【無所不能 文|曹寅】很多人眼里，能源行業(yè)是一種以臟兮兮的機器設(shè)備、污染、煤炭和石油、老國企為代表的陳舊事物，而現(xiàn)在突然變成了某種以軟件、互聯(lián)網(wǎng)、電動車、云計算和大數(shù)據(jù)、朝氣蓬勃的創(chuàng)業(yè)企業(yè)為代表的摩登符號。這一變化的基礎(chǔ)在于電力系統(tǒng)正在發(fā)生的巨變。

電力系統(tǒng)是為電能的產(chǎn)生、輸送、分配與應(yīng)用而構(gòu)建成的人工系統(tǒng)，是人類到目前為止構(gòu)建的最龐大、最復(fù)雜的系統(tǒng), 隨著社會需求的變化、技術(shù)的進步, 它處在不斷發(fā)展、變化和更新之中。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)主要包括發(fā)電設(shè)備，輸配電設(shè)備以及用電設(shè)備，還有保護與控制設(shè)備。這些設(shè)備通過適當?shù)姆绞竭M行連接, 組成有機整體, 確保電力系統(tǒng)在任何時刻都能夠產(chǎn)生數(shù)量充足的電能滿足系統(tǒng)負荷的要求。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)從誕生至今已歷經(jīng)百年，發(fā)展的方向一直在于為人類建造更大的電站，更強壯的電網(wǎng)，以及更高的發(fā)電效率和更低的輸配損耗，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在技術(shù)方面已經(jīng)臻于極致,三峽水電項目是人類建造的最大發(fā)電站，能夠完全滿足一些中小國家的所有電力需求，而正在蓬勃發(fā)展的特高壓電網(wǎng)則能夠?qū)㈦娏囊粋€大陸傳輸?shù)搅硪粋€大陸。但隨著人類技術(shù)的不斷進步，社會需求的不斷演變，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)目前已經(jīng)有點顯得跟不上時代了。

對于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)來說，最大的挑戰(zhàn)是對于柔性的迫切需求。在發(fā)電端，隨著成本快速下降和各國相關(guān)政策強力支持，包括風(fēng)電和光伏在內(nèi)新能源裝機正在全球迅速增加。這些新能源裝機既包括大規(guī)模集中式發(fā)電，比如我國西北的風(fēng)電基地，也包括小規(guī)模的分布式發(fā)電，比如沿海地區(qū)的屋頂光伏電站，而且，這些新能源所發(fā)電力，大部分仍將是并網(wǎng)應(yīng)用，但是伴隨著新能源規(guī)模的快速擴張，由于布局不合理、輸配電設(shè)施建設(shè)滯后等原因，導(dǎo)致新能源發(fā)展出現(xiàn)了“并網(wǎng)難”、設(shè)備利用小時低、能源浪費、安全事故頻發(fā)等問題。

風(fēng)電的問題尤其嚴重，我國北方風(fēng)電集中開發(fā)地區(qū)大都遭遇較嚴重的棄風(fēng)限電問題，據(jù)統(tǒng)計，2014年上半年全國風(fēng)電場等效利用小時數(shù)僅為為976小時，相比去年同比減少約83小時，東北一些地區(qū)冬季棄風(fēng)限電比例接近40%，直接經(jīng)濟損失達近百億元。太陽能隨著規(guī)模的上升，也出現(xiàn)了因無法并網(wǎng)而不得不“棄光”的苗頭。

鑒于此，如何在不影響電網(wǎng)安全的情況下，將這些波動性很強的新能源電力盡可能多的并網(wǎng)，成為了目前各國電力系統(tǒng)面對的最大挑戰(zhàn)。與此同時，出力調(diào)節(jié)困難的火電和核電，卻正在日益大型化，單體裝機的規(guī)模越來越大，變的更加難以調(diào)節(jié)。而在需求端，隨著電動汽車的大規(guī)模普及，電力消費的波動性也在變的更加復(fù)雜，不久的將來，人類擁有的電動車將數(shù)以百萬計，甚至更多，德國政府早在2008年11月就提出未來10年普及100萬輛純電動汽車和插電式混合動力汽車。2014年，僅斯特拉一家企業(yè)的電動車銷量就預(yù)計超過3.5萬輛，而日產(chǎn)聆風(fēng)電動車今年銷量將突破六萬輛。

根據(jù)特斯拉提供的數(shù)據(jù)，每輛特斯拉電動車平均每年行駛15000英里，需要耗費4800千瓦時的電力。4800千瓦時是什么概念呢，2013年，中國人均年用電量僅為3900千瓦時，美國2012年平均每戶居民耗電超過10800千瓦時，因此，如果電動車大量投入使用，社會耗電量將大量增加。更糟糕的是，高度城市化導(dǎo)致全球人口前所未有的集中，因此在下班后，電動汽車用戶一起充電將導(dǎo)致部分地區(qū)的電力負荷激增，嚴重威脅電網(wǎng)安全。如何滿足幾十萬輛電動車同時充電，又不至于因為電壓迅速下降導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰，成為擺在電網(wǎng)企業(yè)面前的棘手難題。

正是由于以上原因，電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)空間正在從發(fā)電和用電兩端被前所未有的壓縮，這也對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制技術(shù)提出了更高的要求。在這樣的背景下，柔性，或者也可以稱為靈活性，將是決定整個電力系統(tǒng)先進與否的關(guān)鍵因素，而電力系統(tǒng)是否能夠滿足先進生產(chǎn)力的要求，將決定一個國家未來的競爭力。奧巴馬一直將電力系統(tǒng)的先進性視作國家競爭力的重要方面，他在2009年就公開表示“中國、印度、日本、德國，每個國家都在爭先開發(fā)智能電網(wǎng)和能源利用的新途徑，而贏得這場競爭的國家將在全球經(jīng)濟中處于領(lǐng)先。我希望美國成為這個國家。”

此外，目前電力系統(tǒng)行業(yè)組織形式正在發(fā)生變化，全球電力價值鏈上的企業(yè)和組織數(shù)目正在經(jīng)歷前所未有的增長。曾經(jīng)橫跨發(fā)電輸電配電售電領(lǐng)域的一體化電力企業(yè)，因為政府監(jiān)管、市場競爭，電力體制改革等諸多因素而分拆成獨立的發(fā)電企業(yè)，輸電企業(yè)，配電企業(yè)等細分領(lǐng)域企業(yè)。早在上世紀80年代，英國政府就開始對電力工業(yè)進行改革。1990年，英國政府將英國中央發(fā)電局分解為國家電網(wǎng)公司、3家發(fā)電公司；1996年，美國聯(lián)邦能源管制委員會出臺法令，要求開放電力批發(fā)市場，明確要求發(fā)電廠與電網(wǎng)必須分離；我國也在2002出臺電力體制改革方案，將國家電力公司拆分為兩大電網(wǎng)公司和五大發(fā)電集團，完成“廠網(wǎng)分離”目標，現(xiàn)在中國新的電力體制改革也箭在弦上，改革后，中國電力市場將更加開放，各種類型的企業(yè)都將能夠參與電力市場競爭。

雖然電力體制改革能夠顯著提升電力系統(tǒng)的效率和運營質(zhì)量，但是改革也給電力系統(tǒng)的安全性帶來了新的挑戰(zhàn)，改革使得原有的電廠、電網(wǎng)之間的資產(chǎn)關(guān)系以及行政隸屬關(guān)系都不復(fù)存在，代之以市場交易為主的經(jīng)濟利益關(guān)系，過去電力系統(tǒng)內(nèi)部的安全生產(chǎn)問題是“大一統(tǒng)”的電力企業(yè)內(nèi)部自己的事情，其手段主要是貫徹法律法規(guī)和行政制約相結(jié)合。改革后電力系統(tǒng)的安全問題變成了分而治之的各家電力企業(yè)共同參與的事情，電力安全管理體制和管理方式都發(fā)生了很大的變化，電網(wǎng)的安全問題已不是電網(wǎng)公司一家能解決得了的問題，相關(guān)企業(yè)設(shè)備的運行狀況和安全管理狀況，都將同系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行息息相關(guān)，由于電力產(chǎn)品的瞬時性和電力事故的不可預(yù)知性，改革后的多主體參與的電力系統(tǒng)管理難度成幾何級增長。因此，如何做好不同電力企業(yè)之間的溝通和協(xié)調(diào)，實現(xiàn)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行？如何監(jiān)管橫跨數(shù)個領(lǐng)域的眾多電力企業(yè)？如何在跨多個公司的平臺上進行電力調(diào)度？都是擺在監(jiān)管者面前現(xiàn)實的難題。

同時，電力消費者也對電力消費提出了更精確和多樣的要求，隨著智能技術(shù)的發(fā)展，消費者不僅想及時了解自己的用電量，電價，碳排放量等數(shù)據(jù)，還希望能夠通過移動互聯(lián)網(wǎng)實時控制用電器和自家的光伏系統(tǒng)。因此，整個電力生產(chǎn)-消費鏈條將產(chǎn)生比過去多得多的數(shù)據(jù)。如何驅(qū)動電力公司信息技術(shù)平臺和業(yè)務(wù)應(yīng)用的升級改造，擴展電網(wǎng)對數(shù)據(jù)的傳輸、容納和處理能力，如何提升電力公司在數(shù)據(jù)資源價值挖掘的整體水平，促進業(yè)務(wù)管理向著更精細、協(xié)同、敏捷、高效的方向發(fā)展，如何利用這些數(shù)據(jù)為用戶和企業(yè)產(chǎn)生正的價值，都是電力系統(tǒng)目前正在面臨的挑戰(zhàn)。

為了解決這些問題，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運而生。目前對于能源互聯(lián)網(wǎng)的定義，不同企業(yè)和機構(gòu)有著不同定義，但相同的是，所有人都認為信息技術(shù)將在未來的電力系統(tǒng)中扮演核心角色，成為能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，因為只有信息技術(shù)才能實現(xiàn)整個能源系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)和設(shè)備的互聯(lián)互通。

【曹寅，邁哲華投資管理咨詢有限公司 (The Martec Group)咨詢總監(jiān)】