中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基本特征及理念
摘要:能源互聯(lián)網(wǎng)研究與實(shí)踐快速推進(jìn),新理念、新技術(shù)開(kāi)始涌現(xiàn),呈現(xiàn)開(kāi)放、融合態(tài)勢(shì)。準(zhǔn)確把握能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向與基本特征對(duì)研判中國(guó)能源行業(yè)未來(lái)形態(tài)、科學(xué)推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型尤為重要。立足于中國(guó)中長(zhǎng)期能源轉(zhuǎn)型不同路徑比較,著眼于“能源+”的高度去定位能源在未來(lái)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展中的位置,結(jié)合對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理的分析以及對(duì)跨界融合實(shí)踐特點(diǎn)的總結(jié),提出了廣義能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念;在此基礎(chǔ)上,探討影響其產(chǎn)業(yè)頭部格局的關(guān)鍵因素,即互聯(lián)互通能力、綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)能力和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)能力等。這種更包容、更開(kāi)放的能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念,有利于推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型突破新動(dòng)能、新模式、新業(yè)態(tài)的創(chuàng)新瓶頸。
關(guān)鍵詞:廣義能源互聯(lián)網(wǎng) 能源轉(zhuǎn)型 能源+ 綜合能源系統(tǒng)
引言
改革開(kāi)放四十年來(lái),中國(guó)能源發(fā)展取得了舉世矚目的成就,能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量躍升世界首位,能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化,節(jié)能降耗成效顯著,能源安全保障能力實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。立足未來(lái)生態(tài)文明建設(shè)新高度,能源發(fā)展進(jìn)入新的轉(zhuǎn)型期,亟待解決不同范圍、不同程度存在的高污染、高排放、高能耗、體驗(yàn)不佳等問(wèn)題,以建立現(xiàn)代能源經(jīng)濟(jì)體系,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
本輪能源轉(zhuǎn)型相對(duì)于薪柴–煤炭–油氣的進(jìn)化規(guī)律而言,出現(xiàn)了廣泛使用分散、低能量密度、高波動(dòng)新能源的新特點(diǎn),也面臨市場(chǎng)化改革深入推進(jìn)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用等新機(jī)遇,具有高度復(fù)雜性、高度不確定性,各類新理念、新技術(shù)開(kāi)始涌現(xiàn)[1-5]。能源互聯(lián)網(wǎng)作為其中最具有包容性和時(shí)代技術(shù)特征的解決方案,受到政產(chǎn)學(xué)研金等社會(huì)各方廣泛關(guān)注[6-8]。在中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期,準(zhǔn)確把握能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向成為構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系,落實(shí)建設(shè)生態(tài)文明千年大計(jì),重塑能源行業(yè)未來(lái)發(fā)展形態(tài)的關(guān)鍵。
目前,對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的研究與實(shí)踐呈快速擴(kuò)張狀態(tài)[9-12]。本文在已有研究基礎(chǔ)上,結(jié)合對(duì)能源轉(zhuǎn)型路徑、與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系、架構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理等分析,研判能源互聯(lián)網(wǎng)基本特征;進(jìn)一步提出具有更大包容性的廣義能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念,并從互聯(lián)互通、綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)等方面,探討影響能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)頭部格局的關(guān)鍵因素。
1 能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路徑依賴特征
能源互聯(lián)網(wǎng)建立在未來(lái)的能源系統(tǒng)之上,研判中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景,需要放到中國(guó)能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命大背景下。在能源發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)和現(xiàn)實(shí)條件約束下[13],不同能源轉(zhuǎn)型路徑意味著各類能源品種的不同位置和作用,不同的節(jié)能降耗強(qiáng)度,不同的能源結(jié)構(gòu)和資源配置模式,從而形成不同的安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境水平。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向、建設(shè)路徑、開(kāi)發(fā)模式與中長(zhǎng)期能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略密切相關(guān),具有強(qiáng)路徑依賴特征。
一是基于不同轉(zhuǎn)型路徑的比較可知,突出電氣化將是中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要特征。文獻(xiàn)[14]立足于經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量增長(zhǎng)新趨勢(shì)和能源變革發(fā)展新格局,以提高能效水平和天然氣消費(fèi)比重為基礎(chǔ),以電氣化和清潔能源發(fā)展為重點(diǎn)構(gòu)建未來(lái)發(fā)展情景,研究設(shè)置了各類轉(zhuǎn)型措施實(shí)施力度相對(duì)平衡的常規(guī)轉(zhuǎn)型情景和電氣化水平更快提升的電氣化加速情景。分析表明,相對(duì)常規(guī)轉(zhuǎn)型,電氣化加速路徑有終端能源需求總量更少、能效水平提升更快、碳減排力度更大等優(yōu)勢(shì)。到2050年中國(guó)人均電力消費(fèi)將達(dá)到8 800~10 300 kW·h。
二是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)不能走促進(jìn)用戶提高能源使用強(qiáng)度的道路,綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)開(kāi)拓重點(diǎn)在于提高終端能源利用效率。文獻(xiàn)[14]測(cè)算表明,2040年以后人均能源需求穩(wěn)定在4.0~4.2 t標(biāo)準(zhǔn)煤,低于OECD國(guó)家目前平均水平,表明中國(guó)可以以更低的人均能源消費(fèi)水平支撐經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期增長(zhǎng)。而到2050年能源消費(fèi)強(qiáng)度將降至2015年的1/4,意味著巨大的提高能效市場(chǎng)空間。未來(lái),工業(yè)部門、建筑部門(建筑部門分為城市住宅、農(nóng)村住宅和公共建筑三大類,包括統(tǒng)計(jì)口徑中的第三產(chǎn)業(yè)(不含交通運(yùn)輸)和居民用能)、交通部門的終端用能占比從目前的63.5%、21.7%、13.5%演變成41.4%、30.0%、26.7%格局[14],綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)創(chuàng)新重點(diǎn)應(yīng)隨著能源需求增長(zhǎng)動(dòng)力的轉(zhuǎn)變而逐步轉(zhuǎn)移。
三是解決高污染高排放等問(wèn)題將成為能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模式衍生的重點(diǎn)。能源系統(tǒng)產(chǎn)生的碳排放占排放總量的50%,而且空氣污染物中85%的顆粒物、幾乎所有的硫氧化物和氮氧化物也是由能源系統(tǒng)產(chǎn)生的。其中,碳排放量未來(lái)會(huì)進(jìn)一步向電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)移,2025年前后電力部門碳排放達(dá)42億t峰值,排放指標(biāo)成為促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵動(dòng)力,通過(guò)用能方式轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)減排的需求日益增多。
四是有效支撐大規(guī)模發(fā)展的新能源的高效利用將成為能源互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Αk姎饣铀偾榫跋拢?030年陸上風(fēng)電與光伏將達(dá)13.7億kW[14],為解決相應(yīng)的電力電量平衡與調(diào)峰等問(wèn)題,需要煤電等各類電源協(xié)同發(fā)展,大力推進(jìn)需求側(cè)資源、儲(chǔ)能等重要靈活性資源發(fā)展。源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)調(diào)運(yùn)行作為多約束下實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型多目標(biāo)的重要手段,也將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的典型運(yùn)行特征。
五是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)需要著力于解決能源轉(zhuǎn)型實(shí)施中面臨的難題。能源消費(fèi)總量雖然較快進(jìn)入平臺(tái)期,但仍有大幅增加,考慮到能源利用空間的聚集性,在土地資源、水資源、環(huán)保容量有限等約束下,能源基礎(chǔ)設(shè)施布局等面臨較大挑戰(zhàn),綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)需要更多創(chuàng)新突破。
此外,應(yīng)客觀認(rèn)識(shí)能源互聯(lián)網(wǎng)走電氣化加速路徑在發(fā)展速度、發(fā)展重點(diǎn)上的不確定性,需跟隨新能源、儲(chǔ)能等各類要素技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性演化情況做出調(diào)整。
2 能源互聯(lián)網(wǎng)功能特征
能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出雖然源于互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代背景,但不能完全按照里夫金的“互聯(lián)網(wǎng)+”改造能源系統(tǒng)的理念來(lái)認(rèn)識(shí)[15]。在充分吸收互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、共享經(jīng)濟(jì)思維基礎(chǔ)上,有必要在更高層面按照與“互聯(lián)網(wǎng)+”相似的“能源+”或“能源互聯(lián)網(wǎng)+”高度去認(rèn)識(shí)能源在未來(lái)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展中的位置,從而以更積極的態(tài)度、更開(kāi)放的理念認(rèn)識(shí)能源互聯(lián)網(wǎng)。這將有助于打開(kāi)能源領(lǐng)域新動(dòng)能、新模式、新業(yè)態(tài)創(chuàng)新的瓶頸,也有利于進(jìn)一步找準(zhǔn)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的切入點(diǎn)。
2.1 以“能源+”功能定位能源互聯(lián)網(wǎng)
未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng)將具有與互聯(lián)網(wǎng)相似的網(wǎng)絡(luò)特征和技術(shù)特點(diǎn),采用相近的運(yùn)行方式,表現(xiàn)出相仿的市場(chǎng)特性和組織模式。一是能源互聯(lián)網(wǎng)具有泛在、多層次結(jié)構(gòu),不同能源子網(wǎng)間多重耦合,與由主干網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)具有相似的廣泛互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。二是能源互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)都采用標(biāo)準(zhǔn)的接口與協(xié)議,支持海量主體即插即用。三是都通過(guò)“路由器”組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)能量/信息流雙向快速變化。能源路由器通過(guò)能源轉(zhuǎn)換、分配技術(shù)控制能量傳輸路徑,通過(guò)內(nèi)部?jī)?chǔ)能裝置調(diào)整能量盈缺、實(shí)現(xiàn)能量雙向快速變化[16]。四是都注重能源/信息的雙向流動(dòng),激發(fā)主體互動(dòng)。五是能源互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)類似,通過(guò)打破傳統(tǒng)能源系統(tǒng)內(nèi)部的信息壁壘,促進(jìn)價(jià)值發(fā)現(xiàn)和高度市場(chǎng)化。六是都接觸廣泛用戶,是廣泛創(chuàng)新、高速發(fā)展的系統(tǒng)。
以更長(zhǎng)時(shí)間尺度、能源大歷史觀來(lái)看,能量作為與信息同等重要的要素,有望像“互聯(lián)網(wǎng)+”破除各行各業(yè)的信息壁壘一樣,以“能源+”的形態(tài)改進(jìn)各類高污染、高排放、高能耗的生產(chǎn)生活方式,推動(dòng)全社會(huì)綠色可持續(xù)發(fā)展。縱覽人類上千年的用能歷史,能源始終是工業(yè)革命的先導(dǎo)。能源產(chǎn)業(yè)每一次躍遷都會(huì)帶來(lái)人類生產(chǎn)生活的巨變。事實(shí)上,相對(duì)于當(dāng)代的“互聯(lián)網(wǎng)+”,“能源+”在人類歷史上已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)多輪。
綜上,“能源+”是充分發(fā)揮能量生產(chǎn)要素在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的基礎(chǔ)性、約束性(生態(tài))和驅(qū)動(dòng)性作用,通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合,形成清潔低碳、優(yōu)質(zhì)高效、靈活便捷的能源消費(fèi)新模式和產(chǎn)業(yè)升級(jí)新業(yè)態(tài)。
2.2 “能源+”功能特征引領(lǐng)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新方向
現(xiàn)代能源經(jīng)濟(jì)的實(shí)質(zhì)是要求能源的角色從保障經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)向驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)升級(jí)轉(zhuǎn)變。能源問(wèn)題已經(jīng)成為各類產(chǎn)業(yè)升級(jí)亟待突破的瓶頸之一,能源轉(zhuǎn)型不會(huì)局限于行業(yè)內(nèi)部,能源產(chǎn)業(yè)的變化也會(huì)驅(qū)動(dòng)相關(guān)行業(yè)模式和業(yè)態(tài)的創(chuàng)新。“能源+”經(jīng)濟(jì)將成為具有引領(lǐng)性的經(jīng)濟(jì)形態(tài)之一。
能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展將落腳到能源消費(fèi)升級(jí),以“能源+”的方式與農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通等其他產(chǎn)業(yè)結(jié)合,表現(xiàn)為各行各業(yè)能源消費(fèi)水平、消費(fèi)結(jié)構(gòu)、排放程度、供能方式等變化。事實(shí)上,即使在農(nóng)村,新一輪“能源+”成效也已顯現(xiàn)。散燒煤、薪柴等初級(jí)能源的電能替代推動(dòng)了農(nóng)村部分地區(qū)制茶等產(chǎn)業(yè)的興旺和生態(tài)環(huán)境改善。而隨著農(nóng)村能源消費(fèi)空間相對(duì)進(jìn)一步集聚和品質(zhì)逐步提升,鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略將得到更有效支撐。
“能源+”與用戶生活融合的重點(diǎn)是創(chuàng)造性解決存在的能源使用缺乏柔性和體驗(yàn)不佳等問(wèn)題,并引領(lǐng)消費(fèi)模式升級(jí)。當(dāng)前能源系統(tǒng)魯棒性不強(qiáng),難以“即插即用”,難以應(yīng)對(duì)潮流雙向變動(dòng),服務(wù)用戶模式單一。用戶正由滿足基本能源需求向更便捷、更經(jīng)濟(jì)發(fā)展,未來(lái)會(huì)逐步成為產(chǎn)銷一體者,并在引導(dǎo)下愿意為清潔能源支付更高的用能成本,能源消費(fèi)需求層次在逐漸提高。
能量與信息、資本等其他要素的結(jié)合將推動(dòng)形成包括“能源+互聯(lián)網(wǎng)”、“能源+金融”等新服務(wù)形態(tài)、新盈利模式及新組織形式。不同要素的融合,將帶來(lái)綠色金融、能源大數(shù)據(jù)、能源區(qū)塊鏈等一系列新產(chǎn)品和新服務(wù),也會(huì)促進(jìn)能源行業(yè)價(jià)值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化,進(jìn)而推動(dòng)平臺(tái)型組織興起。
3 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與運(yùn)行特征
3.1 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)特征
結(jié)合“能源+”理念、能源系統(tǒng)特點(diǎn)等,多維度刻畫能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)特征。
一是與社會(huì)系統(tǒng)深度結(jié)合,協(xié)同特征[5]。這是與“能源+”功能特征具有內(nèi)在一致性的架構(gòu)特征,符合生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系的辯證關(guān)系。面對(duì)能源技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的生態(tài)問(wèn)題、社會(huì)問(wèn)題,需要能源產(chǎn)業(yè)與自然系統(tǒng)生態(tài)功能協(xié)調(diào),形成經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-生態(tài)新平衡。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步推進(jìn)能源利用過(guò)程與社會(huì)生產(chǎn)生活升級(jí)體驗(yàn)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)協(xié)同進(jìn)化。同時(shí),維持三方共生關(guān)系的能源政策制定、社會(huì)治理機(jī)制建設(shè)和用戶行為培養(yǎng)也是重要組成部分。
二是存量增量二元結(jié)構(gòu)特征。能源系統(tǒng)具有資本、人力、技術(shù)密集的特征,存在巨大的發(fā)展慣性。能源互聯(lián)網(wǎng)作為下一代能源系統(tǒng),其體系架構(gòu)必定以現(xiàn)有體系架構(gòu)為主體,需要通過(guò)存量升級(jí)和增量換代解決能源系統(tǒng)正面臨的多層次、多方面問(wèn)題。多層次的存量與增量并存,包括煤、油、氣、電、熱等多個(gè)能源品種的獨(dú)立系統(tǒng)與多能互補(bǔ)的終端融合系統(tǒng)。存量相對(duì)獨(dú)立、封閉,增量相對(duì)融合、開(kāi)放,目前增量主要是園區(qū)級(jí)、大工業(yè)用戶等末端。
三是網(wǎng)絡(luò)化、分層特征。以發(fā)揮能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模經(jīng)濟(jì)、范圍經(jīng)濟(jì)作用為基礎(chǔ),通過(guò)分層協(xié)同的架構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制,避免供需失衡向下層傳導(dǎo)和波動(dòng)跨級(jí)上傳。大基地和分布式是可再生能源的主要開(kāi)發(fā)形式,前者目前存在消納困難問(wèn)題,亟需在能源主網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模大范圍的供需匹配;后者在系統(tǒng)底層接入,未來(lái)數(shù)量大幅增長(zhǎng),將導(dǎo)致潮流波動(dòng)加劇甚至逆轉(zhuǎn),對(duì)能源網(wǎng)絡(luò)形成明顯沖擊,需要在配網(wǎng)層或新建的微網(wǎng)層進(jìn)行充分管理,平抑波動(dòng),避免波動(dòng)跨級(jí)上傳。
四是終端融合、互補(bǔ)特征。通過(guò)高效轉(zhuǎn)化裝置互為備用以有效避免供能中斷,也可利用不同能源互補(bǔ)特性有效提高綜合能源利用效率,有力解決低質(zhì)量低效率問(wèn)題。但受現(xiàn)有技術(shù)、體制和經(jīng)濟(jì)性的限制,多能互補(bǔ)多在微網(wǎng)層面推廣,不同能源的配網(wǎng)層和主網(wǎng)層難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模互通,未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍將保持相對(duì)獨(dú)立。
五是物理信息應(yīng)用深度融合、平臺(tái)化特征[10]。以信息層為紐帶促使物理層、信息層、應(yīng)用層更為柔性,并以綜合能源服務(wù)平臺(tái)等方式,綜合提升能源系統(tǒng)適應(yīng)變化和滿足用戶更佳體驗(yàn)的能力。
3.2 能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行特征
能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行特征是未來(lái)能源系統(tǒng)運(yùn)行物理規(guī)律和市場(chǎng)規(guī)律的綜合表現(xiàn),是能源流、信息流、價(jià)值流之間關(guān)系的刻畫。一是以用戶為中心特征。這是改造傳統(tǒng)能源系統(tǒng)、達(dá)成“能源+”功能的關(guān)鍵,需要關(guān)注用戶需求,激發(fā)用戶互動(dòng),創(chuàng)新產(chǎn)品與服務(wù)。二是市場(chǎng)引導(dǎo)、多要素協(xié)同、共享互動(dòng)特征。形成能源系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)間動(dòng)態(tài)互動(dòng)與交互式協(xié)同運(yùn)作,從而統(tǒng)籌發(fā)揮大范圍能源資源配置優(yōu)勢(shì)、局部自平衡作用和閑置資源充分利用的價(jià)值。市場(chǎng)引導(dǎo)還原能源商品屬性,發(fā)揮資源配置的決定性作用,多能互補(bǔ)和源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)協(xié)調(diào)是具體調(diào)節(jié)手段,共享互動(dòng)體現(xiàn)了能源領(lǐng)域共享經(jīng)濟(jì)思維。多能互補(bǔ)依據(jù)不同能源品種特點(diǎn),調(diào)動(dòng)能源轉(zhuǎn)換裝置,實(shí)現(xiàn)多種能源間余缺互濟(jì)。源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)協(xié)調(diào)通過(guò)各部分的深度交互,逐級(jí)消納供需矛盾、平抑波動(dòng)。三是具有高比例可再生能源接入、多尺度動(dòng)態(tài)、非線性隨機(jī)特征。包含連續(xù)動(dòng)態(tài)行為、離散動(dòng)態(tài)行為和混沌有意識(shí)行為的復(fù)雜系統(tǒng),控制優(yōu)化面臨更大挑戰(zhàn)[17]。四是大數(shù)據(jù)、人工智能驅(qū)動(dòng)的智能特征。具體表現(xiàn)為廣泛挖掘潛藏信息價(jià)值,賦予系統(tǒng)預(yù)知供需變化能力,通過(guò)自我進(jìn)化的方式高效滿足用戶需求,即自我感知、自我適應(yīng)、自我進(jìn)化。
4 能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念
4.1 能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐特點(diǎn)
廣泛的實(shí)踐探索提供了認(rèn)識(shí)能源互聯(lián)網(wǎng)特征的豐富樣本。以國(guó)家電網(wǎng)公司為代表的大型能源企業(yè)分別提出建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型等目標(biāo)。傳統(tǒng)的能源規(guī)劃設(shè)計(jì)單位、節(jié)能服務(wù)公司、裝備制造企業(yè)及燃?xì)狻崃镜确e極拓展業(yè)務(wù)進(jìn)入綜合能源系統(tǒng)建設(shè)。新奧、協(xié)鑫等新興能源企業(yè)以擅長(zhǎng)的天然氣、光伏業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)進(jìn)入綜合能源服務(wù)領(lǐng)域。阿里、騰訊、浙江中控分別借助數(shù)據(jù)信息技術(shù)、人工智能,依靠對(duì)用戶行為的理解,參與能源行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。此外,電動(dòng)汽車、動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)、建筑企業(yè)等也在延伸產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)入能源行業(yè)。
能源互聯(lián)網(wǎng)作為新興事物,體現(xiàn)了貼近用戶、跨界探索、重視數(shù)據(jù)、合作共贏的實(shí)踐特點(diǎn)。一是進(jìn)入企業(yè)類型多元化、分散化,均發(fā)展貼近用戶的業(yè)務(wù),爭(zhēng)奪客戶粘性。二是相關(guān)企業(yè)均通過(guò)主營(yíng)業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)、某種技術(shù)優(yōu)勢(shì)、某細(xì)分市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)開(kāi)展價(jià)值鏈延伸,實(shí)現(xiàn)模式創(chuàng)新與市場(chǎng)突破,體現(xiàn)了業(yè)務(wù)拓展的路徑依賴特點(diǎn)和集成創(chuàng)新性。三是數(shù)據(jù)獲取、價(jià)值挖掘和平臺(tái)建設(shè)作為價(jià)值高地,成為很多企業(yè)建立護(hù)城河的選擇。四是BOT、PPP等商業(yè)模式很多,合作共贏成為共識(shí)。
4.2 廣義能源互聯(lián)網(wǎng)
綜上,能源互聯(lián)網(wǎng)呈現(xiàn)開(kāi)放、融合態(tài)勢(shì)。政產(chǎn)學(xué)研各方探索著不同技術(shù)路線,初期分別針對(duì)能源系統(tǒng)靈活性不足問(wèn)題、高污染和高排放問(wèn)題、低質(zhì)量和低效率問(wèn)題提出了多種理念:借鑒互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放對(duì)等理念及體系架構(gòu)變革能源系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備、形態(tài)架構(gòu)、運(yùn)行方式以實(shí)現(xiàn)海量主體即插即用;融合信息通信技術(shù)和先進(jìn)輸電技術(shù)構(gòu)建能源堅(jiān)強(qiáng)傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)清潔能源大范圍配置與大規(guī)模利用;通過(guò)信息技術(shù)促進(jìn)多種能源之間的相互替代和綜合優(yōu)化等。在融合過(guò)程中,各理念在清潔低碳、電氣化特征、物理信息融合三方面交集不斷加強(qiáng),而并集則持續(xù)豐富,包括網(wǎng)絡(luò)堅(jiān)強(qiáng)、互聯(lián)互通、多能互補(bǔ)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)、互聯(lián)網(wǎng)思維和技術(shù)、分布自治、市場(chǎng)化和商業(yè)模式等。
能源互聯(lián)網(wǎng)正處于快速演進(jìn)中,而且相關(guān)要素的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、能源系統(tǒng)顛覆性技術(shù)、具有破壞性的商業(yè)模式等都有較大的發(fā)展不確定性,因此目前還遠(yuǎn)未到可以較為成熟地全景勾勒其形態(tài)的階段。總體而言,持續(xù)開(kāi)放和創(chuàng)新將成為常態(tài)。結(jié)合對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)“能源+”功能特征和跨界融合實(shí)踐特點(diǎn)的分析,一個(gè)廣義定義有利于發(fā)揮各方力量的不同優(yōu)勢(shì),加速能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)的整體進(jìn)化。這就如同互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)未限定在信息通信領(lǐng)域一樣,各行各業(yè)與能源行業(yè)一起在實(shí)踐中可以各有側(cè)重突出能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的某一方面。
綜合已有各方研究進(jìn)展,結(jié)合前述發(fā)展方向研判和特征刻畫,本文試圖提出具有較大包容性的廣義能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念,即沿著能源轉(zhuǎn)型電氣化加速路徑,發(fā)展符合能源革命要求、以新一代電力系統(tǒng)為標(biāo)志的未來(lái)能源系統(tǒng),形成基本的物理?xiàng)l件[1];同時(shí),從邊緣開(kāi)放出發(fā),以主動(dòng)用戶需求和市場(chǎng)機(jī)制為內(nèi)生動(dòng)力,推進(jìn)技術(shù)、業(yè)務(wù)、主體、產(chǎn)業(yè)的跨界集成,達(dá)成能源系統(tǒng)與社會(huì)系統(tǒng)泛在的全新融合形態(tài);利用綜合能源服務(wù)平臺(tái)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)、多能互補(bǔ)及大云物移新技術(shù)等實(shí)現(xiàn)工具,形成“能源+”系統(tǒng)功能,推動(dòng)能源消費(fèi)升級(jí),催生經(jīng)濟(jì)新業(yè)態(tài)。
簡(jiǎn)言之,這一理念著眼于發(fā)展現(xiàn)代能源經(jīng)濟(jì),建立在能源轉(zhuǎn)型驅(qū)動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的理論邏輯架構(gòu)之上,吸收了能源網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)特征認(rèn)識(shí)及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)、范圍經(jīng)濟(jì)和共享經(jīng)濟(jì)等思維模式,有利于保持能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的強(qiáng)擴(kuò)展性。
5 能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)頭部格局影響因素
近年中國(guó)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展表現(xiàn)出明顯的頭部效應(yīng),有必要研究影響未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)頭部格局的關(guān)鍵因素。這也是能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)塑造核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。產(chǎn)業(yè)頭部格局競(jìng)爭(zhēng)表現(xiàn)在不同能源品種之間、網(wǎng)絡(luò)之間、技術(shù)和商業(yè)模式之間的競(jìng)爭(zhēng),具有多層次、多方位和多元化的特點(diǎn)。各類能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)需要充分發(fā)揮不同的能源資源優(yōu)勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)、品牌優(yōu)勢(shì)、用戶優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
5.1 能源互聯(lián)互通能力
能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主導(dǎo)權(quán)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵在于互聯(lián)互通能力。一是各類能源網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、布局,其互聯(lián)互通所達(dá)范圍、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征、與其他網(wǎng)絡(luò)連接深度等,影響其在能源互聯(lián)網(wǎng)中的地位。互聯(lián)互通能力是各類能源網(wǎng)絡(luò)實(shí)力的傳遞和影響力的施展途徑[18]。能源系統(tǒng)中已形成了油氣管網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò),其中,電網(wǎng)相對(duì)是互聯(lián)互通范圍最大、配置能力最強(qiáng)、與海量用戶互動(dòng)潛力最大的能源網(wǎng)絡(luò),最具互聯(lián)網(wǎng)特征,智能化水平和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)相對(duì)更好,開(kāi)展能源增值服務(wù)潛力極大,因而在發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)方面具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。未來(lái)的電網(wǎng)不僅是傳統(tǒng)意義上的電能輸送載體,還將成為構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)平臺(tái),通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能移動(dòng)終端等相互融合,服務(wù)智能家居、智能社區(qū)、智慧城市發(fā)展。
二是綜合能源服務(wù)平臺(tái)建設(shè)。綜合能源服務(wù)平臺(tái)具有入口、聯(lián)接、激發(fā)屬性,是調(diào)控、交易及衍生各類應(yīng)用的操作系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)廣泛主體間能源、信息、市場(chǎng)等方面的整合,是企業(yè)組織能夠平臺(tái)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。這與“蘋果系統(tǒng)”、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等類似,均是各領(lǐng)域的底層核心競(jìng)爭(zhēng)力。平臺(tái)的本質(zhì)之一是數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)獲取能力、價(jià)值挖掘能力及相關(guān)的能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)理解與創(chuàng)新能力對(duì)于平臺(tái)建設(shè)尤為關(guān)鍵。
三是標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。標(biāo)準(zhǔn)影響互聯(lián)互通發(fā)展效率和最終質(zhì)量,標(biāo)準(zhǔn)競(jìng)爭(zhēng)獲得的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先能力可轉(zhuǎn)化為持續(xù)的比較優(yōu)勢(shì),不同的標(biāo)準(zhǔn)體系也會(huì)在能源互聯(lián)網(wǎng)不同層面導(dǎo)致不同的發(fā)展形態(tài)。一個(gè)高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)該有利于降低能源互聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜度,即通過(guò)對(duì)多能轉(zhuǎn)換接口、綜合能源服務(wù)平臺(tái)交互接口等關(guān)鍵環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì),提高“即插即用”、信息交互水平。
5.2 綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)
綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈條上的特殊一環(huán),尤其在當(dāng)前發(fā)展路徑多元、導(dǎo)則標(biāo)準(zhǔn)缺失、技術(shù)融合難的產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)期顯得更為重要。一是規(guī)劃層面較接近市政決策層的話語(yǔ)體系,易輸出理念,直接與市政規(guī)劃對(duì)接,是從上而下切入市場(chǎng)的重要入口。二是規(guī)劃理念、原則等影響一個(gè)地區(qū)綜合能源系統(tǒng)發(fā)展方向,決定未來(lái)幾十年的能源利用格局。三是規(guī)劃設(shè)計(jì)可以成為拓展綜合能源服務(wù)市場(chǎng)的先導(dǎo),規(guī)劃層面易搭建生態(tài)體系,統(tǒng)籌理順新能源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、節(jié)能各類業(yè)務(wù)邏輯,可帶動(dòng)相關(guān)設(shè)備企業(yè)、金融企業(yè)進(jìn)入,并發(fā)展為總包能力,進(jìn)而形成規(guī)劃+能源實(shí)業(yè)的平臺(tái)。
以廣義能源互聯(lián)網(wǎng)為指導(dǎo),綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)可包括2個(gè)層面。底層是圍繞對(duì)象能源轉(zhuǎn)型指標(biāo)要求,基于多能互補(bǔ)、源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)協(xié)調(diào)理念,按照充分利用清潔能源,充分考慮冷熱氣電等在滿足終端用戶用能需求上的等效替代關(guān)系,計(jì)及能源加工轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)經(jīng)濟(jì)性和轉(zhuǎn)化速度與效率條件下,規(guī)劃設(shè)計(jì)多能耦合環(huán)節(jié)的規(guī)模和布局。此外,要拓展形成能源子系統(tǒng)與交通等城市其他子系統(tǒng)一體化規(guī)劃能力,實(shí)施電、氣、冷、熱管網(wǎng)布局綜合規(guī)劃、管廊一體化規(guī)劃。上層是基于“能源+”理念,考慮對(duì)象產(chǎn)業(yè)升級(jí)等需求,因地制宜整合分布式光伏業(yè)務(wù)、儲(chǔ)能業(yè)務(wù)、清潔供暖業(yè)務(wù)、綠色建筑、工業(yè)節(jié)能、能源云(光伏云、儲(chǔ)能云、充電設(shè)施云)及能源數(shù)據(jù)平臺(tái)等,提供能源驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)生活方式優(yōu)化的構(gòu)想級(jí)的一攬子綜合解決方案。
5.3 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)水平
傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)向新興朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變,行業(yè)生態(tài)發(fā)生較大變化。傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)是“豎井式”垂直集成、邊緣封閉的業(yè)態(tài),未來(lái)將逐步向邊緣開(kāi)放、各能源品種末端融合的能源新業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)變。未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)將發(fā)展成為由傳統(tǒng)能源企業(yè)、新興能源企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、人工智能企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)、規(guī)劃設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)、汽車企業(yè)、設(shè)備制造商、建筑企業(yè)等構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)。
未來(lái)參與綜合能源服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),要依靠生態(tài)模式、平臺(tái)模式實(shí)現(xiàn)共贏。新生態(tài)對(duì)傳統(tǒng)能源企業(yè)創(chuàng)新能力、體制活力、容忍風(fēng)險(xiǎn)提出了更高要求,需增強(qiáng)自身包容性、自適應(yīng)性,以適應(yīng)跨領(lǐng)域進(jìn)入者,同時(shí)能創(chuàng)造性地通過(guò)“能源+”進(jìn)入其他行業(yè)。一是有必要調(diào)整圍繞某能源品種或業(yè)務(wù)的單一產(chǎn)業(yè)鏈條,形成以資本為紐帶的產(chǎn)業(yè)集群能力和產(chǎn)融結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)力。二是由單一的商業(yè)模式向高維商業(yè)模式轉(zhuǎn)變,開(kāi)展以用戶為中心的價(jià)值創(chuàng)造,以技術(shù)為驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)革新,以數(shù)據(jù)為核心的信息增值,積極探索基于新生態(tài)的新型業(yè)務(wù)體系。三是面對(duì)潛在的大量小微主體帶來(lái)的邊緣創(chuàng)新、跨領(lǐng)域創(chuàng)新,需要建立能篩選、吸收創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新生態(tài)體系,超前布局具有潛在顛覆性的獨(dú)角獸企業(yè),有效應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高不確定性帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
5.4 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力
新科技新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍面臨諸多不確定因素,一些重大科技方向由于各種原因被忽視,而另一些一度被視為前景廣闊的科技項(xiàng)目最終被證實(shí)缺乏市場(chǎng)價(jià)值[19]。能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也在所難免。影響未來(lái)頭部格局的最大變數(shù)在于關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展情況[20]。其復(fù)雜性不僅體現(xiàn)在新一代電力系統(tǒng)等能源技術(shù)突破性進(jìn)展,而且由于能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的跨界特點(diǎn),新材料、新一代信息技術(shù)、高端裝備制造等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重大突破也會(huì)帶來(lái)顛覆性影響。
在當(dāng)前技術(shù)條件和商業(yè)環(huán)境下,綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)主要局限在能效提升領(lǐng)域,因而在新能源和多能互補(bǔ)技術(shù)上具備成本優(yōu)勢(shì)對(duì)提升競(jìng)爭(zhēng)力很關(guān)鍵。未來(lái)來(lái)看,為打開(kāi)產(chǎn)業(yè)空間,需立足能源互聯(lián)網(wǎng)多領(lǐng)域技術(shù)交叉融合趨勢(shì),加快石墨烯、儲(chǔ)能、能源大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等各類核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、新材料的研發(fā),加大前沿引領(lǐng)技術(shù)儲(chǔ)備。其中,儲(chǔ)能獨(dú)特的能量時(shí)空轉(zhuǎn)移特性,可能打破局部電力系統(tǒng)即發(fā)即用平衡模式,作為多能互補(bǔ)的紐帶和解放用戶主動(dòng)性的關(guān)鍵,將帶來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式的關(guān)鍵性突破。
6 結(jié)語(yǔ)
本輪能源轉(zhuǎn)型將形成不同于化石能源時(shí)代的產(chǎn)業(yè)進(jìn)化邏輯,更強(qiáng)調(diào)生態(tài)約束,更貼近用戶需求,更突出跨領(lǐng)域科技創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新的多輪驅(qū)動(dòng)。為高質(zhì)量推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型,有必要加快發(fā)展更具有包容性的能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。這需要充分汲取四十年來(lái)寶貴的改革開(kāi)放經(jīng)驗(yàn),堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享五大發(fā)展理念,以能源革命為統(tǒng)領(lǐng),加強(qiáng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持,并落腳為發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的決定性作用。
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責(zé)任編輯:仁德財(cái)
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