余貽鑫:中國(guó)工程院院士、天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院教授
能源互聯(lián)網(wǎng)將代表未來(lái)信息與能源-電力技術(shù)深度融合的必然趨勢(shì),是新一代工業(yè)革命大潮的重要標(biāo)志,也是智能電網(wǎng)的重要組成部分和未來(lái)發(fā)展前沿。
能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)思維與理念構(gòu)建的新型信息-能源融合“廣域網(wǎng)”,它以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”,以微網(wǎng)、分布式能源等能量自治單元為“局域網(wǎng)”,以開(kāi)放對(duì)等的信息-能源一體化架構(gòu)真正實(shí)現(xiàn)能源的雙向按需傳輸和動(dòng)態(tài)平衡使用,因此可以最大限度的適應(yīng)新能源的接入。
信息技術(shù)與現(xiàn)代電網(wǎng)的結(jié)合
國(guó)際上專門(mén)針對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行的研究與開(kāi)發(fā)始于2008年,一些國(guó)家如德國(guó)、日本已經(jīng)開(kāi)始小范圍實(shí)踐能源互聯(lián)網(wǎng)。
在我國(guó),從清華大學(xué)前校長(zhǎng)高景德上世紀(jì)80年代提出“CCCP”概念,到90年代清華大學(xué)教授、中國(guó)工程院院士韓英鐸提出現(xiàn)代電力系統(tǒng)3項(xiàng)前沿課題,再到近年來(lái)智能電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)信息流與能量流的結(jié)合,無(wú)不突出信息技術(shù)與現(xiàn)代電網(wǎng)的緊密結(jié)合。能源互聯(lián)網(wǎng)同樣是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、可再生能源技術(shù)與現(xiàn)代電力系統(tǒng)的結(jié)合。清華大學(xué)在國(guó)內(nèi)較早開(kāi)始開(kāi)展能源互聯(lián)網(wǎng)方面的研究工作,提出能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù),并開(kāi)展能源路由器等方面的研發(fā)工作。
雖然能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)引起了廣泛關(guān)注,但相關(guān)研究尚處于起步階段。
從2013年開(kāi)始,北京市科委組織了“第三次工業(yè)革命”和“能源互聯(lián)網(wǎng)”專家研討會(huì),并啟動(dòng)了相關(guān)軟課題研究,完成了《北京能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》,形成詳細(xì)的能源互聯(lián)網(wǎng)調(diào)研報(bào)告和路線圖,為進(jìn)一步科技立項(xiàng)提供指南。2013年12月國(guó)家電網(wǎng)公司在科技日?qǐng)?bào)發(fā)文明確指出,未來(lái)的智能電網(wǎng)就是 “能源互聯(lián)網(wǎng)”。2014年2月國(guó)家能源局委托江蘇現(xiàn)代低碳技術(shù)研究院開(kāi)展中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略研究。2014年2月和6月國(guó)家電網(wǎng)公司于南京和北京召開(kāi)“智能電網(wǎng)承載第三次工業(yè)革命”研討會(huì),中國(guó)電科院于2014年6月啟動(dòng)了“能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)”方面的基礎(chǔ)性前瞻性項(xiàng)目研究。2014年7月,IEEE電力與能源協(xié)會(huì)年會(huì)在美國(guó)華盛頓特區(qū)舉行,國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)表署名文章“構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),服務(wù)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展”。
直接帶動(dòng)六大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)
能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的核心企業(yè)由主產(chǎn)業(yè)鏈上的新能源發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)、儲(chǔ)能產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)、接入設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、電力軟件系統(tǒng)研發(fā)企業(yè)組成。直接為產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈核心企業(yè)提供技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)的上游企業(yè)主要包括:電力設(shè)計(jì)單位、電力試驗(yàn)研究單位、電力軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)企業(yè)、電力關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備供應(yīng)商、通信設(shè)備及通信服務(wù)供應(yīng)商等。電力軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)企業(yè)也為電力設(shè)計(jì)單位、電力試驗(yàn)研究單位提供技術(shù)、產(chǎn)品或服務(wù);電力關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)也為電力試驗(yàn)研究單位提供技術(shù)、產(chǎn)品或服務(wù)。電力軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)企業(yè)的上游企業(yè)包括:商業(yè)軟件供應(yīng)商(操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)等)、地理信息系統(tǒng)及信息服務(wù)供應(yīng)商、通信設(shè)備及通信服務(wù)供應(yīng)商、計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備供應(yīng)商等。電力關(guān)鍵設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)主要包括一次設(shè)備和二次設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)。一次設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的上游企業(yè)包括:鋼鐵等原材料供應(yīng)商,模具生產(chǎn)、機(jī)械加工企業(yè),傳感器、芯片、電力電子器件等供應(yīng)商,以及二次設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)等。二次設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的上游企業(yè)包括:模具生產(chǎn)、機(jī)械加工企業(yè),傳感器、芯片、電力電子器件等供應(yīng)商,印刷電路加工商,計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備供應(yīng)商,通信設(shè)備及通信服務(wù)供應(yīng)商等。
能源互聯(lián)網(wǎng)采用互聯(lián)網(wǎng)理念、方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)本身的重大變革,構(gòu)建新型的信息能源融合網(wǎng)絡(luò)。這一行動(dòng)是跨越多學(xué)科領(lǐng)域的綜合系統(tǒng)建設(shè)工程,涉及眾多行業(yè)、技術(shù)、研發(fā)的尖端變革。在我國(guó)2010年發(fā)布的七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中,能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將直接帶動(dòng)六大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)(節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)、新材料產(chǎn)業(yè)、新能源汽車)的融合發(fā)展,促使這些產(chǎn)業(yè)的快速升級(jí)。
能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將催生一系列新的能源裝備制造(如能量集線器、能量交換機(jī)、能量路由器)、能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商(以及虛擬運(yùn)營(yíng)商)、信息能源系統(tǒng)集成商、信息能源融合應(yīng)用開(kāi)發(fā)商等,雖然類似互聯(lián)網(wǎng),但附以能量?jī)?nèi)涵,因此具有巨大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和廣闊的市場(chǎng)前景,必將孕育出全新的商業(yè)模式。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍需多方調(diào)整
在“十二五”期間,國(guó)務(wù)院、科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)等在相關(guān)領(lǐng)域支持了一批相關(guān)的重大和重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目,使能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭迅猛,在一些領(lǐng)域取得了新的突破,為其進(jìn)一步的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。但是也要對(duì)發(fā)展中出現(xiàn)的問(wèn)題和面對(duì)的挑戰(zhàn)進(jìn)行反思和總結(jié)。
在技術(shù)創(chuàng)新層面,首先,大規(guī)模分布式能源的接納以及路由傳輸將對(duì)大電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的可控性問(wèn)題等;其次,能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)涉及到網(wǎng)絡(luò)、通信、電力、儲(chǔ)能、電力電子、新能源等多個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的交叉融合,技術(shù)的突破需要科技方面的大量投入。我國(guó)在這些技術(shù)領(lǐng)域的原創(chuàng)性技術(shù)太少,尤其是新材料、電力電子器件和電子元器件等關(guān)鍵領(lǐng)域,我國(guó)對(duì)外依賴度高達(dá)90%。與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)仍然將資金、技術(shù)、市場(chǎng)等戰(zhàn)略高點(diǎn)留在海外,而引入低門(mén)檻低附加值的下游產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)。發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)不能忽視基礎(chǔ)技術(shù),應(yīng)圍繞發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的主目標(biāo),開(kāi)展基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),鼓勵(lì)原創(chuàng)技術(shù),最終掌握支撐能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境方面,雖然在“十二五”期間與能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一些產(chǎn)業(yè)在國(guó)家重點(diǎn)支持下獲得了飛速發(fā)展,例如光伏產(chǎn)業(yè),但同時(shí)也造成了部分產(chǎn)業(yè)的一哄而上的過(guò)剩危機(jī)問(wèn)題。能源互聯(lián)網(wǎng)涉及到開(kāi)放組網(wǎng),打破現(xiàn)有電網(wǎng)發(fā)輸配變用的格局,但我國(guó)能源電力行業(yè)市場(chǎng)仍處于相對(duì)封閉壟斷的狀況,這些不利于發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放對(duì)等式的廣泛互聯(lián)。為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展打造良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境還要依賴我國(guó)能源電力體制改革的進(jìn)程。