高峰:能源互联网 共创新业态

原标题:高峰:能源互联网 共创新业态

演讲人系清华大学能源互联网创新研究院常务副院长

(本文根据“2016第五届新能源发电系统技术创新大会”演讲PPT编辑而成)

能源互联网成为国家战略

关于推进“互联网+”志慧能源发展的知道意见于2015224日发布;国家发展改革委、国家能源局关于印发《能源技术革命创新行动计划(2016-2030)》的通知中“能源互联网技术”;中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要:“将推进能源与信息等领域新技术深度融合,统筹能源与通信、交通等基础设施网络建设,建设‘源—网—荷—储’协调发展、集成互补的能源互联网。”

为什么?

需求、技术、机制促成变革

需求:

环境的可持续发展——2012年空气污染造成的损失成本占GDP3.8%;空气污染成为2014年两会最受关注话题。

能源的可持续发展——中国人均能源资源拥有量不到世界平均水平的一半,单位GDP能耗却是世界平均水平的二倍以上;70%的能源是基于不可再生的煤炭资源;能源资源与消费需求逆向分布。

经济的可持续发展——(速度)从高速增长转为中高速增长;(结构)经济结构不断优化升级;(动力)从要素驱动、投资驱动转向创新驱动。

技术——新能源技术快速发展、成本大幅降低

技术——新能源汽车呈爆发性增长

发展趋势:进入新世纪以来,以混合动力和电动车为主的新能源汽车取代传统能源汽车的趋势明显;中国四年间增长超过40倍,整体汽车市场中占比突破1%的关键节点;在世界范围内,中国也已经超越美国,成为全世界新能源汽车销量最大的国家。

发展重点:美国技术重点调整:混合动力-燃料电池-纯电动和插电混动;日本的大方向:电动-混合动力-纯电动-燃料电池;欧盟发展新能源汽车的特点是环保与经济并重:生物燃料-氢燃料/插电混动/纯电动;中国“三纵三横”的布局:纯电动、混合动力和燃料电池,总成控制、驱动电机、动力蓄电池。

技术——各种储能技术不断涌现,处于突破前夜

机械能储能:抽水、飞轮、压缩空气;

储热:显热、潜热、反应热;

电化学储能:锂离子、铅酸、钠硫、镍氢、镍铬、液流、超级电容、锂硫与金属空气;

电磁储能:超导、电容/电感。

特斯拉在内华达州推动GigaFactory计划,计划在2020年生产超过50GWh的电池,满足50万辆电动汽车对电池的需求,并将成本降低50%

技术——互联网正在颠覆企业和个人的生存模式

数据成为新的自然资源;云计算正在推动平台化服务;社交、移动、数据推动个体崛起,形成个性化互动机制。

机制——能源革命成为国家长期战略

2014613日,习近平提出:能源生产和消费革命是国家的长期战略;定调“推动能源体制革命,还原能源商品属性”,构建有效竞争的市场结构和市场体系;特别强调“推动能源技术革命,把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点”。

20141112日,中国计划2030年左右,二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰,并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。

2015926日,习近平出席联合国发展峰会并发表题为《谋共同永续发展做合作共赢伙伴》:“中国倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。”

机制——我国新一轮能源电力市场化改革启动,服务国家战略和利益

电力体制改革方案已经通过,电网业务模式将发生不可逆革命性变化;

2015315日,中共中央下发9号文提出“三开放一独立三加强”:放开新增配售电市场,符合条件5类企业未来可以开展售电业务。

机制——“互联网+”带来革命性的发展机遇

2015624日,李克强主持召开国务院常务会议,通过《“互联网+”行动指导意见》,明确了推进“互联网+”,促进创业创新、协同制造、现代农业、智慧能源、普惠金融、公共服务、高效物流、电子商务、便捷交通、绿色生态、人工智能等若干能形成新产业模式的重点领域发展目标。

“互联网+”智慧能源:通过互联网促进能源系统扁平化,推进能源生产与消费模式革命,提高能源利用效率,推动节能减排。加强分布式能源网络建设,提高可再生能源占比,促进能源利用结构优化。加快发电设施、用电设施和电网智能化改造,提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性。(能源局、发展改革委、工业和信息化部等负责)

机遇:

能源、环境、经济的可持续发展(需求),可再生能源、储能和信息通信技术迅猛发展(技术),能源革命、电改、互联网+、创新创业(机制)都为能源互联网的发展提供了难得的机遇。

百年一遇的新一轮工业革命正在孕育?——世界产业发展趋势:第三次工业革命

是什么?

目标:提高可再生能源比重;促进化石能源清洁高效利用;提升能源综合效率;推动能源市场开放和产业升级,形成新的经济增长点;提升能源国际合作水平。

能源互联网定义:能源互联网是以可再生能源优先,以电力能源为基础,多种能源协同、供给与消费协同、集中式与分布式协同,大众广泛参与的新型生态化能源系统。在互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合基础上,通过多能协同的能源网络、信息物理融合的能源系统、创新模式的能源运营,实现绿色、协调、高效发展,带动经济增长,支撑能源革命。

能源互联的三个阶段:物理基础:多能协同能源网络;实现手段:信息物理能源系统;价值实现:创新模式能源运营。

一、多能协同能源网络:多能协同能源网络以电力网络为主体,并融合有气、热等网络,覆盖整个能源链。

能源转换:不同类型能源的转换(切换);不同承载方式的能源的转换(变换);局域能源网:大幅度提升电能自供率、新能源占比、综合能源利用效率;广域能源网:以局域能源网为基本节点,以电网、管网为广域骨干网架。

二、信息物理能源系统

物联网、大数据、移动互联网等信息技术的飞速发展,可为涵盖能源生产、存储、传输、转换和消费整个能源链条的效率、经济、安全提供有效支撑。

1、智能电网是迈出的第一步;2价值不断提升:信息获取-优化管理-创新运营-提升体验-顾客亲密度。

三、创新模式能源运营

互联网思维在能源互联网商业模式中的体现

1)最上游的材料及设备领域,会产生如“找钢网”这类B2B产业垂直电商;

2)能源生产领域,会产生各种基于大数据的第三方工业节能商业模式;

3)能源生产的产品领域,会产生电子交易所这类B2B现货交易平台和期货交易平台;

4)能源消费领域最具想象空间,会产生各种类型的O2O商业模式(B2BB2CC2BC2C、监控节能类、方案解决类、交易类);

5)每个产业链条,都会产生基于大数据的第三方专业解决方案商业模式;

6)具有稳定现金流的能源资产领域,会产生基于资产证券化的互联网金融商业模式(P2P、众筹等)和基于交易的O2O平台商业模式。

能源互联网基本特征

能源协同化:多能互联、协同调度,提升能源系统整体效率;提升资金利用效率与资产利用率;

能源高效化:高效包括效益、效用和效能。风能、太阳能等多种清洁能源接入保证环境效益、社会效益。以用户(能源生产者、消费者、运营者、监管者)效用为本,推动能源系统的整体效能;

能源商品化:能源具备商品属性,通过市场化激发所有参与方的活力,形成创新商业模式。能源营销电商化、交易金融化、投资市场化、融资网络化;

能源众在化:能源生产从集中式到分布式到分散式实现泛在,能源单元之间对等互联,能源链多方参与共赢,支撑万众创新;

能源虚拟化:盘活能源存量,支持即插即用,利用虚拟发电厂等方式提升资源利用效率,延缓能源生产、传输建设需求;

能源信息化:能量流和信息流融合,能源链实现资源和信息共享。

能源互联网示例——供给与消费协同,规划与运行协同

传统方式:电网+热电站;传统规划:按负荷优化前461MW计算,海淀北部翠湖地区变电站设备平均利用率24.82%能源互联网方式:电网、光伏、三联供、相变储能、柔直、需求侧相应;多能源协同规划:按负荷优化后336MW计算,翠湖地区变电站设备平均利用率30.86%负荷削减27%,节约变电站建设2座,减少建设投资1.6亿元。

能源互联网示例——多种能源协同

水循环无污染;氢气生产-氢气储运-氢气利用,电能转化为氢能,消纳富余水电,提供清洁能源,助力产业结构升级。

能源互联网示例——集中式与分布式协同,大众广泛参与

巨量的电动汽车和各类电池可以作为电网的低谷负荷和分布式储能参与需求响应。将有可能成为能量互联网化运营(VPP)的核心。

能源互联网示例——创新模式电动汽车

车电分离,电池自选,能量运营;可以支持电动车按需配置电池和电动车能量C2C/C2B运营模式。

做什么?

重点任务——多能协同能源网络、信息物理能源系统

1、推动建设智能化能源生产消费基础设施:推动可再生能源生产智能化;推进化石能源生产清洁高效智能化;3推动集中式与分布式储能协同发展;加快推进能源消费智能化。

2、加强多能协同综合能源网络建设:推进综合能源网络基础设施建设;促进能源接入转化与协同调控设施建设。

3、推动能源与信息通信基础设施深度融合:促进智能终端及接入设施的普及应用;加强支撑能源互联网的信息通信设施建设;推进信息系统与物理系统的高效集成与智能化调控;加强信息通信安全保障能力建设。

重点任务——创新模式能源运营

1、发展储能和电动汽车应用新模式:发展储能网络化管理运营模式;发展车网协同的智能充放电模式;发展新能源+电动汽车运行新模式。

2、发展智慧用能新模式:培育用户侧智慧用能新模式;构建用户自主的能源服务新模式;拓展智慧用能增值服务新模式。

3、培育绿色能源灵活交易市场模式:构建基于互联网的绿色能源灵活交易平台;构建可再生能源实时补贴机制;发展绿色能源的证书交易体系。

4、发展能源大数据服务应用:实现能源大数据的集成和安全共享;创新能源大数据的业务服务体系;建立基于能源大数据的行业管理与监管体系。

重点任务——体系机制与技术标准

1、营造开放共享的能源互联网生态体系:构建能源互联网的开放共享体系;建设能源互联网的市场交易体系;促进能源互联网的商业模式创新;建立能源互联网国际合作机制。

2、推动能源互联网的关键技术攻关:支持能源互联网的核心设备研发;支持信息物理系统关键技术研发;支持系统运营交易关键技术研发。

3、建设国际领先的能源互联网标准体系:制定能源互联网通用技术标准;建设能源互联网质量认证体系。

智慧城市能源互联网:太阳能光伏发电,柔性直流技术,电动汽车、需求侧响应等可调控负荷,相变储能,冷热电三联供以满足城市能源需求。

智慧城市能源互联网示例

圣地亚哥燃气电力公司(SDGE):1.1万平方公里,4.5GW发电装机容量,4万公里的输电线路,340万用户。它是加州最小的一家电力公司,现如今按照市值计算,已经成为加州最大一家电力公司;美国最有价值的电力公司,北美10佳电力公司,美国绿色建筑协会杰出领导奖,智能电网奖和连续10年的最佳可靠性奖。创立了具有远见的智能分布式电力系统(UDM)。

特点:多个分布式能源协同整合做为虚拟电厂,提高电力系统投资经济效益;允许电力公司利用并控制用户侧资源,降低15%峰荷;分布式控制提高电网的可靠性,稳定性,灵活性和安全性;提供了软件定义的电力系统基础,是真正的多能源互联,电力系统未来的方向。

应用技术:AMI技术与微网控制相融合的技术;基于馈线自动化的配电网自愈技术;系统故障下的用户孤岛策略;利用信息化技术应对多种分布式能源并网影响。

在圣地亚哥气电的长期愿景中,公共事业公司的电网将是相互连接的模块化的(如每个个体都是蜂窝里的小单元)公共事业公司分布式微网系统,并且功能可靠、智能、高效、和谐统一;智能分布式电网的互联,集成了先进的ICT技术和不断发展的分布式能源发电技术,提高了整个电力系统的可靠性和经济性。

电力公司转型是一个清晰的全球性的创新发展趋势;电力公司的转型必然遭遇众多困难,但是具有前瞻性的行业领先者,会最早适应潮流,必将赢得用户,并获取巨大收益。

清华大学能源互联网研究院

位于北京的的创新院,成都的四川院,西雅图的合作院,主要从事政策战略研究、创新解决方案、关键技术研发、科技成果转化、产业服务孵化等研究活动。

寄语

复合型(专业精深、勤勉奋进、跨界创新)的高素质人才是能源互联网成功的关键。返回搜狐,查看更多

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