無論是全球能源互聯(lián)網(wǎng)還是我國的能源互聯(lián)網(wǎng),都是解決當(dāng)前及未來重大能源問題的關(guān)鍵。它們雖然在實施范圍、業(yè)務(wù)界面、運營模式等方面各有側(cè)重,但是,我們認(rèn)為兩者所涉及的核心理念具有一致性:都基于多元能源的融合,都聚焦“源—網(wǎng)—荷—儲”多環(huán)節(jié)的協(xié)同,都擁有進化演變的過程,都為“一帶一路”戰(zhàn)略和我國重大能源戰(zhàn)略提供支撐。
能源互聯(lián)網(wǎng)——未來能源系統(tǒng)的新形態(tài)
隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展,能源生產(chǎn)和消費不斷增長,傳統(tǒng)化石能源的規(guī)?;_發(fā)和利用導(dǎo)致了環(huán)境污染、氣候變暖等問題,對可持續(xù)發(fā)展提出了重大挑戰(zhàn),建立在傳統(tǒng)化石能源基礎(chǔ)上的能源生產(chǎn)和消費方式面臨著重大困難。而當(dāng)前可再生能源的開發(fā)利用又面臨著成本、技術(shù)、市場機制等多方面的問題,發(fā)展遭遇瓶頸。因此,如何樹立系統(tǒng)性思維理念,從能源的技術(shù)、生產(chǎn)、消費、體制等方面同時著手,從根本上改變能源利用方式,從而構(gòu)建新型能源供用體系,是當(dāng)前亟需考慮和解決的關(guān)鍵。
在可再生能源技術(shù)、通信技術(shù)以及自動控制技術(shù)快速發(fā)展的帶動下,一種以電力系統(tǒng)為核心、集中式以及分布式可再生能源為主要能量單元,依托實時高速的雙向信息數(shù)據(jù)交互技術(shù),涵蓋電力、煤炭、石油、天然氣以及公路和鐵路運輸?shù)榷囝愋?、多形態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的新型能源供用生態(tài)體系,即“能源互聯(lián)網(wǎng)”的基本構(gòu)想被提出?!蛾P(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出:能源互聯(lián)網(wǎng)是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)。其目標(biāo)是要構(gòu)建一個以電力系統(tǒng)為核心與紐帶,多類型能源網(wǎng)絡(luò)和交通運輸網(wǎng)絡(luò)高度整合,能量—信息—經(jīng)濟三元驅(qū)動的能源供用生態(tài)系統(tǒng),從而實現(xiàn)能源生態(tài)圈的智能自洽、平等開放、綠色低碳、安全高效和可持續(xù)發(fā)展。
在“能源互聯(lián)”背景下,傳統(tǒng)的以生產(chǎn)順應(yīng)需求的能源供給模式將被顛覆,處于能源互聯(lián)網(wǎng)中的各個主體都將變?yōu)榧婢呱a(chǎn)者和消費者特征的多屬性主體,互聯(lián)共享將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心價值觀,而“橫向多元能源互補,縱向源—網(wǎng)—荷—儲協(xié)調(diào)”是能源互聯(lián)網(wǎng)的基本特征。
橫向多元能源互補。橫向多元能源互補是從電力系統(tǒng)“源—源互補”的理念衍生而來,能源互聯(lián)網(wǎng)中的橫向多源互補是指電力系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、天然氣供應(yīng)系統(tǒng)等多種能源資源之間的互補協(xié)調(diào),突出強調(diào)各類能源之間的可替代性,用戶不僅可以在其中任意選擇不同能源,也可自由選擇能源資源的取用方式。
縱向“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)。縱向“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)是從電力系統(tǒng)“源—網(wǎng)協(xié)調(diào)”和“網(wǎng)—荷—儲互動”的理念中衍生而來。在能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,“源—網(wǎng)—荷—儲”的縱向協(xié)調(diào)主要體現(xiàn)在兩個方面:一是通過多種能量轉(zhuǎn)換技術(shù)及信息流、能量流交互技術(shù),實現(xiàn)能源資源的開發(fā)利用和資源運輸網(wǎng)絡(luò)、能量傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的相互協(xié)調(diào);二是將用戶的多種用能需求統(tǒng)一為一個整體,使電力需求側(cè)管理進一步擴大成為全能源領(lǐng)域的綜合用能管理,將廣義需求側(cè)資源在促進清潔能源消納、保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面的作用進一步放大。
按照目前理解,能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)建多能源系統(tǒng),具有多元融合的特性。其多元特性主要體現(xiàn)在兩個維度:一是能源種類和系統(tǒng)的多元化,二是用能方式的多元化。
能源種類和系統(tǒng)的多元化。在能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的“源—網(wǎng)—荷—儲”被賦予了更豐富的內(nèi)涵:“源”包括石油、電力、天然氣等多種能源資源;“網(wǎng)”包括電網(wǎng)、石油管網(wǎng)、供熱網(wǎng)等多種資源網(wǎng)絡(luò);“荷”不僅包括電力負荷,還有用戶的多種能源需求;“儲”則主要指能源資源的多種倉儲設(shè)施及儲備方法。
用能方式的多元化。能源互聯(lián)網(wǎng)的第二個多元特性體現(xiàn)在可再生能源的利用方式上。能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的廣域性和包容性要求其必須實現(xiàn)兩個平衡:集中式的整體平衡和分散式的微平衡。兩種平衡的作用單元是不一樣的。集中式的整體平衡側(cè)重于全系統(tǒng)的能源資源優(yōu)化配置,解決系統(tǒng)廣域性帶來的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間多能調(diào)度問題,從能源利用方式角度來說,一般采用可再生能源集中式發(fā)電技術(shù);分散式的微平衡側(cè)重于區(qū)域系統(tǒng)的能源內(nèi)部均衡,解決系統(tǒng)包容性帶來的單元網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部多能源協(xié)同調(diào)度問題,從能源利用方式角度來說,一般采用可再生能源分布式發(fā)電技術(shù)。
總體而言,能源互聯(lián)網(wǎng)是未來能源系統(tǒng)的重要表現(xiàn)形式,在能源互聯(lián)網(wǎng)新形態(tài)下,互聯(lián)共享將成為新型能源體系中的核心價值觀。能源系統(tǒng)供應(yīng)側(cè)、傳輸側(cè)和需求側(cè)的各個主體都既可能是生產(chǎn)者,又可能是消費者,能源系統(tǒng)“橫向多源互補,縱向源—網(wǎng)—荷—儲協(xié)調(diào)”的形態(tài)特征將不斷發(fā)展和深化。構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)將推動一系列新技術(shù)、新商業(yè)模式的發(fā)展,進而實現(xiàn)能源的清潔、高效、安全、便捷、可持續(xù)利用,促進能源系統(tǒng)新形態(tài)轉(zhuǎn)型。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)——未來能源系統(tǒng)的大系統(tǒng)形態(tài)
全球變暖、化石能源的減少是世界各國面臨的共同問題,而能源消費總量和儲量的東西部差異,使得我國面臨的各種能源問題更加復(fù)雜、更加多樣、更加突出。因此,能源系統(tǒng)的未來形態(tài)必須向著規(guī)?;?、高效化、清潔化發(fā)展。作為能源互聯(lián)網(wǎng)的宏觀表現(xiàn)形式,全球能源互聯(lián)網(wǎng)是由跨洲、跨國骨干網(wǎng)架和各國各電壓等級電網(wǎng)構(gòu)成,連接“一極一道”(北極、赤道)大型能源基地,適應(yīng)各種集中式、分布式電源,能夠?qū)L(fēng)能、太陽能、海洋能等可再生能源輸送到各類用戶,是服務(wù)范圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺,是解決全球能源發(fā)展問題的重要技術(shù),是未來能源系統(tǒng)的大系統(tǒng)形態(tài)。
2015年9月26日,習(xí)近平總書記在聯(lián)大發(fā)展峰會上發(fā)表重要講話,倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求,讓全世界認(rèn)識到了全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要性。全球能源互聯(lián)網(wǎng)作為能源大規(guī)模遠距離輸送的重要手段和技術(shù),對于緩解環(huán)境壓力、解決清潔能源消納難題、促進能源資源在大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置具有十分重要的戰(zhàn)略價值和實際意義。
要構(gòu)建適合全球政治格局、能源分布情況以及經(jīng)濟社會發(fā)展需求的全球能源互聯(lián)網(wǎng),就要以問題為導(dǎo)向開展相關(guān)工作,應(yīng)該首先明確全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)定位。
第一,全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)要能夠推動國際能源合作和能源分布格局。一方面,全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及的區(qū)域十分廣泛,而且從全球范圍看,可再生能源與能源消費存在著一定逆向分布的格局特征,全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對多能源資源大規(guī)模、遠距離的優(yōu)化配置。另一方面,全球能源的互聯(lián)必然涉及到多個政治主體,如何通過有效的合作機制實現(xiàn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),并保證各個國家/地區(qū)的合理利益,是全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中必須考慮的重點問題。全球能源互聯(lián)網(wǎng)作為一個系統(tǒng),在建設(shè)運營過程中應(yīng)以推動和實現(xiàn)國際能源合作為基本前提,有安排、有統(tǒng)籌、有規(guī)劃地推進合作建設(shè)工作,切忌各方自我行事、缺乏組織和配合。
第二,全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)要以電力互聯(lián)為主要形態(tài)。能源互聯(lián)網(wǎng)是各類型能源網(wǎng)絡(luò)以及公路、鐵路等交通運輸網(wǎng)絡(luò)的多層耦合,一次能源通過轉(zhuǎn)化成電能方便被人們利用,電力所具有的高效、快速的傳輸性質(zhì)以及較高的能源轉(zhuǎn)化效率,使其能夠很好地實現(xiàn)遠距離、大規(guī)模輸送,全球的能源互聯(lián)將以電力互聯(lián)為主要形態(tài)實現(xiàn)。智能電網(wǎng)技術(shù)、特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展和實踐能夠為全球的電力互聯(lián)提供有力的技術(shù)支持,目前俄羅斯通過3條交流線路和1條直流線路將遠東和西伯利亞發(fā)電基地的電能輸送到中國,中國通過4條交流線路向蒙古國送電,吉爾吉斯斯坦通過2條交流線路向中國送電。此外,我國南方電網(wǎng)還與大湄公河次區(qū)域的越南、緬甸、老撾等國實現(xiàn)了電網(wǎng)互聯(lián),我國與周邊國家的跨國輸電實踐,為下一階段全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。
第三,全球能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)要實現(xiàn)能源領(lǐng)域商業(yè)模式的創(chuàng)新變革。目前,由于成本沒有競爭優(yōu)勢,對于可再生能源的利用,多數(shù)國家和地區(qū)還是依靠國家補貼的形式來維持。但隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推進,可再生能源在整個系統(tǒng)中的比例將持續(xù)提高,單純依靠補貼模式是無法實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的。一方面,需要通過技術(shù)革新來降低可再生能源的綜合利用成本;另一方面,要構(gòu)建創(chuàng)新商業(yè)模式,用市場的力量來提升可再生能源的競爭力。但是,目前無論是人們的意識還是政府政策的導(dǎo)向,對于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)形態(tài)都重視不足,基本處于空白狀態(tài)。在實現(xiàn)國際、洲際的電力物理聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上,需要切實加強各國在能源電力領(lǐng)域的合作,探索提出跨國、跨洲電力交易的基本模式并試點交易,為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的實際應(yīng)用奠定商業(yè)模式基礎(chǔ)。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展演化階段展望
全球能源互聯(lián)網(wǎng)是一項牽涉面極廣的歷史性工程。根據(jù)目前的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢,我們認(rèn)為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)至少還需要經(jīng)歷三個演化階段。
演化階段1:區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)階段
該階段主要是指各個國家和地區(qū)利用技術(shù)革新和模式創(chuàng)新,實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)全球能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立完善的時間段。聚焦到中國來看,本階段是要初步實現(xiàn)全國能源聯(lián)網(wǎng),處理好資源優(yōu)化配置的物理支撐和市場支撐的協(xié)調(diào)問題,加快推進域內(nèi)可再生能源開發(fā)利用和國內(nèi)能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通,大幅提高能源網(wǎng)絡(luò)的資源配置效率和智能化水平。
根據(jù)《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》的規(guī)劃,以及當(dāng)前國內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進程,該階段又可劃分為三個“小階段”:一是2016~2018年,該階段要初步建立能源互聯(lián)網(wǎng)市場機制和市場體系,探索商業(yè)形態(tài)和發(fā)展模式;解決域內(nèi)能源互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備,初步建成能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系;開展多類型的試點示范項目建設(shè)。二是2019~2025年,該階段要初步建成能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系,形成經(jīng)濟增長新的驅(qū)動力;建成較為完善的能源互聯(lián)網(wǎng)市場機制和市場體系,形成相對成熟的商業(yè)形態(tài)和發(fā)展模式;形成較為完備的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系,結(jié)合“一帶一路”戰(zhàn)略實現(xiàn)國際化,引領(lǐng)世界能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。三是2026~2030年,該階段要建成較為完善的能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系,形成成熟的市場機制和商業(yè)模式;實現(xiàn)創(chuàng)新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系的國際化;初步構(gòu)建“一帶一路”地區(qū)的能源互聯(lián)網(wǎng)框架,有意識的加強與周邊國家之間的電網(wǎng)互聯(lián)。
演化階段2:洲內(nèi)全球能源互聯(lián)網(wǎng)階段
該階段的發(fā)展重點是加強各洲主要國家之間的電網(wǎng)互聯(lián),形成洲內(nèi)全球能源互聯(lián)網(wǎng),并探索跨洲聯(lián)網(wǎng)和能源輸送。聚焦到中國來看,本階段中國區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)要在演化階段1的基礎(chǔ)上,進一步加強與洲內(nèi)各國特別是“一帶一路”沿線國家建立相對完善的能源互聯(lián)體系,實現(xiàn)可再生能源的洲內(nèi)調(diào)配、跨國共享,推動洲內(nèi)可再生能源的大規(guī)模、大范圍、高效率優(yōu)化配置。
演化階段3:全球能源互聯(lián)網(wǎng)階段
該階段的發(fā)展重點是強化跨洲聯(lián)網(wǎng)和全球性能源輸送,開發(fā)“一極一道”能源基地,逐步形成全球互聯(lián)的基本格局。該階段將形成比較完善的組織機制和運行機制,建立多層級的調(diào)控體系,并建立全球化的能源與電力交易市場。
能源互聯(lián)網(wǎng)支撐“一帶一路”建設(shè)
加強沿線各國在能源領(lǐng)域的合作是“一帶一路”建設(shè)任務(wù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著先進智能電網(wǎng)技術(shù)和特高壓遠距離輸電技術(shù)的不斷進步,能源互聯(lián)網(wǎng)乃至全球能源互聯(lián)的實現(xiàn)將為“一帶一路”沿線各國的能源合作提供有力支撐。發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng),對“一帶一路”建設(shè)的支撐作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
一是全球能源互聯(lián),能夠?qū)ⅰ耙粠б宦贰毖鼐€國家和地區(qū)的煤、油、水、風(fēng)、光等各類能源轉(zhuǎn)化為電能并遠距離傳輸,通過各類能源資源大范圍內(nèi)的互補利用實現(xiàn)整個能源大系統(tǒng)效率的提升;二是能源互聯(lián)網(wǎng)包含能源網(wǎng)、通信網(wǎng)和交通運輸網(wǎng)大規(guī)模、大范圍的互聯(lián)互通,發(fā)展全球能源互聯(lián)網(wǎng)能夠帶動一大批戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,強化“一帶一路”沿線各國在能源及相關(guān)領(lǐng)域的合作;三是全球能源互聯(lián)網(wǎng)以大范圍的智能互聯(lián)手段促進新能源消納,是解決氣候變化等問題的“中國方案”,能夠促進“一帶一路”沿線各國可持續(xù)發(fā)展的順利實現(xiàn);四是電網(wǎng)的互聯(lián)互通,能夠通過“一帶一路”沿線各國能源資源的互補利用實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟性的提升,進而降低沿線各國用電成本,促進“一帶一路”沿線各國工業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)企業(yè)的繁榮發(fā)展。
無論是全球能源互聯(lián)網(wǎng)還是我國的能源互聯(lián)網(wǎng),都是解決當(dāng)前及未來重大能源問題的關(guān)鍵。它們雖然在實施范圍、業(yè)務(wù)界面、運營模式等方面各有側(cè)重,但是,我們認(rèn)為兩者所涉及的核心理念具有一致性:都基于多元能源的融合,都聚焦“源—網(wǎng)—荷—儲”多環(huán)節(jié)的協(xié)同,都擁有進化演變的過程,都為“一帶一路”戰(zhàn)略和我國重大能源戰(zhàn)略提供支撐??梢哉f,能源互聯(lián)網(wǎng)是全球能源互聯(lián)網(wǎng)在我國的具體表現(xiàn)和發(fā)展,也是全球能源互聯(lián)網(wǎng)在物理層、信息層的重要組成部分;全球能源互聯(lián)網(wǎng)則是能源互聯(lián)網(wǎng)在地域、系統(tǒng)聯(lián)接、信息互動響應(yīng)等方面更為全面的表現(xiàn)形態(tài)。兩者相輔相成,相互促進,共同支撐“一帶一路”在能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作。