對能(neng)源系統的優化,關(guan)系到(dao)人類社會的高質量可持續發展。能(neng)源互聯(lian)網(Energy internet,EI)作為(wei)本次能(neng)源革(ge)命的排頭兵(bing),其發展態勢成為(wei)引(yin)領我國能(neng)源轉型的風向標。 能(neng)(neng)源(yuan)互聯網,一方(fang)面(mian)提倡源(yuan)側分散式可再生能(neng)(neng)源(yuan)的(de)大規(gui)模接(jie)入(ru),統(tong)籌(chou)用戶側能(neng)(neng)源(yuan)產消者,實現(xian)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)雙向流動與(yu)開源(yuan)創造(zao);另一方(fang)面(mian),通過能(neng)(neng)源(yuan)“硬技(ji)術”突破和“軟機制”設(she)計(ji),實現(xian)能(neng)(neng)源(yuan)系(xi)統(tong)全生命周期的(de)“能(neng)(neng)效提升”。 最(zui)終(zhong),基于“共(gong)建、共(gong)治、共(gong)享”理念,能源互聯網通過打(da)破遍及能源系統物(wu)理層(ceng)、信息層(ceng)和應用層(ceng)“環-網-荷-儲”的(de)各環節,以及在規劃、建模、運行、優化(hua)和市場等鏈條中(zhong)的(de)“泛在之墻”,實現全局優化(hua)與多方“共(gong)贏”。 目(mu)前,能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)的產業發(fa)(fa)展(zhan)和(he)科學(xue)研(yan)究還處(chu)于快速(su)發(fa)(fa)展(zhan)和(he)不斷完善之中(zhong),因此(ci),本(ben)文立足我國能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)發(fa)(fa)展(zhan)的新(xin)態勢(shi),圍(wei)繞(rao)能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)及其示范工程(cheng)中(zhong)物理層、信(xin)息層和(he)市(shi)場層的建設(she)內容,一方面(mian),總結能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)發(fa)(fa)展(zhan)的良好勢(shi)頭、做好能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)的“熱響應(ying)”;另一方面(mian),看清(qing)能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)發(fa)(fa)展(zhan)遇到的困難、提供能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)發(fa)(fa)展(zhan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的“冷思考”。以期為能源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)(wang)的科學(xue)研(yan)究和(he)產業發(fa)(fa)展(zhan)厘清(qing)思路、提供參考。 能(neng)源(yuan)互聯網(wang):以電(dian)為核心,集(ji)成(cheng)冷、熱、氣等能(neng)源(yuan),具(ju)有(you)“三橫四(si)縱”結構(gou)特征的能(neng)源(yuan)生(sheng)態(tai)網(wang)絡 能源互(hu)聯(lian)網是(shi)能源系統(tong)和互(hu)聯(lian)網技術深度融合的(de)產物,也是(shi)智能電網發展(zhan)的(de)高(gao)級形態(tai)(tai)。能源互(hu)聯(lian)網包容性強、覆蓋面(mian)廣、業態(tai)(tai)多樣。而當(dang)前(qian)業界對能源互(hu)聯(lian)網內(nei)涵外(wai)延的(de)詮釋,多是(shi)基于自(zi)身學科或產業,不一(yi)而足。如: 1. 《T/CEC 01.1-2016 能源互聯網 第1部分:總則》:能源互聯網,以電能為核心,集成熱、冷、燃氣等能源,綜合利用互聯網等技術,深度融合能源系統與信息通訊系統,協調多能源的生產、傳輸、分配、存儲、轉換、消費及交易,具有高效、清潔、、安全特征的(de)開放式的(de)能(neng)源互聯網絡; 2.《關(guan)于推薦(jian)“互(hu)聯(lian)網(wang)+”智慧(hui)能(neng)源(yuan)發(fa)(fa)展的(de)指導意見(jian)(發(fa)(fa)改能(neng)源(yuan)[2016]392號)》:“互(hu)聯(lian)網(wang)+”智慧(hui)能(neng)源(yuan)(簡稱(cheng)(cheng)能(neng)源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang))是(shi)一種(zhong)互(hu)聯(lian)網(wang)與能(neng)源(yuan)的(de)生產、傳輸、存儲、消費以及(ji)能(neng)源(yuan)市場深度融合(he)的(de)能(neng)源(yuan)產業發(fa)(fa)展新形(xing)態,具有設(she)備(bei)智能(neng)、多(duo)能(neng)協同、信息對(dui)稱(cheng)(cheng)、供需(xu)分散、系統扁平(ping)、交易開放(fang)等主(zhu)要特征; 3. 清華大(da)學能(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)創新(xin)研究院(yuan):能(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)是以電力系(xi)統為核心與(yu)紐帶,構建(jian)多種類型(xing)能(neng)源(yuan)(yuan)的互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)絡,利用互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)思維與(yu)技術改造能(neng)源(yuan)(yuan)行業,實(shi)現(xian)橫向多源(yuan)(yuan)互(hu)(hu)補,縱向源(yuan)(yuan)-網(wang)-荷(he)-儲(chu)協調,能(neng)源(yuan)(yuan)與(yu)信息高(gao)度融合的新(xin)型(xing)(生態化)能(neng)源(yuan)(yuan)體系(xi)。 盡管上(shang)述有關能源(yuan)互(hu)聯(lian)網的概(gai)念(nian)表述不一,但均突出了能源(yuan)互(hu)聯(lian)網的三(san)大基本要素: 1. 物理實(shi)(shi)體(ti)上,以電為核(he)心,集成冷、熱、氣等能源,實(shi)(shi)現異(yi)質能量流的多能互補與綜(zong)合利(li)用; 2. 信息(xi)物(wu)理(li)融(rong)合上(shang),借(jie)助“互聯網(wang)”的(de)系統(tong)化(hua)思維和(he)信息(xi)化(hua)手段,實(shi)現能源(yuan)系統(tong)的(de)全景感知和(he)數(shu)據化(hua)管控(kong); 3. 應用交(jiao)易價值上,能源技術(shu)創新(xin)和機制設計(ji)可遍(bian)及(ji)系統(tong)的(de)規劃、運行、市場等環節,重塑能源系統(tong)生產關系的(de)新(xin)生態。 上述特(te)征,可以通(tong)(tong)過(guo)(guo)能源(yuan)(yuan)互聯(lian)網的(de)“三(san)(san)橫四縱”概念(nian)框架進行通(tong)(tong)俗闡釋,即,“橫向(xiang):物(wu)理(li)(li)流(liu)-信息(xi)流(liu)-價(jia)值(zhi)流(liu)的(de)三(san)(san)流(liu)合(he)一”;“縱向(xiang):源(yuan)(yuan)-網-荷-儲(chu)的(de)四環協(xie)同(tong)”。可謂,通(tong)(tong)過(guo)(guo)信息(xi)物(wu)理(li)(li)融合(he)和市場機制(zhi)設計,能源(yuan)(yuan)互聯(lian)網追(zhui)求突破物(wu)理(li)(li)層、信息(xi)層和價(jia)值(zhi)層藩(fan)籬的(de)深度交互,實現“三(san)(san)流(liu)合(he)一”;通(tong)(tong)過(guo)(guo)協(xie)同(tong)設計、統一規(gui)劃和集成(cheng)優化,能源(yuan)(yuan)互聯(lian)網追(zhui)求打破“源(yuan)(yuan)-網-荷-儲(chu)”各環節條塊(kuai)分割的(de)壁(bi)壘(lei),實現“四環協(xie)同(tong)”。 能源(yuan)互聯網(wang)物理層:以電為核心的“熱(re)響應”與“冷思(si)考” “能(neng)源互聯(lian)網為何是以電能(neng)為核心,而不是以“熱能(neng)(冷能(neng))為核心”成為能(neng)源互聯(lian)網實施過程(cheng)中常遇到的疑問,特別是剛接觸(chu)能(neng)源互聯(lian)網概念(nian),來自(zi)“工(gong)(gong)(gong)程(cheng)熱物理與(yu)動力工(gong)(gong)(gong)程(cheng)學(xue)(xue)科”或(huo)“供(gong)熱供(gong)燃氣通風(feng)及空調工(gong)(gong)(gong)程(cheng)”學(xue)(xue)科,從事供(gong)暖(nuan)、制(zhi)冷的學(xue)(xue)者和技(ji)術人員常會如此發問,究(jiu)其原因,筆者認為: 1. “以電能為(wei)核心,集成(cheng)冷(leng)、熱、氣等(deng)能源”,該表(biao)述是一個并非具有絕對數量指標的(de)泛指,而是注重(zhong)“電”、“熱(冷(leng))”、“氣”在不(bu)同(tong)應用情景下的(de)靈活集成(cheng)。 縱觀世界能源發展(zhan)史,正是(shi)一個“電”、“熱(re)(冷)”、“氣”不斷趨向融合(he)(he)的(de)(de)發展(zhan)史,這正是(shi)能源互聯網(wang)的(de)(de)物理基礎——綜合(he)(he)能源系統(tong)的(de)(de)核心所(suo)在。 通(tong)過“共建、共享(xiang)、共治”,能源互聯(lian)網打(da)破物理層的(de)桎梏,實現(xian)(xian)冷熱電氣的(de)同(tong)步規劃、建設和運(yun)營,實現(xian)(xian)物理層“源-網-荷-儲(chu)”全生命周期的(de)多目標優化。 實際上,能(neng)源互聯(lian)網并不是一個全新的(de)(de)概(gai)念(nian),而是伴隨(sui)工業革命的(de)(de)發(fa)展(zhan)以(yi)及人類對能(neng)源系統的(de)(de)特征需求逐步發(fa)展(zhan)而來(lai)的(de)(de)。如以(yi)第一次能(neng)源危機為起點,能(neng)源互聯(lian)網的(de)(de)發(fa)展(zhan)可大致分為四(si)個階(jie)(jie)段(duan):孕育階(jie)(jie)段(duan)(1970-1997)、概(gai)念(nian)階(jie)(jie)段(duan)(1998-2006)、起航(hang)階(jie)(jie)段(duan)(2007-2015)、升(sheng)華階(jie)(jie)段(duan)(2016-至(zhi)今(jin))。對應能(neng)源互聯(lian)網的(de)(de)不同(tong)發(fa)展(zhan)階(jie)(jie)段(duan),雖然不同(tong)能(neng)源利用技術交(jiao)叉并存,但又(you)有所側重。 因此,能源互聯網孕育階段——以基于能的梯級利用的天然氣冷熱電聯供系統為代表,概念階段——以基于能的因地制宜的分布式能源系統為代表,起航階段——以基于能的多能互補的綜合能源系統為代表,升華階段——以基于能的互聯互濟的能源互聯網為代表。最終,能源互聯網將盡可能地逼近能源價格合理、能源供給充足和能源清潔的目標。 2. 能(neng)量利用及能(neng)源特(te)性(xing)角度,一方面,電(dian)氣化對世界能(neng)源轉(zhuan)型起(qi)到了重要的(de)作用,“人(ren)均生活(huo)用電(dian)”是社會經濟發(fa)展的(de)重要指標(biao),而這是由(you)電(dian)能(neng)所具有的(de)“小慣性(xing)”、“易傳輸”、“好轉(zhuan)化”特(te)征決定的(de)。 即(ji)相對于(yu)“冷(leng)(leng)”、“熱(re)(re)”、“氣”等慣性比較大(da)的(de)(de)能(neng)(neng)源載體,電(dian)能(neng)(neng)的(de)(de)慣性小(xiao)、響應快、便于(yu)傳輸,且容易轉換成冷(leng)(leng)、熱(re)(re)等能(neng)(neng)源形態(tai);另一方面,冷(leng)(leng)/熱(re)(re)的(de)(de)使用(yong)(yong),可以間接通(tong)過電(dian)能(neng)(neng)的(de)(de)使用(yong)(yong)來量(liang)化(hua)。如“冷(leng)(leng)”、“熱(re)(re)”、“氣”等能(neng)(neng)源的(de)(de)傳輸與轉化(hua),多依靠的(de)(de)是泵(beng)、風機等耗電(dian)設(she)備或鍋爐、空調、熱(re)(re)泵(beng)等熱(re)(re)功轉換設(she)備。 進而(er),可以間接通過電能的(de)耗損以及設備的(de)性能(如(ru)泵的(de)機械效(xiao)(xiao)率、鍋(guo)爐熱效(xiao)(xiao)率、空調制冷(leng)(leng)系統等)折算出“冷(leng)(leng)”、“熱”、“氣(qi)”的(de)消耗量。 因此能(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網物理(li)層的(de)“熱(re)響應(ying)”有以下內涵(han),一(yi)方面(mian),能(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網以電為(wei)核(he)心的(de)表(biao)述(shu),并不意味著對(dui)(dui)于所有的(de)能(neng)源(yuan)系統(tong)都將全部改由(you)電作為(wei)絕(jue)對(dui)(dui)核(he)心,也并不意味著重視“電能(neng)”而歧視“熱(re)(冷(leng))能(neng)”;另一(yi)方面(mian),應(ying)看到(dao),能(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網闡(chan)述(shu)的(de)是(shi)“以電為(wei)核(he)心,集成冷(leng)、熱(re)、氣等能(neng)源(yuan)”的(de)整體概念,應(ying)是(shi)因地制宜、因時制宜的(de)。 如(ru),我國(guo)北方(fang)寒冷地區的(de)(de)(de)(de)(de)以(yi)“熱(re)”為(wei)核(he)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)區域供熱(re)系統(tong)智慧化(hua),也是能源(yuan)互(hu)(hu)聯(lian)(lian)網(wang)業態的(de)(de)(de)(de)(de)具體表現之一(yi)。首批能源(yuan)互(hu)(hu)聯(lian)(lian)網(wang)示范項目——“‘互(hu)(hu)聯(lian)(lian)網(wang)+’在智能供熱(re)系統(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)應用研究及(ji)工程示范項目”,針對(dui)(dui)國(guo)內集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)供熱(re)系統(tong)網(wang)源(yuan)間信息(xi)孤立(li)的(de)(de)(de)(de)(de)問題,以(yi)丹東城區集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)供熱(re)為(wei)對(dui)(dui)象,建立(li)了一(yi)種互(hu)(hu)聯(lian)(lian)、開放、共(gong)享(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)網(wang)源(yuan)一(yi)體化(hua)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)供熱(re)系統(tong),提出網(wang)源(yuan)一(yi)體的(de)(de)(de)(de)(de)經濟性(xing)調控策略,初步實現了信息(xi)共(gong)享(xiang)、智慧決策與(yu)集(ji)(ji)中(zhong)(zhong)控制。 而能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯(lian)網定義(yi)中的“冷思(si)考(kao)”應(ying)該看到,一方面,相(xiang)對于電力(li)系統,冷/熱能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)系統熱慣性(xing)大且(qie)響應(ying)慢、能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)設備相(xiang)對粗糙(cao)、從(cong)業人員(yuan)培訓(xun)不系統、運維信息化程度不高,因此,應(ying)冷靜看待冷/熱供能(neng)(neng)系統在(zai)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯(lian)網研(yan)究和落地上的短板。 另一(yi)方面,電(dian)能作為二次能源,在當前(qian)我國(guo)技術經濟條件下,多由煤(mei)燃(ran)燒的熱(re)功發電(dian)而來,后(hou)在通過電(dian)轉(zhuan)熱(re)(冷)技術得以消費(fei)。 如此(ci),能(neng)量(liang)轉換環節多、能(neng)源(yuan)損失(shi)大。因此(ci),應推進集中式和分布式齊頭并(bing)進,不斷提高可(ke)再生能(neng)源(yuan)發電技術(shu)的(de)比(bi)例,并(bing)不斷優化“源(yuan)-荷”在(zai)能(neng)量(liang)與能(neng)級上匹配性,方(fang)能(neng)構建高能(neng)效的(de)能(neng)源(yuan)互聯(lian)網(wang)終極形態。 能(neng)源互聯網(wang)“能(neng)源層(ceng)-信息層(ceng)”:以熵為視角的“熱響應”與“冷思考” 近(jin)幾年(nian),能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)互聯(lian)網及其相關業態在我國風起云涌,如“泛能(neng)(neng)(neng)網”、“綜(zong)合能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)系(xi)統(服務)”、“多能(neng)(neng)(neng)流(源(yuan)(yuan)(yuan))系(xi)統”、“智慧能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)”、“虛擬電廠”、“源(yuan)(yuan)(yuan)-網-荷(he)-儲一(yi)體化”、“多能(neng)(neng)(neng)互補(bu)”、“風光水火儲”、“新一(yi)代電力(li)系(xi)統”、“冷熱電聯(lian)供”、“微(wei)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)網”、“總能(neng)(neng)(neng)系(xi)統”、“微(wei)電網”、“分布式能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)”、“能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)產消(xiao)者”、“區塊鏈能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)”、“自能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)”、“智能(neng)(neng)(neng)電網”、“能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)互聯(lian)平臺”、“需求側響應”等等。 2019年,國家電(dian)網(wang)公(gong)司也提出(chu)了以堅(jian)強(qiang)智能電(dian)網(wang)和(he)泛在電(dian)力(li)物聯(lian)網(wang)為抓手,打(da)造“樞紐(niu)型(xing)(xing)、平(ping)臺型(xing)(xing)和(he)共享型(xing)(xing)”的世(shi)界(jie)一流能源互(hu)聯(lian)網(wang)企業的愿景(jing)。 一下子,“泛在(zai)電(dian)力物(wu)聯(lian)(lian)網熱”漫延(yan)在(zai)整(zheng)個能源界,也(ye)帶動了對“(能量)信息物(wu)理融合系統(tong)”概念的(de)熱議。同時,國網公(gong)司相關專家和業界也(ye)給出了“能源互聯(lian)(lian)網=堅(jian)強智能電(dian)網+泛在(zai)電(dian)力物(wu)聯(lian)(lian)網”的(de)范式框架。那么,就能源系統(tong)而言,能量信息物(wu)理系統(tong)和能源互聯(lian)(lian)網的(de)差異在(zai)哪?筆者(zhe)試(shi)從熵的(de)角度給予(yu)解釋。 如圖(tu)1所示,從“熵”的(de)(de)(de)角度(du)看(熵,熱(re)力(li)學(xue)中表征物(wu)質(zhi)狀態的(de)(de)(de)參量(liang)之一(yi)(yi),其物(wu)理意義,是體系(xi)混(hun)亂程(cheng)度(du)的(de)(de)(de)度(du)量(liang)),一(yi)(yi)方(fang)(fang)面,堅強智能(neng)電網(wang)涉及的(de)(de)(de)能(neng)的(de)(de)(de)轉換、傳輸及儲(chu)存,都會存在(zai)著內外部的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)不(bu)(bu)可(ke)(ke)逆損(sun)失,是一(yi)(yi)個(ge)能(neng)量(liang)價(jia)值(zhi)不(bu)(bu)斷貶低的(de)(de)(de)熱(re)力(li)學(xue)“熵增”過程(cheng);另一(yi)(yi)方(fang)(fang)面,要構(gou)建物(wu)理信(xin)息融合的(de)(de)(de)泛(fan)在(zai)電力(li)物(wu)聯(lian)網(wang),旨在(zai)強調(diao),在(zai)能(neng)源的(de)(de)(de)使用(yong)、交(jiao)換過程(cheng)中,會產生(sheng)大量(liang)有(you)用(yong)的(de)(de)(de)信(xin)息,而這些新的(de)(de)(de)有(you)用(yong)的(de)(de)(de)信(xin)息經(jing)過數據挖掘后,可(ke)(ke)用(yong)以指導能(neng)量(liang)流的(de)(de)(de)重(zhong)構(gou)與優(you)化,可(ke)(ke)以看成是一(yi)(yi)個(ge)增加價(jia)值(zhi)的(de)(de)(de)“負熵”過程(cheng)。 圖1 從熵(shang)的角度看能(neng)源互聯網(wang)(wang)及國網(wang)(wang)的“三(san)型兩網(wang)(wang)” 盡管對信息熵和熱力學熵,目前尚難以具有共識的權重和方法進行量化、統一,但對信息物理融合系統,可看做是在利用泛在電力物聯網的信息流“負熵”理念和技術,去進一步降低堅強智能電網中的熱力學“熵增”,使其熵增過程盡可能減慢,甚至追求能量系統熵的增速接近到零。
因此,可以認為,泛在電(dian)力(li)物理網(wang),就(jiu)是要實現不(bu)同綜合(he)能源(yuan)(yuan)系(xi)統內外部(bu)能源(yuan)(yuan)信(xin)(xin)息的聯通和共享,以有效支(zhi)撐能量的供需互動(dong)與有序配置;并且信(xin)(xin)息流(liu)將貫穿于(yu)能源(yuan)(yuan)互聯網(wang)的全生(sheng)命周期,包括其規劃(hua)、設計、建設、運營、監控、維(wei)護、資產管理和資產評(ping)估(gu)與交易,等等。 具(ju)體來(lai)說,需要將沒(mei)(mei)(mei)有連接的(de)(de)設備、客戶都(dou)連接起來(lai),沒(mei)(mei)(mei)有貫通的(de)(de)業(ye)務(wu)都(dou)貫通起來(lai),沒(mei)(mei)(mei)有共享(xiang)的(de)(de)數(shu)據都(dou)即時(shi)共享(xiang)出(chu)來(lai),形成跨(kua)專業(ye)數(shu)據的(de)(de)共享(xiang)共用(yong)生態(tai),將過去(qu)沒(mei)(mei)(mei)有用(yong)好的(de)(de)數(shu)據價值都(dou)挖掘(jue)出(chu)來(lai)。 因此,能(neng)(neng)源互(hu)聯(lian)(lian)(lian)網信息層(ceng)的(de)(de)“熱響應”,即,要看到堅強(qiang)智能(neng)(neng)電(dian)網和(he)泛(fan)(fan)在(zai)電(dian)力物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網的(de)(de)互(hu)補(bu)性。除(chu)了(le)物(wu)理層(ceng)基(ji)于(yu)能(neng)(neng)的(de)(de)梯級利(li)用、能(neng)(neng)的(de)(de)因地制宜、能(neng)(neng)的(de)(de)多(duo)能(neng)(neng)互(hu)補(bu)和(he)能(neng)(neng)的(de)(de)互(hu)聯(lian)(lian)(lian)互(hu)濟(ji)等技術(shu)實現綜(zong)合能(neng)(neng)源系統熵增的(de)(de)降低(di)外,借(jie)助信息層(ceng)“云大物(wu)移智”技術(shu),構建“源-網-荷-儲”全鏈條交(jiao)互(hu)的(de)(de)“泛(fan)(fan)在(zai)電(dian)力物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網”甚至“泛(fan)(fan)在(zai)能(neng)(neng)源物(wu)聯(lian)(lian)(lian)網”,將是現階段及未來能(neng)(neng)源互(hu)聯(lian)(lian)(lian)網“熵增降速”的(de)(de)關鍵一環。 而能源(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)信(xin)息(xi)層(ceng)的(de)(de)(de)“冷思考”,即(ji)看(kan)到(dao)能源(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)與(yu)(yu)信(xin)息(xi)物理(li)融(rong)合(he)系統的(de)(de)(de)統一性。能源(yuan)互(hu)聯(lian)(lian)網(wang)(wang)可看(kan)作是堅強(qiang)智(zhi)能電網(wang)(wang)與(yu)(yu)泛(fan)在電力(li)物聯(lian)(lian)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)合(he)集,而能源(yuan)界(jie)的(de)(de)(de)信(xin)息(xi)物理(li)融(rong)合(he)系統,則可理(li)解為堅強(qiang)智(zhi)能電網(wang)(wang)與(yu)(yu)泛(fan)在電力(li)物聯(lian)(lian)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)交集。 同時,當信息(xi)(xi)物(wu)理(li)(li)融合系(xi)(xi)統(tong)的能(neng)(neng)量流與信息(xi)(xi)流實現高度融合且物(wu)理(li)(li)空間邊界不斷(duan)擴大(da),在特定的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)統(tong)時空尺度下(xia),信息(xi)(xi)物(wu)理(li)(li)融合系(xi)(xi)統(tong)或與能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)聯(lian)網收斂到統(tong)一(yi),即(ji)形(xing)成(cheng)具(ju)備自(zi)我“新陳代謝(xie)”的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)生態。 能源物聯網應(ying)用層:技術與(yu)機制(zhi)的“熱響(xiang)應(ying)”與(yu)“冷(leng)思考(kao)” 2016起,國家(jia)發改委、國家(jia)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)局等部門,陸續(xu)批(pi)準了4批(pi)增量(liang)配電網項(xiang)目、首批(pi)23個多(duo)能(neng)互補集(ji)成優(you)化(hua)示范工程、28個新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)微電網示范項(xiang)目、首批(pi)55個“互聯網+”智慧能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)互聯網)示范項(xiang)目,遍(bian)布全國31個省、直(zhi)轄市和自治(zhi)區,標志著能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)互聯網已進入先(xian)行先(xian)試的發展(zhan)階段。 其中(zhong),作為(wei)撬動新一輪能源革命的重要支點,首批55個“互聯網+”智慧能源(能源互聯網)示范(fan)項目(mu)引起了全社會的廣泛(fan)關注(zhu)。 2019年3月,我國(guo)《國(guo)家(jia)能源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)發展白皮書(shu)2018》發布,從國(guo)家(jia)層面系(xi)(xi)統(tong)構建了(le)我國(guo)能源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)發展的指標體系(xi)(xi),梳理(li)了(le)能源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)的產業生態現(xian)狀。2019年6月,由央企集團(公司)牽頭(tou)的首批能源(yuan)互(hu)聯(lian)網(wang)示范(fan)項(xiang)目也通過(guo)驗收。 整(zheng)體來看,首批落(luo)地的能源(yuan)互(hu)聯網示范(fan)項目(mu),在(zai)關鍵技術(shu)與(yu)市場機制、綜合能源(yuan)服務(wu)與(yu)大眾(zhong)參與(yu)等方面開展(zhan)了(le)探索性工作,有力推動了(le)能源(yuan)互(hu)聯網新(xin)(xin)技術(shu)、新(xin)(xin)模式和新(xin)(xin)業態(tai)的發展(zhan),這些,都是對能源(yuan)互(hu)聯網應用層“熱(re)響應”的積極體現(xian)。 關鍵設備及(ji)(ji)系統(tong)(tong)方面:“支持能(neng)(neng)(neng)源消費革命(ming)城市園(yuan)區雙(shuang)級‘互(hu)聯(lian)網+’智(zhi)慧能(neng)(neng)(neng)源示(shi)(shi)范項(xiang)目”,啟動的多(duo)端交直(zhi)流混合(he)柔性配網互(hu)聯(lian)工程,通(tong)過采用(yong)世(shi)界(jie)最大(da)容量(liang)±10千(qian)伏(fu)等(deng)級中(zhong)壓柔直(zhi)換流閥(fa)、首創應用(yong)三(san)端口(kou)直(zhi)流斷路器(qi)、世(shi)界(jie)最大(da)容量(liang)±10千(qian)伏(fu)三(san)端口(kou)直(zhi)流變壓器(qi),實現了供(gong)電(dian)(dian)區域互(hu)聯(lian)互(hu)濟,促進分布(bu)式可再生能(neng)(neng)(neng)源的友好接入,提升電(dian)(dian)網資(zi)源使(shi)用(yong)效率(lv)和(he)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)質量(liang),如圖4所示(shi)(shi);“‘互(hu)聯(lian)網+’在智(zhi)能(neng)(neng)(neng)供(gong)熱系統(tong)(tong)中(zhong)的應用(yong)研(yan)究及(ji)(ji)工程示(shi)(shi)范項(xiang)目”,研(yan)發了新型凝抽背供(gong)熱技(ji)術、“一(yi)站(zhan)一(yi)優化(hua)曲線”智(zhi)能(neng)(neng)(neng)調(diao)節技(ji)術,并與(yu)熱電(dian)(dian)聯(lian)產、吸收式熱泵、電(dian)(dian)蓄(xu)熱技(ji)術耦(ou)合(he),形成“源-網-荷”一(yi)體化(hua)集中(zhong)智(zhi)慧供(gong)熱系統(tong)(tong)。 關鍵機(ji)制及策略方面(mian):“大(da)規模(mo)(mo)源(yuan)網(wang)荷(he)友(you)好互(hu)(hu)動系統示范工程(cheng)”,基(ji)(ji)于“互(hu)(hu)聯(lian)網(wang)+”市場化模(mo)(mo)式(shi)的(de)(de)(de)源(yuan)網(wang)荷(he)儲運營機(ji)制,實現(xian)了(le)(le)非工業柔(rou)性負荷(he)調控、工業剛(gang)性負荷(he)調控以及主(zhu)動需(xu)求(qiu)響應的(de)(de)(de)接入。并(bing)通過需(xu)求(qiu)側響應激勵機(ji)制,構(gou)建(jian)了(le)(le)可中斷負荷(he)商業化運營機(ji)制,積極引導電力市場主(zhu)體積極參與產業鏈上下(xia)游(you)的(de)(de)(de)互(hu)(hu)動;“基(ji)(ji)于電力大(da)數據(ju)的(de)(de)(de)能源(yuan)公(gong)共服(fu)務建(jian)設(she)與應用工程(cheng)”示范項目,通過開放服(fu)務的(de)(de)(de)方式(shi)為(wei)(wei)政府和(he)社會(hui)各方提供(gong)基(ji)(ji)于電力大(da)數據(ju)的(de)(de)(de)價值信(xin)息,實現(xian)將(jiang)電網(wang)數據(ju)轉化為(wei)(wei)社會(hui)公(gong)共價值的(de)(de)(de)新模(mo)(mo)式(shi),實現(xian)了(le)(le)電網(wang)基(ji)(ji)礎(chu)數據(ju)資(zi)源(yuan)的(de)(de)(de)整合(he)。 同時,首批(pi)能(neng)源(yuan)互聯網示范項(xiang)目(mu)的(de)先行先試,催生了(le)一(yi)批(pi)綜合能(neng)源(yuan)服(fu)務新業態(tai)的(de)出現,打(da)破了(le)項(xiang)目(mu)承擔(dan)單位、地(di)方(fang)政府(fu)、通信運營商、供(gong)能(neng)企(qi)(qi)業、用能(neng)客戶、汽車公司、市政企(qi)(qi)業等不同業態(tai)之間的(de)壁(bi)壘,探索了(le)“共(gong)(gong)建、共(gong)(gong)享(xiang)、共(gong)(gong)治(zhi)、共(gong)(gong)贏”的(de)理念(nian)、方(fang)式及模式。 如:電網、電信網、廣電網、互聯網的“四網融合”;通信塔、輸電塔的“多塔合一”;變壓站、站(zhan)、數據中(zhong)心的“多站(zhan)合一”;路(lu)燈、監視、交通(tong)、廣(guang)播的“多桿(gan)合一”;水(shui)、電、氣、熱(re)的“多表合一”;“能(neng)源互聯(lian)網的微通(tong)道(dao)——能(neng)源互聯(lian)網插座”;“基站(zhan)閑散儲(chu)能(neng)模(mo)式”;“退役電池梯次利用”等等。 再如(ru),基于“面向特大城市電(dian)(dian)(dian)網(wang)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)互聯網(wang)示范項目”研(yan)(yan)發出(chu)的(de)(de)(de)(de)“智慧(hui)路燈”,集(ji)照明、監控、信息發布(廣播與道路指(zhi)示牌)、充電(dian)(dian)(dian)樁(手機充電(dian)(dian)(dian)與電(dian)(dian)(dian)動車充電(dian)(dian)(dian))、微基站、井蓋防護等(deng)十多種功能(neng)(neng)(neng)于一體,整合(he)后(hou)的(de)(de)(de)(de)道路桿(gan)件,由原來(lai)的(de)(de)(de)(de)52桿(gan)縮減至35桿(gan);清華大學(xue)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)互聯網(wang)創新(xin)研(yan)(yan)究院研(yan)(yan)發的(de)(de)(de)(de)“基于能(neng)(neng)(neng)源(yuan)互聯網(wang)插(cha)座(zuo)”的(de)(de)(de)(de)精細化(hua)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)管(guan)理模式及平臺(tai),以(yi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)泛在通道——“插(cha)座(zuo)”為抓手,將用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)服(fu)務、計量(liang)和管(guan)理等(deng)功能(neng)(neng)(neng)下沉到能(neng)(neng)(neng)源(yuan)系統最普遍(bian)的(de)(de)(de)(de)最底層——插(cha)座(zuo),并采(cai)用(yong)(yong)物(wu)聯網(wang)手段與大數據后(hou)端(duan)結合(he),在能(neng)(neng)(neng)解決公共(gong)用(yong)(yong)場所充電(dian)(dian)(dian)難(nan)問題的(de)(de)(de)(de)同時,設(she)置出(chu)多樣化(hua)的(de)(de)(de)(de)套餐服(fu)務,精細化(hua)管(guan)理用(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)行(xing)為、提高充電(dian)(dian)(dian)設(she)備的(de)(de)(de)(de)利用(yong)(yong)率,也(ye)能(neng)(neng)(neng)夠服(fu)務于社區及其區域能(neng)(neng)(neng)源(yuan)系統的(de)(de)(de)(de)“削峰填谷”和“需(xu)求(qiu)側響應”。 最后,為(wei)確保能源互聯網(wang)生態的健康發展,也應注重(zhong)能源互聯網(wang)應用層的“冷思考(kao)”,如(ru): 1. 跨界融合(he)、加強(qiang)能(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網關鍵技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)集(ji)成優(you)化(hua):能(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網內(nei)涵外延,涉(she)及眾多(duo)相關技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)突破(如中(zhong)低品位能(neng)源(yuan)轉換技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、高效低成本的(de)(de)儲(chu)能(neng)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、靈活柔性的(de)(de)低壓直(zhi)流技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)等(deng)等(deng)),而(er)如何發揮多(duo)種技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)之(zhi)間的(de)(de)梯(ti)級利用、網絡(luo)耦合(he)、多(duo)元(yuan)互補以及熱電(dian)耦合(he)與解耦,進而(er)打破各(ge)種技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)之(zhi)間的(de)(de)局部優(you)化(hua)壁壘,實現能(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網各(ge)元(yuan)素的(de)(de)“多(duo)元(yuan)互動、集(ji)成優(you)化(hua)”,充分釋(shi)放能(neng)源(yuan)互聯(lian)(lian)網的(de)(de)“跨界”潛力; 2. 數(shu)字驅(qu)動(dong)、深化(hua)(hua)能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網的(de)信息物(wu)(wu)(wu)理融合(he):物(wu)(wu)(wu)聯化(hua)(hua)已成為能(neng)源(yuan)(yuan)轉型的(de)重要趨(qu)勢,通過物(wu)(wu)(wu)聯化(hua)(hua)技術實現能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)統“源(yuan)(yuan)網荷儲(chu)”各環節信息流(liu)(liu)的(de)貫通,進而以信息流(liu)(liu)改造(zao)能(neng)源(yuan)(yuan)流(liu)(liu),充分挖掘能(neng)源(yuan)(yuan)的(de)數(shu)字化(hua)(hua)價值,已是泛在電力物(wu)(wu)(wu)聯網建設的(de)必然趨(qu)勢; 3. 因地(di)制宜(yi)、重視政府對能(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)聯網項目(mu)的落(luo)地(di)協調作(zuo)用(yong):政府在能(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)聯網示(shi)范項目(mu)的建設審批、機制設計和運維管理方面,特別是(shi)在不同門類工業園區(qu)能(neng)源(yuan)(yuan)系統基(ji)礎設施建設以及“能(neng)源(yuan)(yuan)數字礦產”上具很大的挖掘空(kong)間; 4. 科學組織(zhi)、加(jia)快能源互聯網技術(shu)相關(guan)標(biao)準(zhun)的(de)(de)制定:能源互聯網的(de)(de)落(luo)地涉及到物理層、信息層和應(ying)用層諸多(duo)創(chuang)新技術(shu)的(de)(de)規(gui)模化應(ying)用。進而(er),要(yao)實現能源互聯網項目的(de)(de)高質(zhi)量可推廣落(luo)地,各類(lei)技術(shu)須(xu)有統(tong)一的(de)(de)設計(ji)規(gui)范、路徑接口及評價指標(biao); 5. 統籌謀劃、倡導能(neng)(neng)源互聯網(wang)的(de)(de)大(da)(da)眾(zhong)參與多元化市場(chang)機制:堅(jian)持(chi)以惠民(min)利民(min)為(wei)中心和堅(jian)持(chi)創新、協調、綠色(se)、開放、共享(xiang)(xiang)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)理(li)念,就(jiu)是發(fa)(fa)展(zhan)能(neng)(neng)源互聯網(wang)的(de)(de)指(zhi)導方針。某種程度(du)上,“輕(qing)資產”市場(chang)機制設計的(de)(de)創新效益大(da)(da)于技術創新的(de)(de)“重(zhong)資產”高投入回報。因此,要切(qie)實有效提升(sheng)大(da)(da)眾(zhong)參與程度(du),可加(jia)快形(xing)成以開放、共享(xiang)(xiang)為(wei)主(zhu)要特征的(de)(de)能(neng)(neng)源產業發(fa)(fa)展(zhan)新形(xing)態。
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