聂天琪 杨淑霞

【关键词】能源互联网;节能减排;清洁

能源是人类赖以生存的基础，但是化石燃料的燃烧会产生有害气体，污染环境。近些年，环境污染问题日益受到人们的重视。习近平主席提出，中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这意味着中国将用最短的时间完成全球最高碳排放強度降幅。能源互联网则是实现中国“双碳”目标的重要途径。能源互联网是以智能电网为核心，可再生能源为主要一次能源、与天然气网络、供热/冷网络等多能源网以及交通网等紧密耦合，以互联网前沿信息技术为基础形成的能源互联共享网络。能源互联网通过构建综合能源系统能够提高能源使用效率，促进可再生能源消纳，对缓解我国资源紧张，减轻污染排放有重要意义。

能源互联网主要由电力系统、天然气网、交通网和信息网组成，基本架构如图1所示，其中绿色、红色和蓝色箭头分别表示信息流，能量流和交通流[1]。电力系统控制网络是能源互联网的核心，也是各种能源互相转化的枢纽，通过可再生能源发电技术实现与风、光等大量分布式可再生清洁能源的耦合;通过天然气发电与电转气技术（P2G）等实现与天然气系统的耦合;热能作为燃气发电的主要副产品，通过冷热电联产系统可以实现电力系统与供热、供冷网络等其他二次能源网络的耦合，为用户供电的同时也可以供热供冷。其次，电动汽车通过充电桩可以与电力系统相互影响，实现了交通网络与电力系统的耦合。最后，能源互联网内的各种设备，都需要通过信息网络进行各个系统之间的协调与控制，维持整个能源互联网的稳定运行。

能源互联网主要是在智能电网的基础上，依托互联网等先进技术，同其他能源网耦合在一起，加大清洁能源的利用，减少了化石能源的消耗，提升综合能源利用效率的同时减少了污染物排放。本文基于能源互联网的构架，按照能源的生产环节，输送环节和最终的能源消费环节将能源互联网分成能源供给侧，能源输送侧和用户侧，分别分析能源互联网的减排机理。

（一）能源供给侧的减排。主要为清洁能源发电对传统火力发电的替代以及冷热电联供技术的应用。清洁能源在开发和使用的过程中不产生或者产生极少污染物，对保护环境起到很重要的作用。可再生能源和天然气是能源互联网使用的主要一次清洁能源，通过可再生能源发电和天然气发电来替代煤炭的消耗，减少污染物的排放。同时也促进了可再生能源的消纳，避免了能源的浪费。

冷热电联供（CCHP）系统通过燃烧天然气发电，满足用户用电需求，同时发电产生的废气进入热回收装置和制冷机进一步利用，供给用户热能和冷能，实现电、热、冷天然气多种能源互济。冷热电联供技术的发展一是可以优化系统的供能结构，减少一次能源的消耗;二是可以通过能量梯级利用，大幅提高能源使用效率，从而促进节能减排，有利于社会可持续发展。

（二）能源输送侧的减排。能源互联网中一部分分布式电源发电与用电负荷接近，这使得供电距离大幅减短，降低了输电线损。对于远距离发电，可以通过特高压交直流输电网输电。远距离特高压电网，提高了电压运行等级，既简化了电网结构，又可以实现能量远距离低耗大容量传输。通过能源输送效率的提高，促进了能源互联网节能减排的能力。还有一部分是近距离发电。一些用户与分布式发电电源的距离相近，自发自用，避免了能源远距离的传输，也就避免了输电线损，也会对能源互联网的减排起到积极作用。

（三）能源用户侧的减排。主要方法包括实行电力需求侧响应、电动汽车和燃气汽车的推广。需求响应的核心就是利用市场机制引导消费者传统用能习惯的改变，主要包括价格型和激励型两种模式[2]，如图2所示。基于价格的需求响应是指通过制定差异电价，用户会主动根据电价的变化调整各时段的用电量，比如分时电价、实时电价和尖峰电价。当采用价格型需求响应时，供电局制定一天各时段不同的电价向居民公布，通常会在用电低谷期制定相对较低的电价，在中午或者傍晚用电高峰时制定相对较高的电价。通过价格刺激电力消费者主动将高峰期的用电量转移一部分到低谷期，这样电力消费者既可以得到经济上的节省，对电力系统来说，也会降低电力峰谷差，平缓电力曲线的波动，提升了电力系统运行的稳定性。同时价格型需求响应也会促进用户节约用电，提升人们节能节电意识，改变传统的用电习惯。

基于激励的需求响应是指采用奖励的方式来引导用户参与负荷削减项目，用户愿意以中断电力使用来换取经济激励。常用的方式有直接负荷控制，可中断负荷和紧急负荷响应等[3-4]。同时，需求响应的实施离不开智能电表的使用，智能电表在能源互联网中的广泛应用使得用电信息透明化，实现用户总体电力需求的下降。总之，需求响应可以实现电力系统削峰填谷、增加可再生能源消纳，提高电力系统稳定性，减少用户用电，改变用户用能方式，提高能源利用率，最终实现节能减排。

能源互联网支持大量电动汽车广泛接入，与普通燃油汽车相比，电动汽车可以实现零路面排放。电动汽车以电代替汽油，减少了大量汽车尾气排放。随着天然气发动机技术的进步，天然气汽车的出现正逐步实现以气代油，燃烧天然气产生的污染亦是远小于石油柴油产生的污染。电动汽车和燃气汽车的使用也直接减少了污染物排放，促进了能源互联网的节能减排。

能源互联网可以实现节能减排的核心在于清洁能源的替代和电能的替代，增加了可再生能源的使用以及能源之间耦合紧密，提高了整体用能效率，调整了传统的能源结构。未来还应大力发展能源互联网，进一步研究先进的发电、储能等技术，构建能源互联网新的商业模式，加速推动能源行业的清洁发展，促进“双碳”目标的实现。总的来说，能源互联网对环境的影响和效益都是巨大的。