展可再生能源，实现能源供给侧结构性改革

2.1 能源互联网的现代能源体系，发展可再生能源实现能源清洁替代

能源互联网是从能源可持续发展的基本理论和观点，分析和解决世界能源问题。其核心是以全球性、历史性、差异性和开放性的立场，提出未来能源发展的总体目标是可持续发展；战略方向是“两个替代”，基本原则是统筹协调，发展趋势是能源供给侧和需求侧的清洁化、电气化、网络化和智能化。

清洁替代是指在能源开发上，以水能、风能、太阳能等清洁能源替代化石能源，实现以清洁能源为主导，从根本上解决人类能源供应面临的资源约束和环境约束问题，推动能源可持续发展。全球各大洲清洁能源分布见图1。

清洁能源取之不尽用之不竭，其中水能理论蕴藏量超过100亿kW，陆地风能理论蕴藏量超过1万亿kW，太阳能理论蕴藏量超过100万亿kW，仅开发5/10 000就可以满足人类社会能源需求。为应对气候变化，到2050年每年化石能源燃烧排放二氧化碳总量必须控制在120亿t以内，化石能源消费量不能超过60亿t标煤。加快清洁替代势在必行，到2050年清洁能源比重需要达到80%。

可再生能源和化石能源具有各自鲜明的特性。

首先在储量变化上，如同里夫金先生所指出的，化石能源油和煤储量逐年在显著减少，几近枯竭；天然气能源则开始呈现减少，尽管天然气能源还可以使用100～200年，但其储量有限，持续减少而最终枯竭。而可再生能源是可以循环产生使用、生生不息，永固存在。

第二是分布的集中程度，化石能源都是集中于开发于某个地点，可再生能源则是分散构成，遍地开花。

第三个特点是对环境的污染问题。油和煤是高污染的，气体能源虽相对属于低碳清洁，但仍属造成环境污染的因素之一；可再生能源则对环境污染为零，属于清洁能源。

第四是能源密度的比较。化石能源便于储存，煤和油输送比较方便，调节容易，气体能源输送灵活、调解灵活；可再生能源的输送要依靠所产生二次能源的形式。显然，电能是最好的输送形式，但电能的储存是很大的难题。

图2 2010～2050年全球终端能源消费结构

图3 清洁能源和化石能源消费变化

2.2 电能替代是全球能源发展的战略方向

电能替代是指在能源消费上，以电能替代煤炭、石油等化石能源的直接消费，提高电能在终端能源中的比重。重点是“以电代煤，以电代油，电从远方来，来的是清洁电”。电能是应用最广的过程性能源，是清洁高效便捷的二次能源，加快利用电能是大势所趋。预计到2050年，全球电能占终端能源消费比重超过50%（见图2）。图3为清洁能源和化石能源消费的变化趋势。

二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源可分为“过程性能源”和“含能体能源”。电能是应用最广的“过程性能源”；柴油、汽油则是应用最广的“含能体能源”。鉴于“过程性能源”不能大量地直接贮存，汽车、轮船、飞机等机动性强的现代交通运输工具无法直接使用从发电厂输出来的电能，只能采用像柴油、汽油这一类“含能体能源”。

过程性能源和含能体能源不能互相替代，各有其应用范围。作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。但作为二次能源的汽油和柴油等几乎完全依靠化石燃料。新的含能体能源--氢能是一种人们期待的新的二次能源。总之，电能作为二次能源，建立智能电网是能源供给侧结构性改革的唯一选择。

实现两个替代,需要构建以电为中心的能源配置体系。由于清洁能源分布不均衡，且发电具有随机性，需要就地转化为电能，融入大电网，才能实现大规模高效率开发利用，所以必须搭建具有全部地区配置能力的新型大电网。

2.3 依据统筹协调基本原则，把握清洁化、电气化、网络化和智能化的发展趋势，实施构建能源互联网的战略重点

里夫金先生从中国哲学（其实包括西方哲学）的平衡的理念提出平衡发展的理念。即人类要从平衡的角度出发，在现代能源体系里体现资源结构（或者说是能源结构）的平衡，即化石能源和可再生能源一定是平衡发展的。大自然赋予人类这些资源，化石能源、可再生能源，我们都能用，关键是怎么用？同样，是分布式能源和集中式能源如何平衡？供需如何平衡？实际上目前的问题是：供给方基本是强势销售，需求方是在这种强势下不得不应用某种能源。而未来的可持续发展就应像里夫金先生所描述的，应该是一个供需互动的情况，即人类在使用能源的同时也在生产能源，能源始终处于可持续发展的动态平衡状态。这就是我们所期待的现代能源体系理念的阐述。

2016年6月10日开幕的北京国际节能与环保博览会上，泛能网首次亮相。新奥展台的城市微缩模型是一座搭建了泛能网的智慧能源城市。在这座“城市”中，天然气、太阳能、气电联产、煤气化生产、微藻生物能源、地热等多种能源生产方式并存，以最佳方式保障整个城市的能源稳定供应。城市中的泛能站，则将天然气、电能转化为汽、电、热等能量，并根据不同消费载体的能源用量、时间段、使用形式等，实现能源的优化补给和调度。而调度、优化、传输、使用、流转等环节，都能在泛能服务平台上一览无余。

泛能网主要通过地下气化采煤技术、气电联产技术和微藻生物吸碳技术等生成清洁煤电、生物柴油和煤制燃气，同时与可再生能源风电和太阳能汇集于储能单元，并通过智能控制平台向用户提供洁净能源。

3 建立智能电网，实现能源智能化、能源交易自由多边化，是建立能源互联网的基础

3.1 智能电网及其具有的6大先进性和优势

智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。智能电网的主要特征包括自愈、激励；包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量；容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。智能电网是能源互联网的基础，其主要组成是智能变电站、配网自动化、储能系统、新能源汽车、分布式能源产能、用能接入系统、用电信息自动采集、处理系统及电能质量监测、大数据系统等。

与现有电网相比，智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点。其先进性和优势主要表现在以下几方面。

（1）具有坚强的电网基础体系和技术支撑体系，能够抵御各类外部干扰和攻击，能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入，电网的坚强性得到巩固和提升。

（2）信息技术、传感器技术、自动控制技术与电网基础设施有机融合，可获取电网的全景信息，及时发现、预见可能发生的故障。故障发生时，电网可以快速隔离故障，实现自我恢复，从而避免大面积停电的发生。

（3）智能电网在柔性交/直流输电、网厂协调、智能调度、电力储能、配电自动化等技术的广泛应用，使电网运行控制更加灵活、经济，并能适应大量分布式电源、微电网及电动汽车充放电设施的接入。

（4）通信、信息和现代管理技术的综合运用，将大大提高电力设备使用效率，降低电能损耗，使电网运行更加经济和高效。

（5）实现实时和非实时信息的高度集成、共享与利用，为运行管理展示全面、完整和精细的电网运营状态图，同时能够提供相应的辅助决策支持、控制实施方案和应对预案。

欧瑞康巴尔查斯已是第五次参加Automechanika Shanghai这一汽车行业的盛会。在汽车制造业不断发展、排放标准日益严格的当下，汽车制造领域的涂层需求也在增加，这无疑为先进的涂层技术带来了更多的机遇和挑战。巴尔查斯的参展创建了良好的供应商与用户之间的沟通平台，在展示自身的同时也加深了其与多级供应商及用户之间的联系。

（6）建立双向互动的服务模式，用户可以实时了解供电能力、电能质量、电价状况和停电信息，合理安排电器使用；电力企业可以获取用户的详细用电信息，为其提供更多的增值服务。

3.2 智能微网的作用

智能微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。作为小型的电力系统，具备完整的发输配电功能，可以实现局部的功率平衡与能量优化，它与带有负荷的分布式发电系统的本质区别在于同时具有并网和独立运行能力。从宏观看，微网则可以认为是配电网中的一个“虚拟”的电源或负荷。

3.3 发展智能电网及智能电网涉及的主要技术领域

（1）智能电网是能源供给侧结构性改革的重要战略

国家电网制定的《坚强智能电网技术标准体系规划》，明确了坚强智能电网技术标准路线图，是世界上首个用于引导智能电网技术发展的纲领性标准。国网公司的规划（2011～2015年）基本建成具有信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，形成以华北、华中、华东为受端，以西北、东北电网为送端的3大同步电网，使电网的资源配置能力、经济运行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。在建的坚强智能电网在全世界还处于起步阶段，国家电网投资人民币5 000亿元，建成连接大型能源基地与主要负荷中心的“三横三纵”的特高压骨干网架，和13个长距离支流输电工程，初步建成世界一流的坚强智能电网。到2015年，国家电网大范围、远距离的输电能力将达到2.5亿kW，每年输送电量1.15万亿kWh，可支撑新增1.45亿kW的清洁能源发电消纳和送出，能够满足超过100万辆电动汽车的使用要求，电网的资源优化配置能力、经济运行效率、安全水平和智能化水平将得到全面提升。在十三五规划期间（2016～2020年）将基本建成坚强智能电网，使电网的资源配置能力、安全水平、运行效率，以及电网与电源、用户之间的互动性显著提高。

智能电网技术主要涉及四个领域：高级量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理。高级量测体系主要作用是授权给用户，使系统同负荷建立起联系，使用户能够支持电网的运行；高级配电运行的核心是在线实时决策指挥，目标是灾变防治，实现大面积连锁故障的预防；高级输电运行的主要作用是强调阻塞管理和降低大规模停运的风险；高级资产管理是在系统中安装大量可以提供系统参数和设备（资产）“健康”状况的高级传感器，并把所收集到的实时信息与资源管理、模拟与仿真等过程集成，改进电网的运行和效率。

上述主要技术领域的关键技术是建立能源互联网的关键，需要加快突破与创新。

4 学习借鉴德国智能电网建设的经验 攻克技术难关

德国在开发利用可再生能源上属于全球领先，为了适应可再生能源的特性，德国制订了切实可行的建立智能电网计划，即“E—Energy”计划。该计划总投资1亿4千万欧元，2009年至2012年4年时间内，在全国6个地点进行智能电网实证实验。同时还进行风力发电和电动汽车实证实验，并对互联网管理电力消费进行检测。

德国的先进经验是联合各大高技术企业，实现技术可靠、市场稳定，达到双赢。德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了“E—Energy”计划。其中西门子公司2014年智能电网年度市场规模达300亿欧元，并计划抢占20%市场份额，每年确保60亿欧元订单。

5 结论

（1）发展智能电网是能源供给侧结构性改革的重要战略。智能电网是电网技术发展的必然趋势。

（2）实现能源供给侧结构性改革必须从能源的供给、生产端入手，以创新产品促进能源科技和产业的发展。从便利化、市场化着眼，鼓励创新和竞争，破除人为垄断与落后，建立能源互联网，实现从结构性提升我国能源的国际竞争力。

（3）建立智能电网，实现能源智能化、能源交易自由多边化，必须发展分布式可再生能源，实现能源供给侧结构性改革。

Energy Supply Side Structural Reform and Energy Internet

Wang Jing
Shanghai Energy Research Association
Shanghai Jiaotong University Engineering Thermal Physics Research Institute

The article is combined with all kinds of problems from currently constructing smart grid and puts forward energy field must-do, which is from supply side and production side. Through liberating productive forces, improving competitiveness, promoting energy science and industry development by creative products. We should focus on convenience and market-oriented and encourage innovation and competition to get rid of artificial monopolies and backwardness, which would upgrade international competitiveness of China’s energy from structural side to build up smart grid and achieve energy intelligence and multilateral liberalization of energytrading. Establishing energy internet as soon as possible is inevitable development of energy supply side structural reform and key to build up energy internet and achieve energy supply side structural reform.

Energy Internet, Energy Supply Side, Renewable Energy, Distributed Power Generation

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.12.001

王经：女，上海交通大学教授，博士生导师，上海市能源研究会秘书长。