推进能源互联网驱动城市发展邹议

摘要：中国城市能源供应面临城市化和机动化的两大高峰，既影响了中国能源供应的整体形势，又对城市生态环境形成严峻的挑战。能源问题已成为中国城市发展的“瓶颈”。本文对能源互联网的深入研究，将新能源与“互联网+”理念的合理融合，提出构建既节约能源，又经济高效、清洁环保的能源互联网体系，以期对推动中国的城市可持续发展问题有所裨益。

关键词：能源互联网；城市能源；智能电网

一、能源互联网是现代城市发展的必然选择

能源是城市发展的重要驱动力，但能源的使用也是城市环境污染的重要原因之一。实际上，城市能源的构成、利用效率及其他特征，不仅对城市的社会经济发展和城市生态环境起着重要的作用，而且对国家和整个人居环境质量产生重要的影响，此外它制约着城市的发展水平和速度，决定着城市未来的发展方向和趋势。

目前，我国从人均收入和工业结构来看，和1952年的英国相当，在化石能源的对外依存度相似于20世纪70年代的丹麦，发达地区工业发展与环境的矛盾现状如新加坡。作为世界最大的发展中国家，我国能源现状面临三大问题：传统能源产能过剩、无处安放；可再生能源发展动力不足；能源系统整体运行效率不高。能源问题如果能够得到解决，我国城市建设、经济建设必会有较大发展。为此，能源互联网作为问题解决的重要途径应运而生。

从技术层面，综合运用先进的信息技术、电力电子技术和智能管理技术也可以被理解成为能源互联网，能源互联网将大量由分布式能量采集装置、储存装置和不同类型负载组成的新型电力网络节点互相联系起来，以实现能量对等交换、能量双向流动和共享网络。

从运营者角度来看，能源互联网是指存在竞争、能够与消费者互动的一个能源消费市场，要想赢得市场竞争，我们必须提高能源服务质量。

从政府管理者角度来看，能源互联网是指能够兼容传统电网，不仅能充分、有效和广泛地利用分布式可再生能源，而且还能满足用户多种多样电力需求的一种新型能源体系结构。

从消费者角度来看，能源互联网既具有传统电网所具备的供电功能，同时也为不同能源消费者提供了一个能源共享和交换平台。其本质是“互联网+”理念在能源领域的创新性应用。在以科学发展观指导中国社会经济发展的宏观背景下，在推行节约型社会和节约型城市战略的过程中，以能源体系建设促城市发展具有重要意义。

因此，通过构建城市能源互联网，将有利于解决城市能源电力就地平衡的瓶颈问题，促进各类能源与电能转换，优化城市能源结构、促进清洁能源的开发和利用、提高能源的利用效率，从而实现城市能源消费基本无碳化，解决或缓解我国能源、经济和环境发展中的矛盾冲突。

二、能源互联网的特征和应用分析

（一）能源互联网的发展阶段和主要特征

从单纯的电力互联到基于互联网思维和技术对能源产业转型升级，都可以被理解为能源互联网中的不同发展阶段或构成元素。

能源互联网的发展是信息和能源不断整合并相互促进、循序渐进的过程。这个过程大概可以被划分为初级、中级、高级三个阶段，从初级到高级不仅是一个逐级递进的过程，同时也是一个同步发展、相互渗透的过程。

表1 能源互联网发展阶段及特点阶段1特征初级阶段：能源本身互联阶段1以电力系统为核心枢纽，实现了横向多源互补中级阶段：信息与能源互联阶段1信息指导能量要素配置，能量要素配置优化提升能源价值高级阶段：能源与信息深度融合阶段1能源生产和消费达到高度定制化、智能化、自动化，从而形成生产、供应、消费一体化的新型能源产业形态。与传统能源网相比，能源互联网在前者的基础上引入了互联网理念，具有以下四点特征：

1.网络化

能源互联网的主要供应能源是具有分散性的可再生能源。我们需要建立就地收集、存储和使用能源的网络来实现最大限度的收集和使用可再生能源，此类能源网络具有单个规模小，分布范围广的特点，因而每一个微型能源网络都是构成能源互联网的一个节点。

2.互联性

由于大范围分布式的微型能源网络不能全部保证自给自足，所以需要联系起来进行能量交换才能保证平衡能量的供给与需求。与关注如何将这些要素“接进来”的传统电网不同，能源互联网更加注重于将分布式发电装置、储能装置和负载组成的微型能源网络联系起来。

3.开放性

能源互联网是一个对等、扁平和能量双向流动的能源共享网络。发电装置、储能装置和负载能够“即插即用”，而且只要符合操作标准，此类接入都是自主的，从能量交换的角度看没有任何一个网络节点比其它节点更为重要。

4.智能化

在能源互联网中，能源的产生、传输、转换和使用都应该具备一定的智能以保障系统的稳定运行。

（二）城市发展中能源互联网的推动应用分析

随着大数据、云计算、物联网等新技术不断涌现，互联网技术及其思想正潜移显默化地渗透到社会的每个角落。信息技术与能源网络相结合形成的能源互联网为未来能源发展提供了可行的技术方案，并将深刻改变着人类生产、生活方式

1.生产领域

从能源互联网的工作机制出发来看，能源互联是将不同的能源节点互联起来，来实现能量双向流动，最终达到能量共享的效果，主要包括分布式能量采集装置，能量存储装置以及不同类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等。那么一方面基于能源互联网的能源存储应当能够适应各种环境，方便将自然界能量转化后的能量存储起来。另一方面，能源互联网提出的初衷是为了更好地解决能源环境危机，保障及促进经济的发展，所以基于能源互联网的储能成本一定要控制在较低的标准，否则就无法实现它的價值。能源互联网其本质是产业互联网，按照此理念，将来的节能技术一定要与能源互联网相结合，也就是通过能源互联网的方式再结合能源产业创新来从事节能减排工作，其服务范围逐渐从电网扩大到能源的真正使用者，而储能和节能服务对象也将随之细化，各生产单位都会成为受益者。

2.居民生活领域

未来家庭能源管理是能源互联网的基本单元，它将实现电网基础设施与用电器之间的相互配合和控制，也将应用于智能电网对家庭用电器的深度智能控制，并通过对云端数据的采集分析用户用电习惯，采取不同策略为客户提供个性化定制服务。此外，作为“能源互联网”的基础工作，发展家庭分布式光伏系统也显得至关重要。以德国能源互联网实践项目EEnergy系统为例，它提出要充分利用信息技术以满足未来以分布式能源供应为主的电力需求，实现完全计算机控制和监测以及数字化互联的目标。

3.交通出行领域

随着我国城镇化、机动化的快速推进，交通拥堵、空气污染等经济社会矛盾日益突出。从长远看，中国车用能源的发展方向是“以电代油”，发展纯电动汽车以逐步取代内燃机汽车，是促进汽车产业可持续发展的有效途径；但纯电动车产业链还不成熟，快速充电网络与电动汽车的发展需求相比还需要质的提升，基于此现状，在未来相当长一段时间内迫使我们必须加快储能技术研发的同时，将充电网络纳入到能源互联网的规划、建设范围，推动交通出行的变革。截止2016年10月，我国公共充电基础设施建设总量已超过10万个。在《能源发展“十三五”规划》中，提到的充电基础设施建设工程，以及建设“四纵四横”城际电动汽车迅速充电网络，新增超过800座城际快速充电站，满足全国500万辆电动汽车交换电需求。

三、推动能源互联网发展进程的有关建议

（一）国家层面深度承载全球能源互联网战略发展

能源互联网涉及面广泛，影响深远，需要从国家战略层面进行统筹规划。例如建立灵活可调节的跨区输电价格形成机制，需要在全国范围内促进电力要素的优化配置；在可再生能源的消纳问题上，需要从国家层面统筹可再生能源与本地火电的协调、互济和补偿问题。在特高压环网建设方面，强化坚强骨干网架，增强“分区互济”的地区双环输电网品质，大规模建设特高压交直流混联电源支撑的城市电网的基础设施建设，需要国家出台相关的政策支持。

（二）城市能源管理层面需要构建城市能源综合管理机构

能源互联网中所强调的不同能源形式之间的综合互补利用，从功能体系的角度来看，将会涉及到能源的生产、传输、转换和消费等诸多环节，在城市落地过程中，客观上需要形成高效的城市综合管理机构与之相适应。城市能源综合管理机构应具备高质量的服务提供和跨部门、跨行业协调能力，承担城市能源网络规划、审批、监测等职能，重点开展区域能量综合管理，促进电源、供热、供气等各类能源主体的协同发展，借助用户用能信息的实时采集，为用户提供智慧能源服务，提升居民安居智能化水平，推动能源要素在城市发展过程中合理配置。

（三）技术层面需要加强新技术的研发和应用研究

以电力系统为核心、分布式可再生能源为主要一次能源（如风电、光伏发电等）、互联网及其他前沿信息技术为基础的城市能源互联网涉及诸多技术难点。如“结构清晰、布局合理”的单元制配电网技术和“安全可靠、资源共享”的配用电一体化终端通信技术；可实现分布式能源全额消纳的高度智能的单元制配网调控运行平台和单元制配网一体化业务管理平台开发等。因此，推动分布式能源、储能、电动汽车快速充电、智能用电设备等技术的研究开發和推广应用是能源互联网的重要措施。

（四）商业运行方面需要构建新型的城市能源交易模式

交通网络、天然气网络等其他系统紧密耦合而组成的复杂多网流系统被称为能源互联网，需要建立一套新型的交易体系与之相适应。因为技术应用，通过互联网，能源供应者和消费者可以高速、便捷、低成本地获取最大限度的信息，而且它们具备了进行科学合理的局部交易、实现微平衡所需的信息基础。所以，随着互联网与能源产业的结合，从整体走向来看，能源互联网的交易将从集中向分散发展，分散微平衡将取代整体平衡成为交易的最主要方式。

综上所述，中国能源紧张的态势已经影响到城市的发展，能源因素已经成为中国城市发展的“门槛”之一。中国城市能源供应面临城市化和机动化的两大高峰，既影响了中国能源供应的整体形势，又对城市生态环境形成严峻的挑战。城市担负了沉重的能源负担，造成了严重的环境污染。中国城市的能源效率落后于世界先进水平，这既是中国城市应该积极改善的地方，又是中国城市发展的良好机遇之所在，将新能源与“互联网+”理念的合理融合既可节约能源，又经济高效、清洁环保，是促进我国城市可持续发展的重要战略选择。

参考文献：

[1]张磊.智慧园区研究[J].智能建筑与城市信息，2015，（12）：7274.

[2]陈楠枰.域市公交的新能源战略将“绿色出行”进行到底[J].交通建设与管理，2016（Z2）：4247.

[3]张世翔，苗安康.能源互联网支撑智慧城市发展[J].中国电力，2016，49（3）：1217.

[4]沈清基.中国城市能源可持续发展研究：一种城市规划的视角[J].城市规划学刊，2005（6）：4147.

[5]曾鸣.能源互联网推动能源变革[J].中国电力企业管理，2016（10）：2425.

[6]张伯顺.解读“互联网+”中的“+”节能与新能源汽车并举发展[J].汽车与配件，2015，（16）：4243.

作者简介：王刚（1982），男，安徽亳州人，国网能源研究院高级研究员，管理学博士；李伟阳（1973），男，浙江东阳人，国网能源研究院副院长，高级研究员，高级会计师。