如何把握從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)的機遇

楊方　白翠粉

從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)

我國能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出，是信息通信技術和互聯(lián)網(wǎng)理念與傳統(tǒng)能源電力深度融合的集中體現(xiàn)。

我國能源互聯(lián)網(wǎng)具有五個特點：1）電網(wǎng)骨干網(wǎng)架廣泛互聯(lián)，可以通過電網(wǎng)實現(xiàn)大規(guī)模清潔能源的大范圍優(yōu)化配置；2）促進信息與能源深度融合，通過提高能源系統(tǒng)的可觀性和可控性，實現(xiàn)荷-網(wǎng)-源的深度互動；3）推動多種能源互補協(xié)調(diào)，可以因地制宜的通過與燃氣、熱力、車聯(lián)網(wǎng)、制冷、儲能等系統(tǒng)的互補協(xié)調(diào)，提升可再生能源的利用比例，并提高能源使用效率；4）具有互聯(lián)網(wǎng)理念融合下的商業(yè)模式創(chuàng)新機制，能夠在能源系統(tǒng)本體之上形成連接消費者、生產(chǎn)者、制造商、運維商等各方；5）具有能源商品價值的實現(xiàn)機制，通過能源互聯(lián)、信息互聯(lián)以及市場交易機制的整體協(xié)同，滿足用戶對多種用能和產(chǎn)銷者一體化服務的需求。

能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的范疇總體一致，但與智能電網(wǎng)強調(diào)發(fā)-輸-變-配-用電以及調(diào)度、通信等電網(wǎng)各環(huán)節(jié)的智能化、信息化與互動化相比，能源互聯(lián)網(wǎng)更加突出了用戶需求、交易業(yè)態(tài)、多能互補三大“亮點”。可以說，抓住這三個亮點，也就抓住了從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展機遇的“牛鼻子”。

能源互聯(lián)網(wǎng)下的典型業(yè)態(tài)新模式

1、以虛擬電廠為代表的交易新模式

隨著分布式可再生能源、電動汽車的蓬勃發(fā)展，越來越多的用戶具有“產(chǎn)消者“一體化的身份，既是電能的生產(chǎn)者也是電能的消費者。此類用戶需求的大量出現(xiàn)，也催生出了新的業(yè)務模式。例如，虛擬電廠就是一類典型的技術與商業(yè)模式相結合的新業(yè)態(tài)，德國分布式可再生能源的快速發(fā)展很大程度上得益于這類新模式的推廣應用。虛擬電廠（Virtual Power Plant； VPP）是一種聚合協(xié)調(diào)分布式能源參與電力市場交易的增值服務模式，通常由商業(yè)型虛擬電廠（Commercial VPP； CVPP）和技術型虛擬電廠（Technical VPP； TVPP）組成。

從運行機制和功能看，CVPP是從商業(yè)收益角度考慮的虛擬電廠 ，是分布式電源（Distributed Energy Resource； DER）投資組合的一種靈活表述。其基本功能是基于用戶需求、負荷預測和發(fā)電潛力預測，制定最優(yōu)發(fā)電計劃，并參與市場競標。而TVPP則是從系統(tǒng)管理角度考慮的虛擬電廠，考慮DER聚合對本地網(wǎng)絡的實時影響，并代表投資組合的成本和運行特性。TVPP整合CVPP提供數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡信息（拓撲結構、限制條件等），計算本地系統(tǒng)中每個DER可作出的貢獻，形成TVPP成本和運行特性。TVPP的成本及運行特性同傳統(tǒng)發(fā)電廠一起由TSO進行評估，一旦得到技術確認，技術型虛擬電廠將控制DER執(zhí)行發(fā)電計劃。

從可提供的業(yè)務服務來看，首先，在發(fā)電側，虛擬電廠通過制定發(fā)電計劃，以節(jié)約發(fā)電成本，減少電能浪費，幫助新能源發(fā)電參與上網(wǎng)競價，促進發(fā)電的管理更加科學、有序。其次，在交易側，虛擬電廠通過智能融合實時市場數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化能源投資組合方式，對即將進行的交易數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和管理，最終使電力交易側合理有序地運行。第三，在售電側，通過先進的量測技術，實時反饋用戶側的電能需求信息，實現(xiàn)對用戶側用電特性的分析，并進行負荷分類，作為發(fā)電計劃制定依據(jù)。第四、在用電側，虛擬電廠可實時監(jiān)控用戶用電狀況，對于擁有新能源發(fā)電的用戶，智能調(diào)整和優(yōu)化用戶的用電方式，提供用電賬單核對功能。第五、在電網(wǎng)側，虛擬電廠可實現(xiàn)電網(wǎng)實時監(jiān)測，管理負荷信息，使得電網(wǎng)得以持續(xù)高效穩(wěn)定地運行，并在電網(wǎng)故障時，進行分析判斷，最大限度地降低損失。

從實際應用成效看，由德國西門子公司和RWE發(fā)電公司于 2008年聯(lián)合發(fā)起專業(yè)虛擬發(fā)電廠（ProVPP） 項目在德國Niederense試點地區(qū)已正式進入運行。在ProVPP項目中，通過將新能源發(fā)電與電力大用戶（例如： 煉鋁廠、大型鋼廠等高耗能企業(yè)）進行聯(lián)合，利用能量調(diào)度系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，使得電力供應趨于一體化、結構化。

分布式發(fā)電管理系統(tǒng)（DEMS）是該項目的核心，也是該項目的智能管理和控制中心，不但可以顯示發(fā)電系統(tǒng)的當前狀態(tài)，還可以生成預測和報價信息，以及按系統(tǒng)制定好的發(fā)電計劃控制電能的生產(chǎn)。與此同時，該系統(tǒng)集成了 TVPP與CVPP的功能，一方面為業(yè)主提供整個電廠系統(tǒng)內(nèi)各機組的實時負荷狀況和發(fā)電量等狀態(tài)參數(shù)，另一方面，自動將發(fā)電廠的運行狀態(tài)信息與市場預測信息相比較，生成預測數(shù)據(jù)信息。最終，在電力貿(mào)易商給出報價之前，發(fā)電經(jīng)理批準分布式發(fā)電管理系統(tǒng)所給出的價格后，由其給每座虛擬電廠分配運行計劃，從而準確設定了各發(fā)電廠在規(guī)定時間必須生產(chǎn)的電量。

2、以能源站為代表的多能互補新模式

針對用戶終端的冷、熱、電、氣等多元化能源需求，越來越多的基于區(qū)域供能系統(tǒng)設計、運營和維護的綜合能源供應商涌現(xiàn)出來。通過構建區(qū)域級的能源站將各個類型和等級的能源系統(tǒng)有機連接，集中分配冷、熱源和電能到各類負荷終端，不僅具有顯著的環(huán)保價值，還可以通過獲取通過集中空調(diào)制冷、熱水的生產(chǎn)和銷售所帶來的規(guī)模效益。

從系統(tǒng)組成看，能源站通常采用集中供冷、供熱、供電系統(tǒng)，一般可再生能源系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)是能源生產(chǎn)的主體供應方，同時輔以燃氣輪機、冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)以及蓄能裝置等設備配合，共同構成一個典型的能源站，通常能源站規(guī)模較小，與大電網(wǎng)相連，少數(shù)也可獨立運行。

在運行方面，能源站屬于靠近用戶端的多能源梯級利用綜合設施。以小規(guī)模、小容量、模塊化、分散式的方式布置在用戶附近，可獨立輸出冷、熱、電、氣等能源。各供能設備既相互獨立又融合貫通，具備一定的獨立供能能力。通過能源站的形式，可以根據(jù)用戶的不同類型用能需求靈活調(diào)節(jié)不同種類能源的輸出比例，也可發(fā)揮各能源間的互補聯(lián)動特性，獲得消峰填谷、出力互補優(yōu)勢。此外，若其中某個設備出現(xiàn)故障，可以及時調(diào)配能源站內(nèi)的其他設備進行備用，以保證能源站整體系統(tǒng)的可靠運行。

在運營模式上，可以根據(jù)用戶的類型和用能特性差異化設計商業(yè)運營模式。對于用戶數(shù)量多、用能規(guī)模小的分散化用戶，可以采取常規(guī)零售或包年套餐等模式，成為售電企業(yè)的新的盈利領域；對于單一大型用戶，可以提供整體解決方案，并利用合同能源管理等模式。

從實際應用成效看，天津市已開始試點推廣部分綜合能源站。比較典型的模式是以土壤源熱泵+冷水機組+煙氣型溴冷機組構成區(qū)域內(nèi)供熱供冷系統(tǒng)，為一組建筑群提供冷、熱、電綜合能源服務。電制冷機組主要在夏季白天工作時間段開啟，直接向用戶側提供冷水。熱泵機組能夠?qū)崿F(xiàn)冬季制熱、夏季制冷，運行工況又分為直供工況和蓄能工況。直供工況一般在白天，土壤源熱泵機組向用戶側直接提供空調(diào)冷水和熱水；土壤源熱泵機組與能源站設置的蓄能水罐構成土壤源熱泵復合水蓄能系統(tǒng)。土壤源熱泵夜間開啟，向蓄能罐提供冷水和熱水進行蓄能。白天蓄能罐經(jīng)由蓄能板換向用戶提供空調(diào)冷水和熱水。系統(tǒng)實現(xiàn)了制冷、制熱用電的移峰填谷以及熱泵機組的間歇運行。煙氣余熱型溴冷機組與能源站內(nèi)配置的燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組相聯(lián)接，構成三聯(lián)供系統(tǒng)。

發(fā)展機遇與建議

我國能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展剛剛起步，未來三年將是試點示范的重要階段。建議能源企業(yè)從三個方面把握機遇、力爭主動。

一是積極通過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等方式建立健全標準體系。目前，我國能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展主要集中在用戶側，特別是在試點階段，重點是探索區(qū)域級的方案和模式。確保多利益主體參與、多重設備互聯(lián)、多類能源互補運行的前提就是建立規(guī)范、互操作的技術標準體系。由于配用電側的發(fā)展一直是我國電網(wǎng)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，設備設施水平參差不齊，許多標準不通用不兼容。因此，積極推動形成政府主導、各方參與、合作共贏的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，建立健全標準體系，將為市場化、規(guī)?；l(fā)展奠定堅實基礎，有利于占據(jù)發(fā)展主動。

二是積極推動大云物移等信息技術在能源領域的深度應用。我國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要驅(qū)動力就在于信息革命在能源領域的價值釋放，運用比特管理瓦特，實現(xiàn)比特與瓦特的深度融合是大勢所趨。加快在信息物理融合、電力大數(shù)據(jù)與云平臺、用戶行為分析、分布式能量管理、能源區(qū)塊鏈等技術領域?qū)崿F(xiàn)突破，率先將技術轉(zhuǎn)化為商業(yè)化應用模式將成為把握市場先機的關鍵。

三是積極推動能源互聯(lián)網(wǎng)的場景設計和應用。能源互聯(lián)網(wǎng)究竟能發(fā)展到什么程度關鍵要看是否可以在實踐中真正滿足用戶需求、創(chuàng)造新價值增長點。這就需要建立以用戶需求為導向的價值流理念，對與用戶生產(chǎn)生活息息相關的各個領域進行場景化的設計和實施。區(qū)域能源站、車聯(lián)網(wǎng)、能源管理云平臺、智能園區(qū)、智能家居、城市能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等領域都是能源互聯(lián)網(wǎng)可以大顯身手、百家爭鳴的舞臺。

（作者簡介：楊方，國網(wǎng)能源研究院高級工程師；白翠粉，國網(wǎng)能源研究院工程師）