能源互联网产业如何推动智能电网的建设

智能电网更强调用户参与，即实现一般用户想用电就用电、想卖电就卖电，不需要向谁请示。由此电网末梢就会出现很多电源，好比原来是从树根向树叶输送，现在树叶端就已具备电源，整体运行方式将发生革命性变化。

电动汽车不仅是一个大功率电器，也可以是重要的分布式储能装置。管理不好，会给电网增加压力；管理得好，在低谷时用电时可作为重要调节手段。智能电网应该为这样的潜在电源提供一个即插即用的平台。

数以亿计的用户，在家庭、办公室和工厂自行利用可再生能源发电，由此产生的绿色能源通过“能源互联网”彼此分享，就像在线创造和分享信息一样——这是2011年美国学者杰里米·里夫金在其所著的《第三次工业革命》中描述的愿景，也是中国工程院院士、天津大学教授余贻鑫多次提及的发展构想。如今，随着能源互联网产业加速推进，上述构想正在走向现实。

“为适应能源转型，我们需要一个功能合理的现代电网来集成各相关方，并提高能源脱碳、转化与利用过程的效率。这个电网就是带有颠覆性的智能电网，以智能电网为核心的综合能源系统也将成为能源互联网的物理载体，乃至核心。”近日在接受记者采访时，余贻鑫进一步解释称。

那么，能源互联网产业如何推动智能电网的建设？反过来，智能电网发展又将如何助力能源转型？

可实现用户想用电就用电、想卖电就卖电

近年来，电网智能化工作在我国持续推进。但余贻鑫认为，其进程依然偏慢。“我从2006年开始提出智能电网概念，目前已有13年时间。然而，我国对智能电网，特别是分布式电源的认识长期不深入，因此吃了一些亏。”

余贻鑫口中的“智能电网”，是指电网的第二次智能化进程。他介绍，第一次智能化始于可靠性、安全性等诉求。“以纽约大停电为契机，美国政府提出把计算机技术充分用起来，在22万伏以上的变电站装上大量的远方终端单元，并通过系统收集实时数据，建立能量管理系统。“这套管理模式已发展了几十年，只是由于当时的信息技术成本过高，制约了其进一步的推广。”

而今，通讯、信息技术快速发展、成本降低，让电网应用成为可能，且具有非常明显的效益优势。“第二次智能化重点在于11万伏及以下的电网。”余贻鑫解释，与传统电网相比，智能电网通过电力和信息的双向流动，建立起高度自动化和广泛分布的能量交换网络，终端用户由此可参与电网优化运行，容纳全部发电和储能选择；同时，智能电网可使得新产品、新服务和新市场成为可能，为数字经济提供电能质量，并实现优化资产利用和高效运行，对系统干扰、自然灾害等破坏可作出迅速反应，使其恢复运行。

换言之，现在的智能电网更强调用户参与。“就像计算机上网一样，希望实现一般用户想用电就用电、想卖电就卖电，不需要向谁请示。这样一来，电网末梢就多出很多电源，好比原来是从树根向树叶输送，现在树叶端就已具备电源，整体运行方式将发生革命性变化。”余贻鑫称。

高比例分布式可再生能源

需要智能电网

“对智能电网发展的重视程度，我认为再怎么强调也不为过。”余贻鑫进一步表示，电网的第二次智能化，更是在能源转型中扮演重要角色。

余贻鑫指出，能源革命进程加速，对风光等可再生能源的利用提出更高要求。按照国家发改委能源研究所预测，到2035年，我国风光发电占总电量的比重将达到25%左右；到2050年，该比例将进一步提升至50%左右。

“我国拥有丰富的风光资源，现已证实可满足远景开发需求。但未来，高比例风光利用也给电网稳定带来挑战。”余贻鑫表示，由于风光资源的间歇性、波动性及不确定性，与之相匹配的灵活电源必不可少。

在我国电力系统中，灵活电源的比重现仅为5.6%，约相当于美国的1/8、德国的1/4。也就是说，面对大规模、远距离输送模式的送端系统，火电电量至少占到打捆电量的69%，每产生1千瓦时的可再生能源电量至少产生2千瓦时的火电，受电端可再生能源电量渗透率仅为11.52%，与高比例可再生资源发展目标相悖。“相比之下，就地开发与利用模式更可取。”余贻鑫称。

“就地利用的风电形成一个个分区，电网系统接入这些分布式电源后互相备用，一定区域的系统可通过孤岛运行，在故障期间继续向负荷供电，尤其是向部分重要负荷供电。这样的控制和运行方式，可大大提高电网系统的可靠性与韧性。”余贻鑫表示，通过智能电网实现电力和信息的双向流动，把云计算、大数据等分布式计算等优势引入电网，达到信息的实时交换和设备层面瞬时的供需平衡。“智能电网就是一个典型的物联网，极具颠覆意义。”

智能电网既是“动力网”

也是“通讯网”

“没有智能电网的支持，高比例分布式可再生能源难以克服瓶颈；反过来，若离开广泛的分布式电源，我认为谈智能电网也是一件可笑的事情。”提及具体做法，余贻鑫表示，智能电网既是一张“动力网”，也是一张“通讯网”，目标在于建立一个高度自动化和广泛分布的能量交换网络，就像互联网那样去改变人们的生活、工作等方式。

在此基础上，智能电网建设既包括通信、信息技术集成，分布式可再生能源发电集成，也涉及输电系统、配电网、成熟市场等配合。“尤其在用户需求配合方面，为实现需求响应，现在要做的是通过用户电表，带动整个电网最末梢一公里通信线路的完善。因为上面的线路已经建得很好了，完善‘最后一公里’，不止对电网本身有好处，也为智能城市的整体发展提供了契机。”

此外，余贻鑫提醒，目前还有一些潜在的分布式电源同样值得关注，给智能电网发展提出新的要求。

以电动汽车为例，余贻鑫称，其用电量十分可观，甚至在部分城市家庭，把家中其他用电设备加起来，也不抵一辆电动汽车的耗电量。根据现有规划，到2030年，我国电动汽车保有量最高将达8000万辆，对应电池容量24亿千瓦时。“未来，电动汽车不仅是一个大功率电器，也可以是重要的分布式储能装置。管理不好，会给电网增加压力；管理得好，在低谷时用电时可作为重要调节手段。因此，包括市场、技术等支持在内，智能电网也应该为这样的潜在电源提供一个即插即用的平台。”