深度|中國能源革命的目標(biāo)與路徑

2017-09-07 15:37:25 能源雜志　點(diǎn)擊量：評論 (0)

能源革命與互聯(lián)網(wǎng)+的深度融合必將催生能源互聯(lián)網(wǎng)，掀起第三次工業(yè)革命的高潮。應(yīng)該從能源新技術(shù)、能源新形式、能源新業(yè)態(tài)、能源新制度入手，以能源互聯(lián)網(wǎng)為依托，全面推進(jìn)能源革命，開啟智慧能源的全新時(shí)代。2

3.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，能源互聯(lián)網(wǎng)的信息流功能借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已初步實(shí)現(xiàn)，能源流功能借助物流網(wǎng)技術(shù)也基本具備，面臨的最大難題在于如何實(shí)現(xiàn)能量流的接入統(tǒng)一、轉(zhuǎn)換及時(shí)、傳輸自由、存儲(chǔ)方便、使用安全。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要努力攻克和掌握以下六大類關(guān)鍵技術(shù)：

能源接口技術(shù)。能量的自由接入與接出，需要將其轉(zhuǎn)換成能源互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一形式，制定標(biāo)準(zhǔn)的能量信息格式，以提高流通效率。必須逐步完善能源互聯(lián)網(wǎng)中各類型設(shè)備以及信息、數(shù)據(jù)、能量、能源接口標(biāo)準(zhǔn)以及信息傳輸協(xié)議，從而保證能源互聯(lián)網(wǎng)中信息流、能量流與能源流的互聯(lián)互通。

能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)將化石能源、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等各種形式的能源都匯聚融合在一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，必須大力發(fā)展能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，才能保證能夠根據(jù)消費(fèi)需求，將之即時(shí)轉(zhuǎn)換為電、冷、熱等方便、直接的能量形式。

能源傳輸技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)必須建立強(qiáng)大的能源互通網(wǎng)絡(luò)，以能源路由器、傳感器等組成的物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，加上大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)在時(shí)間、空間上的三維自由傳輸。現(xiàn)階段的能源傳輸受距離限制成為能源發(fā)展的瓶頸，必須大力發(fā)展能量大規(guī)模傳輸、雙向傳輸、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)，解除地域或環(huán)境限制。

能源存儲(chǔ)技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)的重要目標(biāo)是解決風(fēng)能、太陽能等可再生能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性問題，形成友好型電源與電網(wǎng)關(guān)系，能源存儲(chǔ)技術(shù)是能源互聯(lián)網(wǎng)功能能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。必須大力發(fā)展壓縮空氣儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能等新興儲(chǔ)能技術(shù)以及鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池、超級電容器、飛輪等儲(chǔ)能設(shè)備和產(chǎn)品。

能源平衡技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)要在全網(wǎng)范圍內(nèi)，完成不同地區(qū)、不同種類、不同形式能源并網(wǎng)和能源離網(wǎng)的優(yōu)化平衡，必須大力建設(shè)能源路由器等能源平衡技術(shù)。通過高效的傳輸裝置、轉(zhuǎn)換裝置、路由裝置等，實(shí)現(xiàn)能源高效低耗的最優(yōu)傳輸和調(diào)配，這也是能源互聯(lián)網(wǎng)的基本功能要求。如通過能源IP地址實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)、微電網(wǎng)之間的對接，從而使大電網(wǎng)與微電網(wǎng)、微電網(wǎng)之間的穩(wěn)定能量傳輸成為可能，徹底改變供需結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能量雙向傳輸。

能源安全技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)必須保證信息流、能量流、能源流在各個(gè)環(huán)節(jié)中的安全，必須要針對節(jié)點(diǎn)異質(zhì)、鏈路異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜、容易遭受攻擊的特性，積極研究網(wǎng)絡(luò)安全接入以及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)等各種關(guān)鍵技術(shù)，增強(qiáng)能源互聯(lián)網(wǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)、抗攻擊、抗故障的自防自糾自愈能力。

3.3 能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施步驟

能源產(chǎn)業(yè)天然具有互聯(lián)網(wǎng)的初級形態(tài)，油氣管網(wǎng)具備簡單原始的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，電力網(wǎng)絡(luò)也已初具能量傳輸體系，而廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各種信息的流動(dòng)。下一步需要解決的，是如何在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信息流、能量流、能源流“三流合一”，讓流動(dòng)更暢通、范圍更廣泛、生產(chǎn)更清潔、使用更便利。整體來看，能源互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)方式，應(yīng)當(dāng)是從小規(guī)模到大范圍，從簡單到復(fù)雜，從實(shí)驗(yàn)到示范，再到成熟推廣。

夯實(shí)基礎(chǔ)階段。聯(lián)接電器、汽車、電腦、手機(jī)、供暖、分布式能源等各種能源終端設(shè)備，不斷擴(kuò)充能源互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，匯總各級各類節(jié)點(diǎn)信息，建設(shè)能源大數(shù)據(jù)，運(yùn)用能源云計(jì)算，初步實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的信息流功能。提高電網(wǎng)智能化水平，將各種能源大部分轉(zhuǎn)化為能夠直接利用的能量如電力、熱能等，初步實(shí)現(xiàn)能量流功能。夯實(shí)能源物聯(lián)網(wǎng)，提高直接使用的石油、天然氣、煤炭等物流使用效率，初步實(shí)現(xiàn)能源流功能。在這一階段，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)是爭取具備信息流、能量流和能源流的初級功能。

持續(xù)推進(jìn)階段。在信息流、能量流、能源流都實(shí)現(xiàn)初級互聯(lián)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步與“人”聯(lián)接，以人為中心，從人的需求出發(fā)，用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)，使用戶、能源、設(shè)備之間實(shí)時(shí)交互交流，每一時(shí)刻每一環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸、即時(shí)分析，保證科學(xué)供給、動(dòng)態(tài)調(diào)配、合理消費(fèi)，在此基礎(chǔ)上逐步形成多層次、多功能的能源互聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)，在新制度保障下，在各個(gè)環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)增加技術(shù)措施，不斷強(qiáng)化互聯(lián)網(wǎng)與能源之間的高效聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化，從而進(jìn)一步促進(jìn)能源新技術(shù)、新形式、新業(yè)態(tài)的形成。

充實(shí)完善階段。高度實(shí)現(xiàn)能源開發(fā)利用的清潔化和低碳化、分布式與自主性。在能源互聯(lián)網(wǎng)體系下，能源完全以人為本，全過程智能可控，運(yùn)行效率大幅提高，能源的清潔低碳需求也將獲得極大的尊重。在能源開發(fā)、傳輸、轉(zhuǎn)化和消費(fèi)過程中逐步引入擬人腦智慧功能，逐漸過渡到智慧能源的高級階段。

4從能源互聯(lián)網(wǎng)到智慧能源

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，為推動(dòng)能源革命提供了難得的歷史機(jī)遇。能源互聯(lián)網(wǎng)的初步建成將成為能源革命取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展的重要標(biāo)志，表明能源革命與信息技術(shù)及工業(yè)技術(shù)深度融合并走向成熟。同時(shí)，能源形式的改進(jìn)更替與文明形態(tài)的演進(jìn)轉(zhuǎn)型緊密關(guān)聯(lián)，能源革命的最終目標(biāo)就是要順應(yīng)文明形態(tài)轉(zhuǎn)型的要求，構(gòu)建一種從自然到自動(dòng)，從智能到智慧的全新能源形式。在能源互聯(lián)網(wǎng)形成與發(fā)展過程中，人類的能源形式將逐步由大規(guī)模、集中式的化石能源向微型化、分散式、智能化的可再生能源過渡，人類社會(huì)的文明形態(tài)也將逐步由信息文明向生態(tài)文明轉(zhuǎn)型。

要讓能源的全產(chǎn)業(yè)全環(huán)節(jié)都充滿智慧，打造能源互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前能源革命要邁出的第一步，也是進(jìn)入智慧能源新紀(jì)元的重要里程碑。可以預(yù)見，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和能源革命的不斷推進(jìn)，能源技術(shù)不斷突破，能源制度不斷完善，各類技術(shù)、制度將與能源完美融合于一體，能源互聯(lián)網(wǎng)不僅可以滿足清潔、安全、經(jīng)濟(jì)、高效和持續(xù)要求，而且也必將遵循人類文明演進(jìn)的新趨勢和新要求，逐漸“進(jìn)化”出自組織、自檢查、自優(yōu)化、自適應(yīng)等類似于人類大腦的強(qiáng)大智慧功能，開啟智慧能源的全新時(shí)代。

作者：

劉建平，國家能源局發(fā)展規(guī)劃司;

楊健，河北大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院;

劉濤，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院;

陳錚，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院。