能源互联网将带来颠覆性变革

■文 /董 鹏 杨 光 张丽娜

能源互联网将是第四次工业革命的核心之一，是未来能源行业发展的方向。发展能源互联网将有助于构筑能源发展新格局，激发经济增长新活力，更是攻克全球气候问题的利剑之一。能源互联网是能源领域与自动控制、信息处理、网络通信等领域深度融合的产物，是以电力网络、热力网络、天然气网络及交通网络等复杂网络为物理实体，以能源技术、先进控制技术、智能优化技术及信息处理技术等为实施手段的一种新型开放式能源生态系统，可以实现对可再生能源的高效利用。能源互联网在两个方向上有着不同的作用：横向上，它能够实现不同类型能源的相互补充；纵向上，它能够实现能源开发、生产、传输、分配、存储和消费即“源—网—荷—储”之间的协调，同时也将影响能源交易和融资等模式。能源与互联网的结合，不是给每台发电机、每个用电户安一个IP地址就叫能源互联网，也不是利用互联网进行电力调度就叫能源互联网，而是利用无处不在的互联网，使能源像一般消费品那样进行自由交易。这对于调整我国能源结构、提升能源综合效率、形成新的经济增长点等有重要意义。

能源互联网大发展

当前，在全球新一轮科技革命和产业变革中，互联网、先进信息技术与能源产业的深度融合，正在让能源行业不断进行变革。2017年2月，全球能源互联网发展合作组织发布了《全球能源互联网发展战略白皮书》，提出分为国内互联、洲内互联和洲际互联三个阶段构建全球能源互联网的路线图。事实上，如果按照全球能源互联网的设想推进，全世界的累计投资将超过50万亿美元。未来10年，在能源互联网建设上，中国每年的投资将达到2万亿元人民币，足以让中国的GDP增长超过1.5%。

从现在起到21世纪中期是构建全球能源互联网的关键时期，2020年前为国内互联阶段，重点加快各国清洁能源开发和国内电网互联建设；2030年前为洲内互联阶段，重点推动洲内大型清洁能源基地开发和电网跨国互联；2050年前为洲际互联阶段，重点开发“一极一道”（北极、赤道）能源基地和推动电网跨洲互联，基本建成全球能源互联网。欧盟、美国和中国相继提出，到2050年实现可再生能源在能源供给中占100%、80%和60%～70%的目标。我国能源互联网将分2个阶段渐次推进，先期开展试点示范的模式，后续进行推广应用。

资本的大量流入从侧面印证了能源互联网示范项目受到了青睐。《2018年中国能源互联网市场价值链与商业模式分析报告》显示，2018年，能源互联网试点示范工作将带动超过400亿元的投资，拉动储能、智能电网等相关设备的发展。2017年12月，埃森哲公司在报告中称，到2020年中国能源互联网的总市场规模将超过9 400亿美元。未来3年，最具颠覆性的市场变化是能源电力行业的价值增长点的表现方式，将从传统产品销售转向以数字化为基础的能源互联网服务。随着能源消费者用能习惯的转变和区域性、分布式可再生能源解决方案的成熟，传统的大跨度集中供能方式将受到分布式能源就地产销的冲击。预计到2030年，中国新能源企业的增长能力和市场份额都将超过传统能源企业，而能源服务科技企业、新能源企业和跨界企业，也将凭借能源互联网领域带来的新增长点迅速崛起，甚至赶超传统油气企业。

目前，我国能源互联网项目发展势头越来越猛。2017年11月，南方电网综合能源服务商转型和产业发展现场研讨会在广州召开，南方电网的综合能源服务业务开始提速。2018年该电网将能源互联网的核心业务之一，即综合能源服务作为企业的重点发展方向。此外，国家电投、京能集团、延长石油、协和新能源、爱康、泰豪、金风科技、协鑫、中民新能、奥德等国有企业与民营企业的能源互联网试点正热火朝天地展开，这使得能源互联网发展的企业支持力度得到了全方位的显著增强。此前，国家能源局公布了56个首批“互联网＋”智慧能源示范项目，这意味着能源互联网试点建设已正式启动。据国家能源局估计，能源互联网试点示范的实施将带动超过400亿元的投资。这一庞大的市场正引得各大企业摩拳擦掌。

能源行业面临的挑战

当前，全球能源发展面临资源紧张、环境污染和气候变化三大难题，我国能源发展也面临诸多挑战。清洁电源装机规模仍有待提高，煤炭、电力、石油、天然气、新能源和可再生能源等领域的价格改革仍有待实现市场化，关键技术仍有待突破，能源和互联网也有待深度融合。目前，我国能源互联网发展面临的主要问题如下：

一是能源粗放开发，尚未能较好地利用起来。我国单位能耗高于全球平均水平，而在能源更替之后我们还是处于煤炭时代。在排名前十位的能源消费国中，我国的煤炭比重最高，还没有进入油气时代；能源结构不合理，传统能源产能过剩、可再生能源发展不足、能源系统整体运行效率不高等问题制约着经济发展。同时，我国能源分布不均及与需求分布不匹配，也制约了能源综合利用效率的提升。另外，现在对大数据的分析利用虽存在于能源行业，但其数据利用程度却远远不足，对能源行业缺乏充分完整的认识。

二是能源行业所有制结构单一，主要以国有经济为主。成本缺少竞争力，产品思维单一，用户体验欠佳，同时缺少协同，管理效率不高。能源行业产业集中度过高，抑制了竞争，造成价格机制失灵和供求关系失衡。传统国有企业存在很多弊端，如大而全、小而全、“吃大锅饭”、效率不高及缺少自我约束机制等，能源流通目前主要靠国营贸易和特许经营的渠道。可再生能源的开发和利用面临成本、技术、市场机制等因素的制约，“弃风、弃光、弃水”的现象明显，发展遭遇瓶颈。在能量流方面，能量的储存、高效运输技术也远远达不到可以在较大范围内普及能源互联网的要求。

三是有关部门行政干预较多，价格杠杆失灵。当前，能源互联网没有得到充分发展的主要原因，是制度安排上尚不具备辅助发展的条件。有关部门对能源企业的管理仍是以指标控制、行政审批为主。这些问题的存在，使能源在国民经济中仍然是一种特殊商品，消费者缺少选择权。我国现有的能源制度使得能源和互联网的衔接存在问题，当前的能源系统由按不同类型能源划分的、相对独立的多个行业组成。传统能源技术的应用往往局限于某种具体能源，很难应用于其他类型的能源。每个行业通过自身的规划、建设、投资和运营来确保该能源品种的供需平衡。当前电、热、气等各种形式的能源系统在规划、运行等各方面几乎都是保持独立的，未来要实现“横向突破”是一种趋势。

四是信息保密性面临挑战，存在安全隐患。对于能源数据的保密性而言，数字经济其实也是信任经济，如果无法建立起信任机制，则未来数据发挥的作用将大打折扣。互联网的优势是信息共享和快捷方便的操控与传输，该优势也会使病毒、木马的破坏性无限扩大，造成信息安全方面的隐患。鉴于全球能源互联网涵盖范围、所需资金、涉及信息的广阔性、庞大性及多样性，一旦遭遇安全问题，损失是不可估量的，病毒的多变性、传播迅速性和破坏性更增加了管理、预防的难度，这是目前全球能源互联网安全建设的明显困难之一。

全方位推动能源革命

如何让能源互联网找到一条突围之路，实现能源从业者对能源互联网的愿景，关键是让能源回归商品属性。具体来说，就是要降低准入门槛，允许多种所有制的市场主体从事能源供给、流通业务。对能源领域中的网络型垄断行业，实行“网运分开”、放开竞争性业务的改革，形成能源供给和能源消费之间多买多卖的市场格局。具体来说如下：

第一，突破技术瓶颈，以技术推动产业。能源互联网可以打破不同类型能源之间的界限，实现各种能源在微观层面的自平衡和广域的联动平衡。这就对相关信息和设备提出了高度智能化和精确化的要求。一方面，这将推动能源技术体系本身的变革，催生跨领域的能源系统规划、控制、运行和安全等技术。另一方面，能源互联网的构建将促进能源产业链各个环节的技术开发，也将推动能源技术与信息通信技术体系融合，进而推动能源行业基础技术的创新发展，推动广域电力网络互联技术、多能源融合与储能技术、能源路由器技术、用户侧自动响应技术等的创新和应用，从而推动和支撑能源技术革命。

第二，变革组织方式，实现多源协同。能源互联网能打破原先相对独立的不同类型能源的壁垒，在先进信息技术的基础上，形成以电力系统为核心、多种类型能源网络和多种形式交通运输网络高度整合的新型能源供给利用体系。多源互补、综合管理，产生多源的协同效应，实现各种形式的能源从生产到消费的高效性和便捷性转换，能源互联网带来的“横向突破”和“纵向突破”将打破现有各种形式能源的“条条框框”，实现能源在固有组织方式上的突破。彻底打破能源交易流通的行政垄断和行业垄断的体制，放开能源供销价格，取消对能源价格与产量的计划管理，让能源市场在此充分发育。只有市场化改革到位，能源才能利用价格机制灵活地调节供给和需求，降低用能成本，尤其是用电、用油、用气成本；减少能源粗放利用，从根本上解决“弃风、弃光、弃水”问题。能源互联网不仅是复杂的物理系统，而且是复杂的经济系统，市场机制建设是能源行业高效发展的关键。市场机制变革要求政策法规、监管体系等能源体制做出相应的变革，有效化解能源市场发展中的各种风险，推动能源市场健康发展。构建开放、公平、高效的市场机制，将为能源互联网实现“平等开放、广泛互联”提供基本保障，新技术、新理念也将推动能源互联网向这一目标发展。

第三，革新能源生产。能源市场的供求信息、价格信号和产业政策，可以引导市场主体在自主供需平衡基础上与其他主体进行能源交易，推动整个能源互联网中的市场主体、交易模式、产品类型发生变革，提高可再生能源在我国能源结构中的比重，推进能源体系清洁化和低碳化，从而优化我国的能源结构。能源互联网将打破这种界限，推动不同类型的能源协调互补，改变能源的生产方式、供应体系和发展模式。一方面，通过互联互通，能源互联网可以增强能源生产、传输、存储、分配等各个环节的灵活性，推动可再生能源开发设备和移动能量存储设备的规模化、经济化应用，有效改善能源生产和供应模式，提高可再生能源比重。另一方面，能源生产和供应将从原先的单一模式转向多元模式，除了产品种类和业务结构更加丰富，还将形成新的市场主体，它们将从事数据分析、平台服务、风险评估、后勤保障等创新业务。

第四，推动能源消费方式转变。能源互联网通过市场价格与供需信息的实时互动，实现供给与需求实时化、智能化匹配，最大限度地提高市场效率，降低无谓损失，并有效改善消费者的用能行为和消费方式。供给需求双侧互动，互相促进：一方面，能源互联网中的市场主体更加多元、产品种类更加丰富，消费者的选择更加广泛，能源服务水平显著提高；消费者也能通过各种智能化终端设备和信息技术获得更加丰富的信息，根据市场价格自主选择使用哪一种能源。另一方面，智能化用能辅助工具的广泛使用，能全面、实时监测系统内能源的供给和消耗情况，并据此做出及时的反馈和调整，从而提高能源利用效率，优化系统运行状态。

第五，积极通过产业联盟等方式建立健全标准体系。目前，我国能源互联网的发展主要集中在用户侧，特别是在试点阶段，重点是探索区域级的方案和模式。确保多利益主体参与、多重设备互联、多类能源互补运行的前提是建立规范、可操作的技术标准体系。由于配用电侧的发展一直是我国电网发展的薄弱环节，设备设施水平参差不齐，许多标准不通用、不兼容。因此，积极推动形成政府主导、各方参与、合作共赢的产业联盟，建立健全标准体系，将为市场化、规模化发展奠定坚实基础，从而占据发展的主动地位。

能源互联网发展具备良好的基础，发展契机已然到来。在很大程度上，能源互联网发展进程取决于清洁发电和用电技术、特高压和智能电网技术、先进储能技术、电网控制技术、大数据技术、综合能源服务等各项技术的研发水平及合力驱策作用。

总之，当前我国政策、技术、资本、人才已聚成合力，能源互联网迎来发展风口。未来应从变革组织方式、营造市场环境、突破关键技术和唤醒互联网精神等方面着手，加快推进能源互联网建设，实现绿色低碳发展。为此，我们建议下一步应该抓住改革契机，借鉴国际能源互联网行业的先行推进经验，积极鼓励各类主体对能源互联网的新技术和新模式进行探索尝试，走中国互联网与能源融合的创新之路。此外，我国应树立系统思维，从能源技术、生产、消费、体制等多方面入手，改变能源利用方式，构建新型能源供给利用体系。