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全球电力能源互联网：闻风而动，与人互动—专访英国伯明翰大学张小平教授 eo记者 张翼 eo：杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中对未来进行畅想时提出，“在即将到来的时代，我们将需要创建一个能源互联网，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源则可以与他人分享，就像我们现在在网络上分享信息一样。”这给我们形象描绘了一个能源互联网的未来？您作为这个领域的专家，能谈谈您对此描述的看法和补充吗？ 张小平：杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》在世界范围内引起了强烈反响。 其描述 形象深动，不但 引起了各国政府 决策者的重视，而且在学术界，社会上引起了强大的反响。杰里米·里夫金对能源互联网（Energy Internet） 具有以下明显的不足与局限性： 1.杰里米·里夫金对能源互联网（Energy Internet）主要是对用户层的 能源共享的愿景。 而对能源系统缺乏总体的把握，对能源系统的层次结构也没有清楚的描述。 这与杰里米·里夫金的经济学家的背景有关， 而同时对能源网络化的层次结构缺乏了解。 2.杰里米·里夫金对能源互联网（Energy Internet） 的命名也不够全面。 在英语里， 要准确描述 能量这个与时间有关的物理量， 应由功率（POWER）和能量（ENERGY）来共同表述。 前者更关注能量随时间的变化，而后者表示给定时间段的能量消耗或生产。 这两者相辅相成，缺一不可。 我个人更倾向于“Power & Energy Internet”。比如IEEE Power & Energy Society命名就把功率（POWER）和能量（ENERGY）放在一起，得到学术界与工业界的广泛接受与认可。 另外，“Power & Energy Internet”翻译成汉语为“电力能源互联网”。这样可以准确的反应未来的能源互联网以电力为核心。 3.另外，杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中未阐述智能电网与能源互联网之间的关系。 这是一大缺憾。 2011年6月，我们在由国际大电网英国国家委员会组织、在伯明翰大学召开的学术讨论会上提出， 我们用英文“Global Power & Energy Internet”。这个“Global”包含两层意思。 第一层包括全球，全局。第二层意思包括综合意思，即电，气，热网间的有效互联。 另外，此处“Internet”意思为交互的网。 事实上，我们可以有”Information Internet”，即信息互联网，通常简称互联网。于是当能源互联网出现时， 引起了信息领域的困惑。此外，“Global Power & Energy Internet”包含物理能源网络和信息网络二个层面。 当然，“全球电力能源互联网”和“信息互联网”有一定的相似性，但他们有显著不同的物理特性。另外，后者的创新速度更快。 我们认为”Global Power & Energy Internet”即”全球电力能源互联网”将实现这些方面的互联互通： 1、不同能源系统能源（主要是电，其次是气）的范围（全国、跨国、洲际、全球）互联；2、不同能源系统（电、气、热网）间的有效互联；3、不同能源系统（电、气、热网）与储能系统的有效集成；4、不同能源系统（电、气）与交通系统的有效集成与高度互动；5、不同能源系统（电、气、热网）在用户端的高度互联及与能源网的高度互动；6、不同能源系统（电、气、热网）与信息流，金融市场流，能源市场流之间的高度协同与互动； 从以上表述，我们可看出“全球电力能源互联网”已不同于“智能电网”。 前者内涵更为广泛。换句话说，”智能电网”是“全球电力能源互联网”的子集。总之，全球电力能源互联网将囊括电力能源供应的高度网络化互联， 实现供电、供气、供热及交通运输等不同能量系统之间高度网络化耦合；最大限度消纳可再生能源，尤其是风能，实现闻风而动；让用户参与管理能源生产与消费中来，实现与人互动：并实现能源在大范围、广义能源电力供应（不仅仅局限于电力供应）的优化，以提升效率和节能减排。 eo：您作为中英智能电网战略论坛创始人，是在国际上较早提出全球电力能源互联网（Global Power & Energy Internet）和能源共同体（Energy Union）的概念。目前全球首个能源共同体已在欧盟成立。您认为全球电力能源互联网的架构是怎样的？ 张小平：全球电力能源互联网的架构由四个物理层组成，即跨国、洲际层、国家层、地区、城市层和用户层。这四个层面互相依从，成为有机整体，实现分散与集中的互补。各个层面都可能涉及以下技术：可再生能源发电、能与电动汽车、力电子包括直流与柔性交流技术、广域、广域测控技术与动态感知、信计算机技术与信息安全 、源经济与市场、社会科学、能源政策和法律框架 。 根据这一架构，现在媒体上的能源互联网主要是指不同能源系统（电，气，热网）在用户端的高度互联及与能源网的高度互动，即用户层的能源消费革命。 eo：您觉得能源共同体（Energy Union）这个概念提出后，将会推动解决全球电力能源发展的哪些问题？将会继续有哪些共同体可以联网？亚洲的环境相对来说，是否成熟？ 张小平：能源共同体（Energy Union）这个概念提出是全球电力能源发展的必然要求。欧盟过去20年一直在讨论欧洲统一电力市场的发展，最后的焦点变成为统一电力市场的形成需要欧洲统一电力系统。欧洲统一电力系统的建设涉及到政治、经济、法律、市场等方面的障碍。 几年前我提出这个概念时，当时我在想既然European Union即欧共体可以带来欧洲国家间的经贸的互联互通和欧洲的稳定，我们为什么不可以在全球范围内建立若干Energy Union能源共体呢？ 以便把大家的利益整合在一起，推动电力能源网络的互联互通，从而提供可共享的可持续低碳能源，并可实现节能减排的全球目标。 不曾想，几年前的一个建议，竟成为现实，这是始料未及的。今年2月25日，欧共体正式宣布欧洲能源共同体（Energy Union）成立。说来也有意思，同一天，我也在伯明翰大学作有关全球电力能源互联网和能源共同体的报告呢！历史就是这样的巧合！ 欧洲能源共同体这也是全球第一个，具有划时代的意义。欧洲能源共同体具体职责与任务包括：其一、能源共同体的业务涵盖能源、天然气、交通、水利、农业等于能源有关的行业。其二、能源共同体负责协调欧共体的能源与气候变化政策。其三、能源共同体的任务保障为个人与商业提供安全、负担得起的、环境友好的低碳能源供应。 其四、能源共同体的目标是实现能量在欧洲自由流动。 欧洲能源共同体要求成员国在2020年前，与周边国家电力的互联容量不低于其发电容量的10%。在2030年，这一目标变为15%。受此鼓舞，欧洲超级电网的建设也进入更为深入的讨论阶段。简而言之，能源共同体是全球电网能源互联互通的命运共同体，这必将为全球电力能源的互联互通树立样板，影响巨大，需深入研究。 关于将会继续有哪些共同体可以联网的问题，我们可看下面的一张图：粗红线表示已经在建设中的特广域电网或全球电力能源网互联。粗黑线表示已经在论证中的特广域电网或全球电力能源网互联。细黑线表示已经在讨论中的特广域电网或全球电力能源网互联。如果这些工程完成或部分完成，则可实现全球能源电力网大范围互联，进而可实现全球能源资源在特广域范围乃至全球范围内的互补、优化配置与高效使用，从而实现全球范围的节能减排目标。通常这些互联在1000公里以上，应采用特高压直流或交流输电技术。 中国在这方面已取得了世界公认的成就。就亚洲的互联来说，上图显示了三个区域，即中-南亚、中-欧、中-东北亚。 这些互联条件逐步成熟，可建立区域能源联合体，以推动区域电网的互联互通和稳定的合作。 eo：能源共同体上经历了哪几个发展历程？其中，您觉得其发展模式中对中国最具有参照意义的是哪个阶段？ 张小平：欧洲能源共同体共经历三个阶段：第一阶段：1990年代之前，没有专门的组织协调能源的投资，能源供应的安全等。第二阶段： 1990年代至2014，其组织形式为欧洲能源社区即Energy Community。主要任务为能源的投资，能源供应的安全，和社会的稳定。这个组织形式相对松散。业务范围有限。第三阶段：从2015年开始。主要任务是实现欧洲电网能源互联互通的命运共同体。业务范围较广，涵盖了所有与能源相关的领域。 根据欧洲的发展，能源领域要有强有力的组织机构。这个第二、三阶段值得我们学习。 eo：能源互联网的概念，相对于工业4.0、工业互联网、能源互联网来说，本质都是互联网深度参与到工业生产、能源领域中，从而将生产力提高到一个全新的高度，过去10年是消费者互联网的10年。互联网在全球连接起数十亿人，同时也造就了Google这样的互联网巨头。互联网在流通、消费、零售行业的高潮已经有目共睹，但在工业生产、能源领域的改造还有空间。您认为这一波的浪潮会导致出现哪些新的商业模式和空间？大体能够分为几类？ 张小平：我对工业4.0了解有限。工业4.0与智能电网的许多想法相近。因智能电网的提出在先，相信在工业4.0的提出借鉴了智能电网的想法。 工业4.0总的目标是通过信息互联技术，实现企业内部、企业间的广泛互联，从而实现如材料采购，到生产制造过程的广泛优化，以实现高效的工业生产。这个和我们的电力能源互联网有异曲同工之处。当然，工业4.0必然会影响到电力能源的生产、运行及商业模式。比如我们电力能源互联网的建设、设备维护、设备更新要适应工业4.0的发展。电力能源互联网是投资密集型的产业，如能与工业4.0结合，可望节省设备的购买，设备维护，设备更新的费用，从而实现电力能源资产的高效管理。 所以，这就衍生出一个新的问题，如何实现全球电力能源互联网与工业4.0有效互联与协同。这可能催生设备的购买，设备维护，设备更新的新商业模式。 新商业模式可能包括： 1、进一步扩展全球电力能源互联网实现与工业4.0相适应的设备购买，设备维护，设备更新全生命周期管理。 这将成为将来电力公司带来新的业务模式与商业运营模式， 为工业4.0提供服务。2、可以是进一步扩展工业4.0，为全球电力能源互联网提供增值服务。3、可以是一个全新的服务领域，把全球电力能源互联网与工业4.0连接起来，成更为高效的从制造到运营、从设备采购到设备设计、设备更新的完整产业链，以实现对设备的高效全生命周期管理。总之，创新的空间非常之大，但需要共同合作。 eo：一直以来，能源互联网也引起了中国高层的高度关注，国家能源局的官员曾集中学习《第三次工业革命》，您觉得作为决策者，应该提供哪些支持，包括政策、技术层面的？您觉得目前的攻坚点是什么？ 张小平：杰里米?里夫金的著作《第三次工业革命》是一部难得的关于未来能源发展的通俗著作。对于解放思想大有裨益，所提想法更多的源于互联网（通信）的思想，而不足在于对电力和能源行业的本身特点缺乏足够了解。如我前所述，《第三次工业革命》重点强调分布式发电和能源用户端的借助于信息互联网的互联。而同时对大电网跨国、跨洲互联没有涉及。 简言之，《第三次工业革命》所提思想对用户端的电力市场改革有非常好的借鉴意义。在政策的制定方面，要充分征求学术界、工业界的意见，要通过充分科学论证，然后小范围试点，最后对成功的试点再加以推广。切忌照搬国际上”成功”样板。鼓励不同意见的存在，以便通过争论，认识事情的本质，提炼出好的政策。 技术是为政策服务的，而在政策发展的初期，由于政策尚不成熟，所以技术规范的制订有一定的不确定性。因而技术层面的挑战在于支撑系统的设计要有前瞻性、模块化可宽展的特点。 目前的攻坚点包括（1）商业运营模式与能源市场机制的顶层设计；（2）技术支撑系统的技术规范；（3）大数据与信息安全；（4）试点项目具体目标的确定。 eo：能源互联网具有市场化、民主化、去中心化、智能化、物联化等特色，一旦发展会颠覆现有的能源行业。您觉得能源互联网的这些特色中哪些是目前传统能源行业拥有的，哪些又是急缺需要去大大突破的？ 张小平：能源行业对智能化、物联化的特点比较熟悉，对市场化的工作研究较少。用户端的市场化运营、商业模式、电力市场机制将会对未来能源企业带来巨大影响。能源企业应尽快研究这个新的可能的变化，提出应对的策略。其本质是以用户为中心的新的服务模式。 首先物联是基础，大数据分析、信息是重要技术支撑，最终智能发电、用电、储电设备，最终都将接入网络，形成自我对话。这个进程在中国会需要多久时间，需要多大的投入，又能形成多大的产业效应？这个问题很难直接回答。因为这取决于变革的广度与深度。用户端的市场改革带来的商机非常大。 其次在能源互联网的浪潮下，电网企业应该怎么作为？怎么统一从用户端到全球互联各个组成部分之间的相互关系？ 现在中国的电网企业从用户端到全球互联各个组成部分之间的都是统一的。西方用户层是与配电网分开的。此外，输、配电网是分开的。最近，人们提出如何实现输、配电网的统一规划与运行问题。另外，就电力能源互联网的发展而言， 将来需整合电、气、热网的调度。比如，在英国全国电网和气网都由英国国家电网负责。就能源互联网的发展而言，集成的输、配电网可能更为有利。否则，如电网条块分割，能源互联网的整合将变得困难。 其三能源互联网的发展的关键点是什么？全球电力能源互联网的发展涉及5个关键点：互联互通为关键；提高能效为目标；CO2减排为驱动；工作机会为利润；技术创新为支柱。 eo：构建电力能源互联网的最大挑战是什么？ 张小平：最近在准备采访这段时间，我正好出席关于构建全球能源互联网峰会，在与旅店服务员交谈关于节能减排的事情时，他告诉我根据他的理解，节能减排的最大障碍在于人的观念的更新。构建全球能源互联网的最大挑战未尝不是如此！ （张小平教授是英国伯明翰大学电气，电子及系统工程学院电力系统教授。IEEE高级会员、担任IEEE电力与能源学会电力经济标准测试系统工作组组长； 国际自动控制联合会电力与能源控制分会秘书长。中英智能电网战略论坛创始人，中国电机工程学会英国分会执行副理事长。) |
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