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第三节
能源互联网的发展理念

能源互联网力求提高清洁可再生能源的利用比例,借助互联网、大数据等技术降低成本、提高能效,其核心是全社会参与能源的生产和利用,没有资质与门槛的限制,和可持续发展理念高度吻合。具体而言,能源互联网秉持开放、互联、清洁、分布式、数字化和以用户为中心的发展理念。

一、开放

能源互联网的核心理念是开放。其包括:多种类型的能源开放互联、设备与系统开放对等接入、参与者和终端用户开放参与、开放的能源市场和交易平台、开放的能源创新创业环境、开放的能源互联网生态圈、开放的数据与标准……这需要电力、热能、油气、交通、信息通信、建筑、金融等多领域的交叉融合。

开放容纳大量分布式可再生能源是能源互联网的核心要义。以分布式可再生能源相关项目投资为例,开放的能源互联网商业模式不拘泥于早期的投资,也不拘泥于特定地点或行业的投资,具有高度的可扩展性。

二、互联

能源互联网包含了物理互联和数据互联两层互联。其中,物理互联是能源系统的类互联网化,包括电、气、油、热、冷等多能互联,提高能源使用效率和可再生能源消纳能力;电力自由跨区传输,实现全球能源高效配置;开放对等接入,实现各种负荷(电动车、分布式能源等)的即插即用。数据互联包括:“互联网+能源互联”,通过数据互联有效管理能源系统中的各种资源;“互联网+能源管理”,利用大数据、物联网等技术为用户提供更便捷的服务;“互联网+能源行业”,实现能源行业去中心化,形成自由交易的能源互联网市场。能源互联网搭建出互联互通的平台,实现石油、煤炭、电力等多类能源系统的互联以及热、冷、风、光等多种能源形式的互联。

从企业商业模式创新角度来看,除了以上物理互联和数据互联两层互联外,还能实现三个方面的互联。

第一,市场方面的“以用户为导向的互联”。企业的软硬件配置与信息系统集成方式必须主要考虑终端用户的用能体验是否最优,实现从单纯的能源产品供应商向面向客户需求变化的能源服务提供商的转变。

第二,企业核心资源方面的“万物互联”。物联网基础设施和远程无线连接、可视化定位、监测和控制技术等智能硬件部署,加上无人机和传感器等设施,可以帮助能源互联网企业进行价值创造和价值传递方面的创新。

第三,企业合作关系等经营管理方面的“企业互联”。在能源互联网生态中借助技术进步,提升运营能力,促进包括供应商、银行等金融机构、网络服务商等各类参与者的互联,成为智能互联企业。

众多参与者开放互联、各类能源系统与能源设施设备互通互联,越来越多的数据被收集和分析,能源行业可以更好地理解如何利用和响应能源互联网市场信号,连接挖掘出顾客深层次的需求,促进参与各方协同创新商业模式。通过商业模式创新实现资源的有效利用,并创造新的社会价值及商业价值。

三、清洁

清洁发展,加快以风能、太阳能、水能等清洁能源替代化石能源,从源头上控制全球碳排放,是可持续发展的核心举措。能源生产向清洁能源转变,通过清洁能源大规模开发、大范围配置和高效率使用,推动全球摆脱对化石能源的依赖。能源互联网优先纳入以可再生能源为代表的清洁能源,促进能源绿色转型(见表0-3)。能源互联网为应对气候变化开辟出一条清洁、创新、共赢之路。

表0-3 能源互联网中优先纳入的清洁能源与传统化石能源比较

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续表

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资料来源:刘振亚.全球能源互联网[M].北京:中国电力出版社,2015:57-69。
SCHOLTEN D.The Geopolitics of Renewables:An Introduction and Expectations[A]//SCHOLTE D.The Geopolitics of Renewables[M].London:Springer,2018。
张锐,寇静娜.全球清洁能源治理的兴起:主体与议题[J].经济社会体制比较,2020,208(2):182-191。

四、分布式

分布式能源指“位于用户所在地附近,不以大规模、远距离输送电力为目的,所生产的电力除由用户自用和就近利用外,多余电力送入当地配电网的发电设施、发电系统或有电力输出的能量综合梯级利用多联供能系统”。 其主要包括:太阳能发电(光伏电池、光热发电)、风力发电、生物质能发电等。分布式能源系统具有分散布置、中小容量规模、用户自主等特征,经过分布式能源系统优化和整合,可实现高效、经济、可持续等多功能目标。

分布式能源系统适于与太阳能、地热能、风能等系统规模小、能量密度低的可再生能源相结合,为可再生能源的利用提供了新的思路,是分布式能源系统的未来发展方向,极具发展潜力。

分布式可再生能源、电动汽车、分布式移动储能、自动充电桩及柔性负荷等赋予社会公众更为丰富的知情权、参与权和选择权,使用户能够利用模块化或小型化可再生能源技术在本地发电,并结合储能调整使用时间,通过数字化和智能终端设备有效提升能源利用效率,同时区块链技术在能源电力中的使用也将形成分布式的交易环境。

五、数字化

计算机中所有信息对象如数字和运算、字符、声音、颜色、图形、图像,连同计算机指令,都用“比特”(bit)来表示,这一关键技术被称为“数字化”(Digitalization)。 能源领域的数字化包括创建和使用计算机化信息,以及处理能源供应链各个阶段产生的大量数据,是以“大云移智物”(大数据、云计算、移动互联网、人工智能、物联网)为代表的数字技术与能源系统的深度融合,是应用先进的数字技术来重塑现有能源系统的过程。数字化可以帮助解决可再生能源发电的间歇性问题,允许更有效的网络监控和拥堵管理,保障更高效的网络运行。数字化还能为需求响应、E2E能源和碳信用交易等提供数字化平台。

数字化和互联化制造将使企业能够处理从产品设计、制造、使用到寿命结束的整个生命周期中收集的大量数据,提高新产品设计工作的效率。以数据为驱动的新产品开发工作,辅以用于产品设计、工程和制造的数字技术,能够为推出更多节能的消费品铺平道路。能源互联网使制造商能够部署促进能源可持续性的新产品开发和制造模式。

人类发展已步入数字智能化时代。在新冠肺炎疫情暴发之前,中国已经成为全球消费领域的数字化领导者——中国电子商务交易额大约占到全球电子商务交易额的45%,移动支付渗透率则比美国高出3倍。 新冠肺炎疫情加快了数字智能化进程,数字化程度向来较低的能源行业也在加速数字化步伐。

数字化已经渗透至能源生产、输配、经营以及管理等各个环节。海量数据有效联动,协同构筑更高效、更清洁、更经济同时更安全的现代能源体系。在数字化基础上的智能化控制和信息化管理为可再生能源的利用开辟了新途径。数字化同时带来信息公开和规则规范,社会微观主体(企业、用户等)的参与权与选择权得到极大增加,可从根本上改变现有能源格局。数字化促进能源互联网不同利益相关者间产生了新颖的联系和互动,为能源互联网数字化平台带来广泛机会,并促进多边市场生成和发展。

数字化在解决能源转型瓶颈方面具有巨大潜力(见表0-4)。其既可以解决将可持续能源技术整合到现有能源结构中的瓶颈,也可以解决可持续能源技术从现有结构中独立出来的瓶颈。解决这些瓶颈的商业模式创新要么是增量渐进式的,要么是革命颠覆性的。

表0-4 数字化带来解决能源转型瓶颈问题的机遇

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续表

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资料来源:Loock(2020)。

数字化通过将分散的单元整合到现有的集中式能源系统中,通过连接和利用其灵活性来整合分布式能源,为价值创造提供了新的机会,涌现出数字能源服务。 例如,德国公司Next Kraftwerke作为一家虚拟电厂,主要提供平台服务,以更有效地将分散的生物质能源发电厂商连接到能源互联网的国内外市场。为此,Next Kraftwerke提供了一种名为Next-box的设备,该设备使Next Kraftwerke公司能够基于现货市场或储能市场的不同市场信号来聚合分布式可再生能源生产,并优化发电计划。

面向未来能源互联网发展的多种应用场景,能源行业价值链正经历着从“以实物资产管理为核心”到“以实物资产和信息化融合为核心”再到“以数字化驱动为核心”的转变。

六、以用户为中心

传统能源行业遵从产品逻辑,以生产提供能源电力产品为导向;能源互联网则以消费者为导向,商业逻辑发生颠覆性改变。消费者导向的能源互联网商业模式更加以用户为中心,更注重对用户的价值创造和在理解用户需求的基础上增强用户体验。积极探索消费者需求的商业模式将成为能源互联网新兴市场的主导模式。

能源互联网时代创新的首要焦点在于商业思维模式的变革,即将传统能源领域的工业思维转变为互联网思维(见表0-5)。所谓互联网思维,是指在互联网、大数据、云计算等科技迅猛发展的背景下,对用户、产品、市场、企业价值链乃至对整个商业生态系统进行重新审视的思考方式。

表0-5 工业思维与互联网思维

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资料来源:孙黎,魏刚.“圆形决策”时代到来[J].中欧商业评论,2015,81(1)。

能源互联网商业模式创新灵感的源泉应该来自用户的需要而不是竞争对手的作为。以用户为中心,了解客户偏好,注重用户体验,为用户提供便捷、多样化、个性化的能源产品和服务,是能源互联网商业模式成功的关键。能源用户不仅考虑用能安全和价格,更关注能源产品和服务是否独特并符合自己即插即用、多边互动、生产消费一体化的需求,是否提供了无缝化用户体验,是否能利用数字化工具帮助自己管理能源消费,等等。

以用户为中心,还意味着正确认识用户创新。只有正确认识用户创新,承认用户创新的力量、价值,才有可能营造用户创新的环境,以用户创新推动能源互联网的健康快速发展,从而实现能源转型。互联网已展现出用户创新的巨大潜力,互联网孕育了全民可写作、全民可明星的时代,使企业、个人及在线社区的用户知识分布和协调达到了前所未有的水平。

能源互联网发展理念与面向碳中和目标的能源转型要求高度吻合。2015年9月26日,习近平主席在联合国发展峰会上倡议“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”。2016年,国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部联合发布国家能源互联网纲领性文件《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》。2017年8月,全国首批55个能源互联网示范项目开工建设,截至2020年10月,大部分项目建成并完成验收。

为落实全球能源互联网倡议,2016年能源互联网首个国际性非政府组织——全球能源互联网合作组织, 由我国发起并成立,现已成为我国参与全球能源治理和国际多边合作的重要平台。2020年7月31日,能源互联网协调委员会(Energy Internet Coordinating Committee,EICC)正式成立。该组织是目前国际电气与电子工程师协会(IEEE)电力与能源学会(PES)直属的21个技术委员会/协调委员会之一,是国际电气与电子工程师协会电力与能源学会成立半个多世纪以来首个由我国学者发起成立的委员会,标志着我国在能源互联网这一新兴领域占据了全球引领地位。

2021年,教育部批准新增能源互联网工程和能源服务工程两个本科专业,能源互联网专业人才培养步伐提速,面向能源互联网的新文科专业也将应运而生。

在开放、互联、清洁、分布式、数字化和以用户为中心的发展理念指导下,能源互联网必将打破传统能源格局,带来整个商业生态系统的根本性转变。 oOStTr2O7E8gxAL2w1UKcwSPskHzD2DVl7A8ih1LOMoBPsyiaaSFBjqBHviwGVmN

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