引言：改革開放四十年來，中國能源發(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、高波動新能源的新特點(diǎn)，也面臨市場化改革深入推進(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)開始涌現(xiàn)。能源互聯(lián)網(wǎng)作為其中最具有包容性和時代技術(shù)特征的解決方案，受到政產(chǎn)學(xué)研金等社會各方廣泛關(guān)注。在中國能源轉(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)未來發(fā)展形態(tài)的關(guān)鍵。
目前，對能源互聯(lián)網(wǎng)的研究與實(shí)踐呈快速擴(kuò)張狀態(tài)。本文在已有研究基礎(chǔ)上，結(jié)合對能源轉(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)建立在未來的能源系統(tǒng)之上，研判中國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景，需要放到中國能源生產(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，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、開發(fā)模式與中長期能源轉(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能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要特征。
立足于經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量增長新趨勢和能源變革發(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。到 2050 年中國人均電力消費(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)開拓重點(diǎn)在于提高終端能源利用效率。測算表明，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 國家目前平均水平，表明中國可以以更低的人均能源消費(fèi)水平支撐經(jīng)濟(jì)長期增長。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空間。未來，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，綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)創(chuàng)新重點(diǎn)應(yīng)隨著能源需求增長動力的轉(zhuǎn)變而逐步轉(zhuǎn)移。
三是解決高污染高排放等問題將成為能源互聯(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，碳排放量未來會進(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)升級的關(guān)鍵動力，通過用能方式轉(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)展的重要動力。電氣化加速情景下，到 2030 年陸上風(fēng)電與光伏將達(dá)13.7 億 kW，為解決相應(yīng)的電力電量平衡與調(diào)峰等問題，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、儲能等重要靈活性資源發(fā)展。源-網(wǎng)-荷-儲協(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)的理念來認(rèn)識。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)識能源在未來經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展中的位置，從而以更積極的態(tài)度、更開放的理念認(rèn)識能源互聯(lián)網(wǎng)。這將有助于打開能源領(lǐng)域新動能、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“路由器”組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量/信息流雙向快速變化。能源路由器通過能源轉(zhuǎn)換、分配技術(shù)控制能量傳輸路徑，通過內(nèi)部儲能裝置調(diào)整能量盈缺、實(shí)現(xiàn)能量雙向快速變化。四是都注重能源/信息的雙向流動，激發(fā)主體互動。五是能源互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)類似，通過打破傳統(tǒng)能源系統(tǒng)內(nèi)部的信息壁壘，促進(jìn)價值發(fā)現(xiàn)和高度市場化。六是都接觸廣泛用戶，是廣泛創(chuàng)新、高速發(fā)展的系統(tǒng)。以更長時間尺度、能源大歷史觀來看，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，推動全社會綠色可持續(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)每一次躍遷都會帶來人類生產(chǎn)生活的巨變。事實(shí)上，相對于當(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)社會發(fā)展中的基礎(chǔ)性、約束性(生態(tài))和驅(qū)動性作用，通過能源互聯(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)增長向驅(qū)動經(jīng)濟(jì)升級轉(zhuǎn)變。能源問題已經(jīng)成為各類產(chǎn)業(yè)升級亟待突破的瓶頸之一，能源轉(zhuǎn)型不會局限于行業(yè)內(nèi)部，能源產(chǎn)業(yè)的變化也會驅(qū)動相關(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，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、薪柴等初級能源的電能替代推動了農(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)不佳等問題，并引領(lǐng)消費(fèi)模式升級。當(dāng)前能源系統(tǒng)魯棒性不強(qiáng)，難以“即插即用”，難以應(yīng)對潮流雙向變動，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，未來會逐步成為產(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)，也會促進(jìn)能源行業(yè)價值鏈、產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化，進(jìn)而推動平臺型組織興起。
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