杜祥琬：我国能源互联网的“三化”与“两结合”

（本文根据原中国工程院副院长、院士杜祥琬在国家能源互联网产业及技术创新联盟全体成员大会暨2017国家能源互联网大会演讲实录整理）

发展能源互联网的目的，在于建设高效、安全、低碳、共享、可持续的现代化的能源体系。希望我国在实现新兴城镇化和农业现代化的进程当中，构建“三化”与“两结合”的能源互联网，这是落实能源革命的重要内容，对于我国经济建设、社会建设、生态文明建设具有重要的意义。

2004年,英国《经济学家》杂志最早提出“能源互联网”的概念。2011年，美国学者杰里米·里夫金提出了“基于可再生能源的、分布式、开放共享的网络，即能源互联网”，这是一个很重要的概念。我国能源互联网研究者对能源互联网进行了不少研究，也出了不少书，虽理解有差异，但都反映了能源的绿色、低碳发展大趋势与互联网技术的结合。

我国有一个提法是“互联网+智慧能源”，这是对能源互联网的一个概括。我们生活在互联网、物联网的大时代背景下，只要思考能源问题，很自然就会想到能源互联网的概念。

能源互联网的“三化”

当前，加快建设我国能源互联网，要重点抓好电气化、低碳化和智能化三方面的工作。

一是电气化。也就是说在终端能源中，电力的比例应该大幅度提高。众所周知，目前电力占我国终端能源消费的比例只有20%多一点，这个比例需要大大提高，这就意味着终端能源中不发电的部分要降下来。例如散烧煤，要大幅度下降，最后要全部替代掉。在我国能源当中，煤炭比例较高，近40亿吨的原煤消费中只有一半用来发电，另外一半是工业用煤和散烧煤，这样造成了能源消耗的低效和环境污染，今后要逐步用电及工业余热进行替代，这既是保护环境的要求，也是提高能效、优化能源结构、改善环境的要求。

交通耗油作为终端能源也要逐步下降。我国每年消耗大概6亿吨原油，国内生产2亿吨，进口4亿吨，增加的空间有限，需要通过电、生物油气、太阳能等替代，把交通用油降下来。

这两个减法会使我国终端能源中的非电比例下降，与此同时要大力发展电力，特别是低碳电力来满足能源增长需求。从近几年来看，2015年我国能源增量是1.4%，2016年是1.3%，今年可能稍微高一点。这个增量应该是低碳能源，包括天然气、可再生能源和核能。目前我国终端能源中，电力的占比将从目前的20%，上升到2020年的25%以上，并将进一步达到更高的比例。

二是低碳化。这是改善环境、应对气候变化和国家可持续发展的一个必然要求。我国实现低碳化的途径需要通过低碳能源的“三架马车”共同发力。一是可再生能源，其次是天然气，还有就是核能。天然气是化石能源当中的低碳能源，再加上可再生能源和核能。我国要把占能源消费总量60%多的煤炭替代下来，任何一匹马单独用劲都远远不够，要高比例、比较早的实现煤炭替代，需要三匹马共同努力。

目前，我国明确低碳能源在一次能源中的占比是2020年达到25%。也就是说15%的非化石能源，包括可再生能源和核能；再加上天然气现在是6%，到2020年天然气将达到10%左右。低碳能源到2030年希望达到35%，2050年为55%～60%。这样一个低碳化的趋势是可行的，而且国家发布的2030年的能源战略中，也提到了2050年非化石能源达到50%以上。2015年，我国低碳电力在电力当中的比例是27%，现在规划到2020年为31%～35%。着眼未来，非化石能源将会成为一个主导能源。

根据中国工程院的研究，2050年之前，我国能源结构的变化，占比最低的是煤，其次是石油，占比最大的是天然气，占比依次是水电、核电、非水可再生能源。但目前占比最高的是煤，其次是石油。到2050年，之前提到的三个低碳能源可以占到50%以上。

三是智能化。能源系统的设计、运营、管理都将跟信息技术、数字技术深度融合，使其自动化、数字化程度与效率大幅提高。智能化要用到很多智能技术，包括人工智能等各种技术。例如，智能感知技术：通过智能传感器来获取输配电网、交通网、天然气网的运行状态数据，以及用户侧的用能设备；微电网及分布式电源的运行状态参数，用于分析和改进整个控制策略。大数据技术：能源系统中整个管网的监控、运行、能源交易和用户用能以及各类分布式电源负荷数据量非常大，大数据的分析和应用可以提高系统的效率。云计算技术：可以实现实时的高性能的计算，快捷便利地获取计算资源并提高应用价值。微网技术：这是一个社区、单位或村镇可独立运行的能源网络，它将分布式发电、售电、储电、输电、用电相融合，进行协调规划、控制和管理，同时可以为公共智能电网做联接互动，构成新型的能源网络。

能源互联网的“两结合”

一是要分布式与集中式相结合。智能电网（自上而下）是电网技术、信息技术和数字技术的结合，是将来能源互联网的主干和资源的配置中心。要着力发展分布式，这是产能和用能的一种新的发展趋势，由分布式、分散的、众多的低碳能源的生产者和消费者同时构成这样一个网络。例如，太阳能墙、屋顶太阳能、太阳能汽车、太阳能道路，甚至是太阳能飞机，还有垃圾资源化、沼气站、地热站、储能站、小风电等，都属于各种各样不同的分布式能源，可以构成独立运行的微网。又如一个社区、一个单位、一个村镇的能源网络，也可以自下而上地与集中式的智能电网联接互动，利用智能感知技术和大数据技术高效管理，构成新型的能源网络，实现低碳化、智能化落地。

二是横向的多能互补和纵向的“源—网—荷—储—用”相结合。横向就是太阳能、核能、可再生能源、火电、天然气相互补充，甚至通过互联网大数据管理，把电网、供热（冷）网、水网、气象网等联起来。纵向是把能源供给侧、负荷侧和储能统一联起来，提供多样化的电能服务，提高综合效率。例如，纵向的几个结合，很重要的一个角色是太阳能、风能，还有水电。其中的主要问题就是如何解决间歇性的问题：一是利用火电调峰，做一些适当的灵活性改造来提高间歇性能源的用网率；二是减少弃风弃光弃水，根据气象情况来调动不同的能源，也包括对其他能源一些灵活性改造和配合；三是根据能源侧的波动来启动调峰或者峰电的有效利用。其中不可缺少的是储能技术，包括物理储能和化学储能。目前贡献最大的是抽水蓄能，但是化学储能和各种电池储能发展也非常快，这是一个十分活跃的领域，可以有多方面的应用。笔者理解储能技术具有三个大的发展方向：一是间歇性的可再生能源，能够最大限度避免弃风弃光弃水，如果间歇性的储能发展得好、配合得好，就可以首先解决这个问题。二是储能可以支持各类电动汽车的发展，电动汽车需要的能量密度比较高。三是广泛应用于小区、企业的微网，可以更高效、节约地利用峰谷电，让小区效率更高。

综上所述，如果说互联网是一个信息互联的网络，那么能源互联网应该是一个物理网，是利用互联网为重塑能源服务的物理网络。物理网络包括众多先进的传感器、控制器和软件应用程序、大数据技术等，把能源生产端、传输端、消费端数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成能源互联网的物联基础。能源互联网是新能源技术和新的用能方式与产业模式的结合，是能源革命的具体落实和体现。

发展能源互联网是能源转型的特征之一，使我国传统的能源产业升级为具有双重属性的产业，既是能源产业又是能源服务业。能源服务业是以用户为中心的，以提高能效和服务水平为宗旨的服务业，使大众得到更方便、更高效、更节约的能源服务。

发展能源互联网的目的，在于建设高效、安全、低碳、共享、可持续的现代化的能源体系。希望我国在实现新兴城镇化和农业现代化的进程当中，构建“三化”与“两结合”的能源互联网，这是落实能源革命的重要内容，对于我国经济建设、社会建设、生态文明建设具有重要的意义。