【能源互联网洞悉】能源互联网发展评估体系研究
编者按：当前世界范围内能源转型加速，国家电网公司也提出建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标。建设能源互联网是承接国家能源安全新战略，推动电网和发展高质量发展的关键。在新时代和新战略下，对能源互联网的认识也需要不断深化。国网能源研究院能源互联网研究所聚焦于能源互联网基础理论、综合能源系统规划优化与市场机制、能源电力转型发展、能源互联网新技术新元素、城市智慧能源系统等领域开展了深入研究。本专栏围绕能源互联网关键问题，从理论研究、模型方法和经验实践等方面展开，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。
文章导读：通过对能源互联网的发展进行综合评估，可以掌握我国能源互联网发展整体所处位置，便于借鉴国外先进经验，实现我国能源互联网的科学、高效、快速发展。本文分析了当前能源互联网发展评估的现状，从能源互联网发展现状、发展潜力、发展成效三个维度构建了发展评估指标体系，对我国及美国、德国、日本的能源互联网发展情况进行了综合评估，并对评估结果进行了分析。
能源互联网发展评估体系研究
执笔人：王雪、吴潇雨、王轶楠
（国网能源研究院 能源互联网研究所）
对能源互联网的发展进行综合评估具有重要作用，一方面通过从全球视角多维度了解各国能源互联网的发展情况，可准确掌握我国能源互联网发展整体所处位置，便于制定合理发展策略，从而进一步确立我国的全球行业引领者地位，增强全球竞争力和影响力；另一方面，通过我国与其他国家能源互联网发展的多维度对比，找出差距与不足，便于借鉴国外先进经验，避免“走弯路”，从而实现我国能源互联网的科学、高效、快速发展。
一、评估概述
目前对能源互联网发展的综合评估尚处于起步阶段，从国家层面进行能源互联网发展的评估基本处于空白，已开展的相关评估重点集中在两个方面。
一是综合考虑区域能源互联网的动态演化过程，针对区域能源互联网的发展成熟度进行评估，评估结果可以为该区域的能源互联网规划、建设、运营提供支撑。如马军华等 建立了面向成熟度分析的能源互联网发展综合评估方法，该方法的评估对象为区域，综合考虑评价区域能源互联网的动态演化发展过程，给出该地区不同发展阶段下的能源互联网发展情况。该方法从定性和定量两方面进行评价，评价体系如图1所示。定性评价内容包括能源互联网的能源品质指标、安全可靠性指标、经济性指标、社会性指标、能量结构优化指标、交互友好性指标、组织管理与商业模式指标、公平开放性指标等，定量评价是在定性评价的基础上进行分解和量化。
图1 面向成熟度分析的区域能源互联网发展综合评估指标体系
二是综合考虑示范区域的能源生产方、服务方、消费方以及社会多方利益主体，从能源互联网规划、建设、运营等多个环节入手开展评估，其评估结果对于各个示范工程间的横向对比、优势互补以及查缺补漏具有较好的支撑作用。如蒋菱等建立的面向工程规划的能源互联网综合评估方法，该方法结合能源互联网概念和典型特征，以创新示范工程为依托，从经济、能源、环境、社会和工程的多个角度，建立了一个多因子综合指标体系，如表1所示。
表1 面向工程规划的能源互联网示范工程综合
评估指标体系
二、评估思路
从世界范围来看，能源互联网发展尚未成熟，整体处于起步阶段，多以示范工程为载体推动能源互联网建设，部分关键技术亟待突破、相关支撑体系亟待完善。从国家视角评估能源互联网的发展情况，一方面需要考虑评估对象在推动能源互联网发展方面所做的努力，包括示范工程和典型项目建设情况、关键技术的研发情况、重点政策的制定及落地情况、新业务新业态的商业模式创新及应用情况等；另一方面，需要考虑评估对象在推进能源互联网建设方面的整体成效，包括对环境可持续发展的支撑作用、社会整体能耗下降幅度、项目建设成效。发展现状和发展成效代表了一个国家或地区当前能源互联网的发展情况，是未来发展的重要基础。但从长远来看，国家或地区能源互联网发展的优劣除了取决于发展基础外，发展潜力也是重要影响因素。如市场发展潜力、多能融合互补潜力、信息物理融合潜力等对能源互联网的建设规模、建设质量、建设效率等都有一定的影响。评估维度示意见图2。
图2 评估维度示意图
因此，能源互联网发展评估应从发展现状、发展潜力、发展成效三个维度构建能源互联网发展评估指标体系。其中，发展现状部分重点考虑典型项目、关键技术、重点政策三个方面；发展潜力部分重点分析市场潜力、多能融合潜力、信息物理融合潜力三个方面；发展成效方面，重点分析综合能效、可再生能源的利用及用户满意度等。
三、评估体系
科学的评价指标体系是综合评价的重要前提，只有科学的评价指标体系，才有可能得出科学的综合评价结论，在构造综合评价体系框架时，需要考虑指标体系的全面性、科学性、层次性、可操作性、目的性等。指标体系构建流程如图3所示。
图3 评估指标体系构建流程
（1）发展现状指标
该指标重点评估国家或地区能源互联网整体建设现状。一是考虑典型项目建设情况。在能源互联网发展的初级阶段，各个国家或地区能源互联网的推进程度大部分体现在示范工程的建设上，在三级指标层面，重点考虑示范项目的建设规模、每个示范项目的具体系统功能水平、项目的示范作用、项目用户数、项目投资以及项目在运营阶段所进行的商业模式创新水平等；二是考虑重点政策的制定及执行情况。在三级指标层面，重点考虑政策的系统性，包括政策的覆盖范围、覆盖领域及政策制订和颁布的数量规模等，同时考虑政策制定落地时的执行力度及对能源互联网建设的推进扶持力度等；三是考虑关键技术的成熟情况。在三级指标层面，重点考虑能源互联网建设所涉及的三类关键技术成熟情况，包括先进能源技术，如新型发输配电技术、多能转换技术、储能技术等；能源信息融合技术，如大数据技术、云计算技术、物联网技术、5G技术、人工智能技术等；应用支撑技术，如多能协同控制技术、虚拟电厂技术、区块链技术等。
（2）发展潜力指标
该指标重点评估国家或地区未来一段时期内，能源互联网的发展潜力。一是考虑能源互联网的市场潜力。在三级指标层面，重点分析政府推进能源互联网建设的意愿强弱，市场对能源互联网的需求情况、市场的开放程度等。二是考虑多能互补发展潜力。从能源特性和基础设施两个层面进行分析，能源特性方面重点分析能源生产特性和能源消费特性，考虑国家或地区各能源品种的分布和生产情况、用户对各能源品种的需求情况等，同时从能源基础设施的角度分析现有的基础设施是否能满足多能转换及互补互济的要求。三是考虑信息物理融合发展潜力。在三级指标层面设置融合技术研发投入、当前物理信息融合水平以及设施在物理信息融合方面的升级改造难易程度等。
（3）发展成效指标
该指标重点评估国家或地区能源互联网的整体建设成效。一是考虑综合能效的提升。重点评估能源互联网建设对国家或地区综合能效提升的推动作用，在三级指标层面，设置单位GDP能耗、能源效率和终端能源消费电力占比等指标；二是考虑可再生能源利用率。重点评估能源互联网建设对可再生能源发展的促进作用，包括可再生能源装机占比、发电量占比及人均碳排放等；三是考虑项目成效。重点评估能源互联网项目建设对区域用户满意度提升的支撑作用、项目的收益以及对区域市场环境的优化调节作用。
能源互联网综合评估指标体系包含3个一级指标、9个二级指标和28个三级指标，筛选结果见图4。
图4 筛选后的评估指标体系
四、评估结果
利用上述评价方法对我国及美国、德国、日本的能源互联网发展情况进行了综合评估。一级和二级指标评估结果如图5和图6所示。
图5 典型国家能源互联网发展一级指标评估结果示意图
图6 典型国家能源互联网发展二级指标评估结果示意图
通过对我国及德国、美国、日本能源互联网发展的评估结果进行分析，可以看出，未来我国能源互联网的发展需要在典型项目建设、关键技术突破及发展成效提升等方面进一步发力，逐步缩小与其他国家的差距，继而实现并跑和跨越，努力成为能源互联网行业的全球引领者。
一是提升能源互联网示范项目的系统性，补足商业模式创新短板，发挥示范作用。与德、美、日三国相比，我国能源互联网示范工程覆盖范围广、推进力度大，但整体而言，系统性仍待提升。从宏观层面看，需要重点提升项目规划的系统性。充分考虑项目建设与当地需求的贴合程度、与当地整体规划的衔接程度、与相关政策的配套程度及投资渠道等，避免出现规划问题导致的工程延期、中断，或项目建成后无法有效运营；从微观层面看，需要重点提升项目设计的系统性。从发挥元素作用，提升示范效果的角度，系统的考虑示范项目应包含的建设元素和系统功能，避免盲目求多求全造成资源浪费，或项目“减配”导致的示范效果大打折扣。
同时，与德、美、日三国相比，我国能源互联网示范工程尚未形成与之相匹配的科学、有效的商业模式，致使项目收益率与预期差距较大，无法实现项目的可持续运营。应重点围绕市场需求、核心能力、产品服务、盈利模式、生态定位、风险保障等维度，创新商业模式，形成可持续的具有市场竞争力的产品与服务，保证项目良性发展的同时，提升项目示范效果。
二是加快信息物理融合及系统安全领域能源互联网关键技术突破。我国能源互联网关键技术的发展水平整体上与德、美、日三国有一定的差距。从能源电力角度来看，对于传统能源电力技术，我国的发展水平与德、美、日三国基本持平，部分领域已实现了超越。对于新兴技术领域，如多能高效转换等，各国基本处于同一起跑线，差距不大；从信息物理融合和系统安全角度来看，我国相关领域的技术储备与德、美、日三国有较大差距，同时“大云物移智链”等新兴技术在能源系统中的规模化应用攻关难度大，从融合技术突破到成熟应用需要经历一个相对较长周期。我国能源互联网的关键技术攻关应重点集中在信息物理融合和系统安全领域。一方面，需要营造良好的合作攻关环境，厘清协作机制，促进产学研深度合作，保证科研投入；另一方面，需要营造良好的试验推广环境，完善相关机制，促使能源企业优先使用国产化软件、平台、技术、装备等，实现相关技术的验证、迭代、优化、完善，保障相关技术装备能在实际工程建设过程中得到顺利的推广应用。同时，需要超前谋划，科学布局，加快对5G、人工智能、物联网等新兴技术的研发投入，尽快取得突破，占领技术制高点。
三是强化能源互联网对提升可再生能源利用、提高综合能效方面的支撑作用。我国能源互联网建设带来的发展成效正在逐步凸显，但与德国等相比仍存在一定差距，除资源禀赋和能源电力的整体发展差距外，市场机制、合作机制等尚不健全是制约能源互联网效能充分发挥的重要因素。一方面，需要还原能源的商品属性，形成有效竞争的市场机制。改变我国传统能源行业的条块分割和主体分散格局，打破电、气、冷、热等不同能源品种间的行业壁垒，实现由市场决定能源价格，由需求决定运行方式，使能源互联网的效能真正发挥；另一方面，消除跨界合作壁垒，实现政府、能源企业、互联网企业、用户等之间的深度合作。改变能源互联网发展过程中因利益诉求冲突造成的多方博弈格局，构建共商、共建、共赢的能源互联网发展生态，形成围绕核心企业的产业集群，实现技术互补、资金互补、风险分担，有效提升资源利用效率和目运作效率，降低交易成本。
作者介绍
王雪，国网能源研究院能源互联网研究所高级研究员，电力系统自动化专业硕士，主要从事能源互联网、智能电网、商业模式创新、国际能源等研究，先后承担国务院发展研究中心、国家能源局、国家电网公司委托的重大课题30余项，主笔编写出版《国内外能源互联网发展分析报告2019》等著作，多次获得国家电网公司科技进步奖、国家电网公司软科学成果奖等。
吴潇雨，国网能源研究院能源互联网研究所中级研究员，电力系统自动化专业博士，工程师。主要从事能源互联网、综合能源系统、综合能源服务等研究，发表相关SCI、EI检索论文10余篇。先后参与国家能源局、国家电网公司委托的重大课题5项，参与编写出版《国内外能源互联网发展分析报告2019》等著作，获国家电网公司软科学成果奖、国网能源院科技进步奖等奖项等。
王轶楠，国网能源研究院能源互联网研究所研究员，控制理论与控制工程专业博士，工程师。主要从事能源互联网、智能电网、综合能源服务、商业模式创新等相关研究，发表SCI、EI论文10余篇，申请发明专利6项，参与编写出版《国内外能源互联网发展分析报告2019》等著作，曾获国家电网公司2019年度软科学成果奖一等奖。
团队简介：国网能源研究院能源互联网研究所（简称互联网所）于2015年7月份成立，主要负责能源互联网市场分析及技术经济研究、能源互联网发展政策与战略规划研究、综合能源系统规划运行、城市智慧能源系统研究、综合能源服务业务发展及市场分析、国际能源政策及战略研究等。互联网所内设国际能源政策研究室、物联网经济研究室、综合能源研究室，共有19名员工，平均年龄34岁，其中博士12人，具有高级职称14人，专业覆盖电气工程及其自动化、经济学、环境科学与工程、法学、计算机科学等。曾多次获得“国家电网公司先进集体”、“国家电网公司先进班组”、“国网能源研究院先进集体”、“先进党支部”以及“课题攻关党员创新团队”等称号。
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编辑：杨彪
审核：蒋东方
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