产业联盟 | 杜祥琬：我国能源互联网的“三化”“两结合”

“能源互联网具有电气化、低碳化、智能化的特点，在建设发展能源互联网的过程中，应注意分布式与集中式相结合，横向的多能互补与纵向的‘源-网-荷-储-用’优化结合。”

图：国家能源专家咨询委员会副主任、

中国工程院原副院长、院士杜祥琬作主旨报告

2004年，英国《经济学人》杂志首先提出了“能源互联网”的概念。然后杰里米.里夫金在他的《第三次工业革命》一书中阐述了基于可再生能源的、分布式、开放共享的能源网络——能源互联网。我国近年来对“能源互联网”也有不少研究，虽理解有差异，但都反映了能源的绿色、低碳发展大趋势与互联网技术的结合。我国有一个提法是：“互联网+”智慧能源，这是对能源互联网的概括。我们生活在互联网、物联网的大时代背景下，要去思考能源问题，很自然就会想到能源互联网的概念。

能源互联网有“三化”的特点，在建设发展能源互联网的过程中要注重“两结合”。

1、能源互联网的“三化”

一是电气化。也就是说在终端能源消费当中，电力的比例应该大幅度提高，目前我国终端能源消费中电力的比例只有20%多，在我国，要提高这个比例就意味着两个方面：一方面，终端能源中不发电的部分比例要降下来，比如直燃煤，特别是散烧煤，需大幅度下降。在我国每年的煤炭消耗中，只有约一半用于发电，另一半则是直接燃烧，包括散烧煤。这一部分是最污染环境的，也是最低效的。如果用电、气、地热或工业余热等来代替，那么既有利于提高能效、优化能源结构，又有利于改善环境。另一方面，交通耗油作为终端能源也需要逐步下降。我国每年消耗大概6亿吨原油，其中国内生产约2亿吨，进口约4亿吨。降低交通耗油，需要发展交通能源的四种替代技术：电替代、氢替代、生物油气替代、太阳能替代等。

做这两个减法，会使终端能源中的非电比例下降，与此同时应大力发展低碳电力，来满足能源增长的需求。从近几年来看，2015年我国能源增量是1.4%，2016年是1.3%，今年可能稍微高一点。如果用低碳能源，包括天然气、可再生能源、核能等，来满足能源的增量需求是有可能的。我国终端能源中，电力的占比目前是20%，2020年将能达到25%，以后还会有更高的比例，这就是电气化在能源互联网中的体现。

二是低碳化。这是改善环境、应对气候变化和可持续发展的要求。发展低碳能源有“三驾马车”：一是可再生能源，二是天然气，三是核能。要想实现高比例的煤炭替代，需要这几架马车共同发力。

我国低碳能源在一次能源中的占比将逐年上升。2015年这一比例是18%，其中包括12%的非化石能源（可再生能源、核能等），6%的天然气；到2020年这一比例希望能够达到25%；2030年达到35%；2050年这一比例的范围预估是55%-60%。可以想象到2050年，煤炭占比将会降到低于30%，这种低碳化的趋势是可行的，在国家发布的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》里面，也提出了到2050年，非化石能源的占比将达到50%以上，这是一个更积极的目标。

图：我国低碳能源在一次能源中的占比

我国低碳电力在电力中的占比将从2015年的27%上升至2020年的约35%，并进一步到50%以至更高。展望未来，非化石能源将成为主导能源。

根据中国工程院的研究，到2050年前，我国能源结构中低碳能源的占比将达到50%以上，将有望实现我国在《巴黎协定》上承诺的2030年前达到碳排放峰值的目标。

图：2050年前中国能源结构的变化情景示意图

三是智能化。能源系统的设计、运营、管理都将与信息技术、数字技术深度融合，使其自动化、数字化的程度和效率大幅提高。智能化应用的技术主要包括如下几个方面：

（1）智能感知技术，比如智能传感器来获取输配电网、交通网、天然气网运行状态数据以及用户的用能设备、微电网分布式电源的运行状态参数，用来分析和改进整个控制策略。

（2）大数据技术，能源系统中管网监控、运行、能源交易和用户用能及各类分布式电源负荷数据量极大，大数据分析的应用可以大大提高系统的效率。

（3）云计算技术，可以实现实时的高性能计算，快捷便利地获取计算资源并提高其应用价值。

（4）微电网技术，是一个社区、单位或村镇可独立运行的能源网络，它将分布式发电、售电、储电、输电、用电相融合，进行协调规划、控制与管理，同时它又可与公共智能电网连接、互动，构成新型的能源网络。

在微电网中，包括各种各样的分布式电源、热电联产、储能等，它们既是能源的消费者，又是能源的生产者，并可以实现能源控制。比如在新疆吐鲁番有一个新能源小区，实现了光、地、储、管”一体、“上、下、纵、横”结合，是微电网一个很好的示范。

2、能源互联网的“两结合”

一是分布式与集中式相结合。目前的智能电网还主要是集中式的，是电网技术和信息技术、数字技术的结合，是能源互联网的主干和资源配置中心。而分布式则是产能和用能的新的发展趋势，由分布式的、分散的、众多的低碳能源的生产者和消费者网络构成。分布式包括太阳能墙、屋顶太阳能、太阳能车、太阳能道路、太阳能飞机、生物质能、垃圾资源化、沼气站、地热站、储能站、小风电等，它们可构成独立运行的微网，成为一个社区、单位或村镇的能源网络；也可自下而上地与集中式的智能电网连接互动，利用智能感知技术和大数据技术高效管理，构成新型的能源网络，使低碳化、智能化落地。关于各种能源的互联互补，河北雄县在还没有提雄安新区的时候，就已经利用地热来取暖、供冷、供热，实现了无烟城的目标。还有美国和中国都在做的太阳能道路，这些概念的提出都很有意义。

二是横向的多能互补与纵向的“源-网-荷-储-用”优化结合。所谓横向多能互补就是把可再生能源、核能、火电、天然气连网起来相互补充，甚至通过互联网大数据管理将电网和供热（冷）网、水网、气象网连起来；所谓纵向结合就是把能源供给侧与负荷侧及储能统一连起来，提供多样化的电能服务，提高综合效率。

在纵向的结合中，太阳能、风能、水电等间歇性可再生能源是很重要的角色。解决这种间歇性可通过如下几方面：（1）用火电调峰，提高间歇性能源的并网率；（2）减少“弃风弃水弃光”，根据气象情况调动不同的能源；（3）根据能源侧的波动启动调峰或峰电的有效利用，如制氢、海水淡化等。

此外，必不可少的是储能技术。储能包括物理储能和化学储能，目前贡献最大的是抽水蓄能，但是化学储能和各种电池储能发展的也非常快，是一个十分活跃的创新领域，有多方面的应用价值，可能是一个具有颠覆性的技术方向。储能技术具有三大应用方向：（1）支撑间歇性可再生能源规模发展，减少“弃风弃水弃光”；（2）支持各类电动汽车等的发展；（3）可广泛用于小区、企业的微网，更高效、节约地利用峰、谷电。

3、归纳总结

能源互联网到底怎么理解？如果说互联网是一个信息互联的网络，则能源互联网是一个利用互联网为重塑能源服务的一个物理网络。众多先进的传感器、控制和软件应用程序、大数据技术等，将能源生产端、传输端、消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成能源互联网的物联基础。能源互联网是新能源技术和新的用能方式与产业模式的结合，是能源革命的落实和体现。

发展能源互联网是能源转型的特征之一，它使传统的能源业升级为具有双重属性的产业：既是能源产业，又是能源服务业。这里的服务业是以用户为中心的、以提高能效和服务水平为宗旨的服务业，能够为大众提供更方便、更高效、更节约的能源服务。

发展能源互联网的目的，在于建设高效、安全、低碳、共享、可持续的现代化能源体系。建设“三化”、“两结合”的能源互联网，需要各级政府顶层设计，企业、单位广泛参与，甚至每个家庭都作出贡献。目前，世界各国都在向着建设“低碳、智能、分布式”能源体系的方向迈进，在我国新型城镇化和农业现代化的进程中，发展“三化”的能源互联网是落实“能源革命”的重要内容，对我国的经济建设、社会建设、生态文明建设具有重要意义。

编者按：

国家能源互联网产业及技术创新联盟全体成员大会暨2017国家能源互联网大会于8月28日在清华大学成功举办。大会上的领导致辞和主旨报告内容丰富，三个分论坛（分论坛1：能源互联网落地实践与示范项目研讨、分论坛2：弃风弃水弃光的破解之道、分论坛3：能源互联网金融与商业模式探讨）精彩纷呈，本公号将选取精彩观点，陆续推出，敬请关注。

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