能源企业应树立能源互联网意识 创新解决能源供给侧问题

时间:2016-01-07
来源:华北电力大学能源互联网研究中心
专家:曾鸣
能源互联网是互联网技术和思维与能源系统深度融合,能源企业要树立能源互联网意识,突破观念障碍和利益固化的掣肘,从新的思维方向、新的思维角度和新的思维层面,创新性地解决能源供给侧面临的各种问题。

一、能源供给侧面临的主要问题

1、环境可持续发展问题是能源供给面临的最大约束

我国化石能源资源约束日益趋紧、生态环境日益恶化和温室气体减排压力空前严峻,使能源供给面临的最大挑战便是环境可持续发展问题。

长期以来,我国能源行业采用的是重视发展速度、轻视发展质量的粗放式发展方式,以及将用能需求作为一种的刚性需求、敞开式的能源供应模式,国内能源消费规模急剧增长,能源开发强度急速扩大,导致能源资源紧张形势日益突出,环境污染日益严重[1]。但这样规模扩张的能源发展方式受到生态环境红线的硬约束,将在不远的将来结束,能源消费总量控制目标将得到严格执行。全社会应逐渐适应能源供应的适度从紧,追求“用更少的能源做更多的事”,促进节能和提高能效就成为能源供给侧变革的首要选择。各类能源企业应当从以往粗放式的扩张发展模式转变为更注重质量和效益的精益型发展模式,以改革创新为动力,把专业化、标准化、信息化、智能化、精益化等基础工作做好,更加突出市场导向和降本增效。

环境的可持续发展要求我们必须优化能源结构,实现能源结构多元化,要大力开发水电、核电,以及太阳能、生物能、风能等可再生能源,提高可再生能源开发利用效率,实施以清洁替代和电能替代为主要内容的两个替代,逐步转变以清洁低碳能源为主的可持续能源体系,努力实现能源清洁化利用,建成安全、清洁、高效、低碳的现代能源体系。能源供应思路也要由“有什么供应什么”转变为“什么好供应什么”。

以煤为主是我国能源结构的主要特征[2],煤炭的开采和利用对生态环境造成巨大的破坏。近年来,虽然对水电及风电、太阳能发电等其他可再生能源的利用有所增加, 但是煤炭资源禀赋的制约、价格优势以及能源安全的需要, “以煤为主”的能源生产和消费结构未来一段时间仍将长期存在。因此,我们在努力开发利用可再生能源的同时,不能忽视对传统化石能源的清洁、高效利用。要把推动传统化石能源的清洁高效利用与提高可再生能源和效率放在同等重要的位置上,构建安全、清洁、高效、多元的能源供应保障体系。

2、有效供给不足是能源供给侧急待解决的问题

我国能源供给以煤炭为主,正处于油气替代煤炭、非化石能源替代化石能源的双重更替期,而且我国能源生产与能源需求逆向分布,大规模、远距离运输和大范围优化配置是不可避免的。这些都决定了我国必须充分发挥电网远距离、大容量、高效率输送能源的基本功能,实现煤炭资源和水电、核电、风电等清洁能源的集约化开发、大范围配置和高效率利用。

目前,我国占总量54%的煤电装机容量分布在东部电力负荷中心地区,而煤炭资源丰富的晋陕蒙宁、新疆等地区仅占19%。从资源的优化配置角度出发,加快优化煤电布局对我国能源工业的可持续发展与能源清洁利用非常关键。从电力供应来看,我国目前煤电布局以分省“就地平衡”为主,跨省跨区输电能力较低。实践证明,这种方式已造成中东部地区煤炭供应高度依赖区外调入、中东部地区大气污染和酸雨污染严重等问题。受其影响,铁路长期忙于运煤且运力不足,煤电运紧张局面反复出现,缺煤?;窒笫庇蟹⑸?。另外,东北地区多年严重窝电、西南基地“弃水”和“三北”基地“弃风”、“弃光”问题比较严重,这些都造成有效供给不足,能源资源优化配置的问题十分突出。我们要着眼更大范围的能源平衡和区域布局,建立多元化的能源供应渠道,通过输煤、输气、输电等多种方式,提高能源就地加工转化水平,减少一次能源大规模长途输送压力。

能源的优化配置涉及到各个行业间的利益博弈,煤炭、油气、水电三足鼎立的局面还未解决;风电、太阳能的强劲发展使传统化石能源的开发利用与清洁能源的大规模并网消纳的矛盾更加突出;核电建设已重启,我国已成为核电在建装机容量最大的国家;与分布式能源大规模发展相适应的微电网、智能电网、能源互联网等技术的发展,使人们开始关注以小微、智能、就地平衡消纳等电网发展新趋势。如何从规模扩张保供转向系统优化,更好地发挥大煤电基地、大水电基地、大核电基地和大可再生能源发电基地的作用,在更大范围内综合优化配置煤炭、水能、核能、风能、太阳能等能源资源,同时大力推动分布式能源的发展,减少弃水、弃风,弃光等问题,建立以科学的有效供给满足合理的需求的供需模式以实现资源的优化配置就成为能源供给侧急待解决的问题。

3、新生事物将给传统能源供给体系带来巨大挑战

能源技术的快速发展使分布式能源、微电网、智能电网、智慧城市、物联网、电动汽车、用户储能、需求响应和能源互联网等各种新生事物不断涌现,能源系统呈现多样化、变化大、发展快的新趋势。未来人人都可以是能源提供者和消费者,都可以参与到能源产业链中来,这将使能源实时供需平衡难度增大以及系统调度的难度增大,对能源系统的安全稳定和供需平衡带来了极大挑战。

4、能源商品属性的缺乏是能源供给侧问题的根本之痛

能源行业的种种问题和矛盾,都可以追源到市场竞争机制不足,缺少市场化的能源价格形成机制,目前油气、电力、供暖价格等市场化定价机制尚未完全形成,可持续发展的可再生能源市场利益调节机制尚未建立,能源价格和税收制度等市场调节手段没有充分反映资源环境的外部成本,这导致能源行业活力没有完全释放。我们需要进一步还原能源商品属性,构建有效竞争的市场结构和市场体系,形成主要由市场决定能源价格的机制,引导能源消费、促进资源节约和节能技术发展、推动能源产业健康发展。

风电、太阳能发电等新能源与传统化石能源相比,市场竞争力较弱,政府更多地依靠生产侧补贴来鼓励其发展,风电、光伏发电等新能源企业为获得财政补贴都曾出现过抢装潮[3]。政府财政补贴是要增强新能源的市场竞争力,最终实现与传统化石能源的平等竞争,不可能无限补贴下去。应客观分析风电、太阳能光伏发电的成本价格下降潜力,在经济社会可承受范围内确定能源价格财税政策及合理的发展规模。新能源企业未来继续采用复制现有技术、依靠政府补贴发展新能源的模式将不可持续,着力点应放在通过技术创新实现发电成本降低上,将《能源发展战略行动计划(2014-2020 年)》中要求的“2020 年风电发电成本与煤电相当、光伏发电实现用户侧平价上网”作为一个硬性的约束条件,即保持一定的发展规模和发展速度,又通过技术创新实现发电成本的逐步降低。

二、能源互联网对能源供给侧改革的推动作用

作为一个跨领域的不断演化的概念,能源互联网并没有一个所有人都认可的标准定义,但还是有一些核心内涵达成了初步共识:能源互联网是互联网技术和思维与能源系统深度融合,通过能源和信息数据互联互通,在保证能源安全以及满足未来用户个性化用能需求的前提下,挖掘资源潜力,实现各类能源的互联共享和供需对接,最大程度地利用可再生能源,提高能源利用效率,优化资源配置,促进整个经济社会的可持续发展。能源企业要树立能源互联网意识,突破观念障碍和利益固化的掣肘,从新的思维方向、新的思维角度和新的思维层面,创新性地解决能源供给侧面临的各种问题。

1、用户思维有助于推动能源供给企业提升能源管理水平

能源互联网的用户思维就是在能源供给的各个环节中都要“以用户为中心”,把产品、服务和用户体验做到极致,而不单单是扩张产能降低成本,这是能源互联网的核心理念。

由于严格的市场准入限制,加之自然垄断特性,我国能源行业是国有经济非常集中的行业,集中度高,市场竞争意识较弱[4]。由于能源的短缺,能源企业长期以来实行“跑马圈地”粗放式的扩张发展模式,较少考虑消费者真正的用能需求。能源互联网的快速发展将改变能源行业自然垄断的特性,将一个集中式的、生产者控制的能源系统,转变成与更多消费者互动的集中式能源辅以大量分布式能源的能源网络,这将产生新的利益区块,催生多元化的新商业模式和投资机会,吸引更多投资者进入,现有能源体系的封闭性的垄断性的结构将被彻底打破,新的能源体系将从以供给主体为中心彻底转向以用户需求为中心。随着全面深化改革的推进,能源真正回归商品属性,尤其是市场机制日益完善后,国有能源企业只有更好地满足用户用能需求,解决用户用能难题,提供系统的能源解决方案,才能继续占据能源产业的主导权。民营能源企业则可以利用国有企业混合所有制改革的机遇,进入能源存量市场,或者借助分布式能源、微电网、储能、充电桩等各种新生事物的快速发展,利用自身灵活性优势,抢占能源增量市场。

无论国有还是民营能源企业都必须借助能源互联网的用户思维,以需求为导向,创新商业模式,提升能源管理水平,从用户对能源消费使用的安全、经济、便捷出发,通过各类技术手段,提升用户用能的功能与体验。例如,售电侧有序放开后,电网公司、负荷集成商和售电公司要提高综合能源服务意识,通过用户侧的智能自动控制设备,对不同用户的不同用电设备进行精细化管理控制,在不影响用户基本用电需求的同时,协调需求侧与供应侧的优化运行。同时,随着售电侧竞争的加剧,逐步提供定制化能源管理服务、设备维护服务、节能服务等增值服务以提高用户能源利用效率。

2、平台思维有助于推动广域内能源的协调及优化配置

能源互联网的平台思维就是开放、互联、互通、共享的思维。能源供给企业要积极进行技术创新,开发广域电力网络互联技术、多能源融合与储能技术、能源路由器技术、用户侧自动响应技术、电动交通及其与电网的交互技术等能源互联网技术,通过能源和信息交互平台的能源流和信息流的双向流动,实现能源供应、输送、消费一体化协同以及不同类型一次能源之间的协调优化控制,推动广域内能源资源的高效利用、协调互补和优化配置,将能源交易的范围将由区域市场向跨区市场甚至跨国市场发展,从而实现世界范围内的能源合作。

面对我国能源生产与消费逆向分布的格局,未来能源行业发展必须具有平台思维,实现集中式能源和分布式能源相结合,主网与微网相结合的网络结构。能源主网要实现中电力系统、煤炭、石油系统、供热系统、天然气供应系统、大规模集中式可再生能源以及大规模储能等多种能源资源系统之间的互联互通、互补协调,突出强调各类能源之间的“可替代性/互补性”,实现能源资源的开发利用、交通运输网络和能量传输网络之间的相互协调,打造一个多主体共赢互利的生态环境,推动广域内能源的协调及优化配置,保证整个能源系统运行的安全可靠性和经济性。能源微网将各类型分布式发电设备,储能设备和负载设备组成的微型能源网络进行互联,实现上述设备的“即插即发、即插即储、即插即用”以及无差别对等互联。能源微网凭借其灵活的运行方式、能量的梯级利用、以及提供可定制电源等特性,协调控制分布式电源、储能与需求侧资源,从而保证分布式可再生能源的并网需求。

利用可再生能源发电精确预测技术、新型可再生能源发电设备以及控制技术,最大程度上做到对风电等可再生能源发电出力的可调可控;通过可再生能源与传统水火电、抽水蓄能电站之间,不同可再生能源之间,集中式与分布式可再生能源之间的协调控制,实现多类型能源电力互补,使得供应侧整体呈现出稳定的出力特性,减小可再生能源发电出力波动对系统造成的冲击。在输配环节,新型的电网结构、先进的输配电方式、控制和安全防御系统以及储能设施的建设和应用使得电网对可再生能源拥有足够的接纳能力,最大限度地避免物理通道对于电力资源优化配置的影响。

3、整合思维有助于实现多能互补和环境可持续发展

能源互联网要树立整合思维理念,将互联网技术和思维与能源系统深度跨界融合。通过互联网以及相关技术手段,统筹考虑一次能源和二次能源供应网络的规划、建设、改造和技术升级,实现各类用能网络的无缝对接以及其在运行控制和管理维护上的高度智能化管理,达到各类能源网络整合、能源综合利用以及能源结构调整的目标,实现整个能源利用体系的“横向多能互补”和“纵向源-网-荷-储协调”。

首先,整合现有的需求侧管理平台、重点用能企业用电在线监测平台以及双向电力负荷监控系统,形成一个覆盖全网,适应分布式电源、电动汽车、储能等多元化接入需求,能够精确测量、收集、储存、分析、运用和传送用户用电数据、电价信息和系统运行状况的清洁、安全、便捷、有序的互动用电服务平台。

其次,构建全覆盖的能源信息网络和城市能源互联网综合监测与管理平台,实现电网与分布式电源、储能、电动汽车等用户侧设备的广泛互联,以及与燃气、供热等多类型能源的协调运行,实现城市能源供给、消耗的统一监测,能效分析、梯次利用和协调管控。能源供应商将不再只提供单一种类的能源,而是具备提供包括电、天然气、石油等多种能源的能力。传统的电网公司、石油公司、天然气公司等将转变成为掌握多种能源资源的综合能源供应商。

4、大数据思维有助于完善现有能源交易体系

大数据应用为能源企业发展提供了一种重要的创新思维。大数据思维就是指对能源相关领域的海量数据进行综合采集、传输、存储、处理、分析与应用的相关技术与思想。对能源生产、传输、消费数据的实时运行以及交易数据的收集分析,能够为系统的安全稳定运行监测以及远程控制提供相应的数据支撑,充分挖掘各个环节的能量损失,提高整个能源系统的能源利用效率。

信息和数据的经营是能源企业的核心竞争力之一。利用大数据技术对不同类型能源消费、交易以及用户用能行为模式进行采集、传输、处理、分析,能源企业可以做到对消费者的深入洞察、为用户提供个性化以及定制化的能源服务,推动能源供给商业模式的创新。用户可以通过智能终端在线监测更为详细的了解自身用能、分布式可再生电源出力以及储能设备充放电情况,依据市场信号和系统实际运行情况主动调整自身用能行为。能源大数据以及相应的辅助决策系统,可以为多方交易提供全面、高效的实时数据交互,这有助于实现能源供需配置的动态平衡,完善现有的能源交易体系,大幅提升能源的生产和使用效率。


[1]我国是全球最大的能源生产和消费量,但我国人均化石能源资源拥有量在世界上处于较低水平,2014年,煤炭、石油和天然气人均占有量仅为世界平均水平的67%、5.4%和7.5%。石油进口依存度已达57%,未来仍有可能增加,石油安全问题十分严峻。

[2] 中商产业研究院数据显示,2014年中国能源生产总量达36亿吨标准煤,其中原煤占比73.2%,原油占比8.4%,天然气占比4.8%,一次电力及其他能源占比13.7%。

[3] 2014年,风电投资规模首次超越火电。2014年底,国家发展改革委宣布下调部分资源区风电标杆上网电价,这一政策适用于2015年1月1日以后核准的陆上风电项目,以及2015年1月1日前核准但于2016年以后投运的陆上风电项目,这意味着所有在2015年之前批准的风电项目,均需要在2015年完成 装机。2015年1季度风电已经提前完成“十二五”规划的1亿千瓦装机目标。

[4]油气行业无论上游资源配置、开采、中游加工还是终端销售网络都基本形成了三大国有石油公司垄断的市场格局。发电市场相对开放,但发电企业也基本由五大国有发电集团、华润电力、中广核集团等央企及地方政府控股的发电企业占据主要地位。煤炭行业生产集中度较低,是个相对开放的竞争市场,但央企业及地方政府控股企业也占据了相当比例。

(本文作者系华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣教授,华北电力大学经济与管理学院张晓春副教授。)

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