构建以能源互联网为支撑的现代能源体系

在探讨能源互联网之前，不妨让我们回顾一下大家熟悉的信息互联网。信息互联网，现在可以说是无处不在，无时不在，应用之广泛，对各行各业的改变和影响之大，一定是当初发明互联网的人所想象不到的。互联网，就是把孤立的计算机连接起来，使得信息可以在联网的计算机上传播和共享，这是互联网的最初的基本形态。当然随着互联网的发展，接入这个网络的不仅仅是传统意义的计算机，而是任何智能计算工具，如手机，工作站，基站，个人电脑，服务器，智能电视等，计算工具的丰富，以及基于这些计算工具和互联网基础设施的丰富的应用，已经彻底的改变了人们的生活。生活在互联网时代的人，如果每天不看手机，恐怕是非常的不舒服甚至于焦虑，互联网已经和正在改变很多的行业，由此诞生了互联网金融，智能制造，电子商务等，改写了金融，制造，流通等领域。现在不用出门，就可以买东西送货到家，在家里就可以和银行互动，以后在家里就可以定制所需物品，用VR进行体验，直接下单到智能工厂，在智能工厂，利用AI和机器人等技术，就可以根据客户的数据，制造出需要的产品来，并且自动配送到你家。这些已经和正在发生的变化，都是互联网高速发展带来的巨大变化。由此，我们很容易联想到能源，能源和互联网结合，会发生什么样的改变呢?杰里米-里夫金在《第三次工业革命》中预言“在即将到来的时代，我们需要创建一个能源互联网，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源，多余的能源则可以与他人共享，就像我们现在在网络上分享信息一样。”

能源不同于其它商品，在人类社会发展到今天，能源的形态，能量的载体，消费方式，已经发生了天翻地覆的变化，从初级能源，如煤炭，石油，天然气，到高级能源形态，电，热。从传统的开采——燃烧——排放模式，到现在的能源生产和消费模式，如太阳能，能够以清洁的方式，收集环境势能，产生电力和热，并且清洁无污染。传统能源结构正在发生一场变革，可再生能源正在替代传统能源成为一种重要的能源形态。与此同时，能源利用和消费方式，如智能电网，智能微网也正在发展，更加高效，智慧的能源消费模式也在形成。那究竟能源互联网是什么一个形态，未来可能的能源体系是什么，笔者以为，未来能源互联网是多种品类的能源形态共存，以可再生能源为主，传统能源为辅，不同能源形式之间可以相互转换，不同能源形态可以自由流动和交易，以系统能源利用效率，排放，经济效益之间的最大平衡和最优为目标的新型能源生产和利用体系。这个描述可能过于抽象，更加具体的阐述是，集中式能源生产单位，如热电厂，水电站，核电站等，和分布式能源单位，清洁能源生产单位，如风电，光伏，天然气等并存，在区域能源消费单位，如工厂，学校，医院，园区，商业，岛屿等内，多个能源形态之间可以相互转换和利用，如电转热，电制冷，热发电，燃气发电，余热供热，废气发电，多品类能源梯级利用，打破了能源的竖井，电，热，气之间可以互相转换，混合供给，使得区域能源网络的系统效率，污染物排放，经济效益达到优化和平衡。基于能源互联网的现代能源体系，通过能源品类相互转换的“能源网关”，电网，气网，热力网之间是互联互通的，整个网络系统的能源利用率，三废排放，经济效益都会优化和提升。构建在能源互联基础上，能源的消费模式，也将发生根本性的变化，电力和其它品类能源，在不同用户，能源生产企业，政府等机构之间可以实现交易，将诞生一些售电公司和能源交易企业，借助于电子商务，淘宝的“电淘”平台，各类能源交易散户可以在平台上进行交易，用户可以在网上像购买普通商品一样购买能源：买电、买天然气、给电动汽车充电。在能源互联网交易平台上，各类交易主体，如家庭，企业，个人等等，都可以在这个平台上进行自由交易。

我们对未来学家杰里米-里夫金的预言来描绘这样一个场景：A家庭，拥有太阳能发电系统，产生的清洁电力，除了供给自己使用以外，多余的电力，储存在蓄电池中并挂在网站上出售。B家庭，需要买电给电动汽车充电，这时候B家庭可以选择在这个平台上，从A家庭购电，在网上确定购电量和购电价格并付款后，A家庭的多余电力，经过国家电网，流向了B家庭，B家庭收到购买的电力后，在网上确认收到的电力数量和交付时间后，整个交易结束。在这个交易过程中，作为公共网络的国家电网可以收取类似于过路费的佣金，就跟现在我们每个人要上网，要交网费一样。交易平台，类似于阿里巴巴可以通过资金的沉淀，来进行资本运营，也可以通过收取开店费，服务费等多种方式盈利。从这个电力交易的个体案例可以看出，能源互联网首先是能源之间要能够互联互通，实现能源的自由流通，类似于建立能源物流渠道，其次是借助目前的信息互联网实现能源的交易，是一个类似于目前电子商务的“虚拟+现实”的结合。目前能源互联网重要的建立能源生产，消费单位之间的互通，互联，好比把计算机连接起来，建立“”能源公路“，有了能源公路后， 才具备了能源交易，流通的基础网络，在此之上才可以建立能源交易门户，诞生现代能源运营公司。

能源互联网生态系统

能源互联网当前有几种典型的应用，初步具备能源互联网的基础架构和特征。第一是分布式太阳能发电，第二是电动汽车充电，第三是智能电网或智能微网。第一种在全球范围内有着广泛的应用，以家庭为单位的分布式太阳能发电，如德国，意大利，西班牙，澳大利亚等。2016年，全球的太阳能发安装规模有望达到270GW以上，其中的大部分就近并入了公共电网。近年来，带储能的分布式太阳能发电在欧美等太阳能起步早的国家中快速发展，在国家强有力补贴政策的支持下，截止2015年，全球的储能累计装机规模已达946.8MW。第二种是电动汽车。电动汽车是以电力驱动，零排放取代传统燃油汽车的一种新的清洁能源消费方式。2016年，Elon.Musk的电动汽车公司Tesla收购光伏分布式发电公司Solarcity建立了从光伏发电到储能的垂直产业链，让新能源和新能源汽车融合发展。Stem与SunPower，GreenChargeNetworks与SunEdison，Sungevity与Sonnen之间进行的合作揭示出了将太阳能和储能结合的这个行业趋势。FirstSolar甚至向为电网规模储能专家Younicos融资5000万美元。从能源互联网的角度分析，这种模式建立了包含能源生产，储存，消费的网络，建立了能源生产到能源消费的渠道。由此也可见看出，储能是能源互联网区别于传统能源网络的重要特征。第三种是智能微网，智能微网。智能微网是以可再生能源，储能为特征，建立供需互动，智慧用能的独立能源网络。智能电网是典型的智能微网，可以独立运行和并网运行。智能微网在整个能源互联网系统中，属于“局域网”，也就是说智能微网具备了能源互联的主要特征，是能源互联网整个大生态系统中的小生态系统。

建立基于能源互联网的现代能源体系，根本上是要改善和解决目前的能源危机，气候变暖，污染排放，减少一次能源的消耗比例，加大清洁能源占比，打破不同能源之间的壁垒，建立起系统的能源供给，消费网络，发挥信息互联网的优势，实现供需互动，智慧用能，实现系统的经济效益，能源利用效率最优化。

现代能源体系是一个完整的生态系统，在这个生态系统中，首先是能源网，能源网包含能源供给者，消费者，储存运(传)输，能源回收利用等。在新的能源网中，打破传统体系结构，不同品类的能源不再是孤立，各成体系，而是相互有联系，相互有影响的混合能源网络，因此其控制、管理方式和传统的能源不同。新型的能源网在控制和管理上不但要做好供需匹配，保证系统的安全稳定运行，更为重要的是要优化和提升系统的能源利用效率，减少能源消耗，降低排放，提升经济效益和效率，提升用户的用能体验。在整个能源互联网价值链顶端的是基于能源网的互联网+应用。其价值实现通过积累“大数据”和“终端用户”而实现，如电力交易平台，碳交易平台，各类能源服务平台等。基于互联网和移动互联网，实现能源服务和交易，是基于能源互联网的现代能源体系重要的特征，是对传统能源体系根本性的变革。前面描述的案例中，A家庭和B家庭，以及国家电网，“电淘”，是在这生态系统中的四个利益方。A，B之间借助于国家电网的公共网络以及“电淘”电子商务平台实现了电力交易，国家电网因为提供了“接入“和”传输“服务，收取了服务费，实现了自己的服务价值。“电淘”因为提供平台，使得A，B家庭可以在这平台上实现交易，可以收取服务费，也实现了自己的价值。这个生态系统越大，用户越多，各类交易越活跃，平台和国家电网的价值实现就越大。除了经济利益以外，从系统效率，能源效率，效益角度来看，A，B家庭从能源的生产端，到能源的消费端，通过电网，快速实现了端到端的能源配置，如果大量的终端用户通过这样的方式实现各取所需，则系统的效率一定比孤立个体交易要高。事实上，孤立个体是没办法实现交易的，只有联网，并且在平台上才可以实现交易，这个案例，也隐含带出了能源的生产方式发生了变革，A家庭的电从哪里来，可能是风力发电机发的电，也可能是太阳能发的电，一定是清洁的能源，除了自发自用以外，多余的电力靠储能电池存储起来，具备了储能系统的电力不再是传统电力的即发即用，可以实现“时空移动”，即多余电力不再是废弃掉，而是可以在另外一个时间，另外一个地点，得到利用，能源的利用效率得到了提升。从这个案例的分析可以看出，基于能源互联网的现代能源体系的重要特征是：清洁，高效，智能，完全体现了人类社会现在的发展理念，符合时代潮流。

2016年9月3日，中国政府在G20杭州峰会期间向联合国秘书长潘基文递交了中国气候变化《巴黎协定》。《巴黎协定》确定全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在2摄氏度之内的目标，并提出为把升温控制在1.5摄氏度之内而努力。新协定还指出，全球将尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。该协定对于中国而言，既是一份责任，也是一个机遇，协定根本上是要鼓励各国走低碳，可持续的发展道路。因此进行以清洁能源为主的能源结构转型和建立以能源互联网为基础的现代能源体系，是中国乃至世界各国在能源转型这条路上的必由选择。我国已经在清洁能源发展方面走在了世界前列，以太阳能，风电为代表的可再生能源装机容量2015年已经位居世界第一，并在快速增长，太阳能发电平价上网可望在2020年以后实现。一旦新能源在价格上市场化后，能源互联网的发展将迎来重大机遇，发挥网络的效率优势，将进一步激发清洁能源的发展，并逼迫传统能源转型，更多的能源形态和能源生产，消费主体将进入能源互联网的生态圈，现代能源体系的价值将得到极大的发展和体现，最终走出一条符合中国国情，具有中国特色的现代能源发展之路。