9月20日,由清华大学、国家能源互联网产业及技术创新联盟主办,中车株洲电力机车研究所有限公司承办的2019国家能源互联网大会在株洲召开。
北京智中能源互联网研究院董事长李凤玲出席大会并为发表了题为《分布式能源的“泛在”与深度“互联”》的主旨演讲。以下为发言全文:
李凤玲:根据大会的主题,我汇报的题目是《分布式能源的“泛在”与“互联”》。
一、现在在我们日常生活中,互联网的应用已经非常广泛,可以说只要供求市场“泛在”,就一定能形成信息与物流的“互联”包括医疗、购物、餐饮快递业务等等已经离不开我们的日常生活。
二、分布式能源供与求的市场的“泛在”,是存在的,是谁都离不开的,这个“泛在”我认为主要是源于更加广泛而且越来越多的“赋能”的需求,包括扩能、节能、绿能、智能产能、用能、配售能等等这方面的需求。
这些“赋能”的需求具体主要体现在这几个方面:
01、各类能源用户产能于售能是并存的,跟以前的情况不一样的,尤其是分布式能源,增能与节能是并举的,一方面增量需要增加,同时又要要求节能。科学用能与智慧用能兼而有之,而且这方面的需求是越来越旺盛。
02、室内外空间特别是公共空间这方面的用能需求也在极具的增长,表现出了选择性和随机性,而且增长强劲。
03、城镇配电网普遍面临扩容、升级和改造,不仅要面对对能源需求的增长,更要面对大量分布式可再生能源的接入与消纳,也要合理控制设施冗余及系统峰谷差。
04、地方政府面临由平衡能源供求向能源科学管理转型,我的发展增量有多少,电怎么解决,热怎么解决,气怎么解决,主要是平衡需求,现在需要转型,要转向努力为节能、低碳、高效寻找解决的良策,这方面已经成为刚性的要求,而且政府,各级政府都有考核指标的。
05、开发区、工业园区面临着转型升级,新城镇建设以及老旧小区的改造也正在进行。所以为了适应智慧城市的目标要求,以及做好智慧能源的布局,这方面已经迫在眉睫,成为当务之急。
三、分布式能源现状。
我认为目前的现状可以用三句话:一个是活跃与要素项目,二是受困于“分散”运营,三是期待于有效“互联”。
1、具体的讲为什么说活跃于要素建设?因为目前的互联还是有很多难度的,面临很多阻碍,但是对“泛在”能源来讲,要素市场比较活跃,这里包括光伏等分布式可再生能源,还有单用户及园区需求侧管理,能源与综合能源服务,能源托管与售电等,所以是比较活跃的。
2、受困于“分散”运营。目前这样一些单一要素的市场,尽管市场很活跃,但是受几个问题的限制,一个就是光伏。现在或者自发自用或者全额上网。储能基本上是两种形式,要么是通过对电能缓存调剂余缺或者利用峰谷差存储盈利,储热利用谷电或弃风电量为用户提供热(冷)源主要的成本偏高,包括一些小的光伏,这样一些微系统调控的空间也有限。另外一方面,应对不确定性的突发事件的能力还是有限的。政府的补贴政策也是动态的,当然对系统的应急能力还有多用户协调的需求行响应这方面,小微系统或者要素市场,这方面它的能力还是极其有限的。另外影响主配电网的调控能力及资源效率,因为对众多的分散可再生能源直接接入电力配网影响电力配电网的接受消纳能力。这些单一的要素,尽管很活跃,如果不能形成深度的互联,或者说不能实现能源互联网,它是有局限性的,它的效益也是有障碍的。
四、怎么解决?
1、能源不同于一般的消费领域的信息互联与物流互联。主要有几个特点。
电力能源,要求产销是瞬间平衡的。另外一个不同的能源它的传输是要特定的载体,跟一般的信息需求和市场对接是不一样的。而且不同等级的能源之间相互不能兼容不能替代,另外电力、热力这些能源都具有一种特殊的高电压、高气压、高热压,所以它对它的安全和稳定运行具有特殊要求。和一般的餐饮陪送,打车出行完全不是一回实。另外一个电力能源作为社会生产和生活的普遍依赖和基本要求,电压频率等电力质量要求很高,它的可靠性、稳定性、安全性、可持续性,对于越来越精密的这样一个能源用户,这方面有很多手段是跟其他的一些形式是不可替代的。为了保证这样一种稳定性和可靠性,所以电力系统需要跨区域的这样一种跨度,也需要一定的冗余度,没有跨度,没有冗余度它的安全性和稳定性是很难保证的。
2、基于这样一个分析,分布式能源必须“互联”,因为不“互联”就是以满足于现状的要素市场,不可持续,要实现“互联”又有很多难点要突破,这就是我下面要说的。所以只有实现“互联”,通过能源微电网,整合能源存储的技术、转换技术,实现风、光、气、水的协同,热点的电兼容、发配控用,以求最大限度实现能源就近利用、高效利用和清洁利用,这是一个典型的这样一个系统图。
3、什么叫实现有效“互联”?我认为根据电力系统的特殊性和难点,至少应该满足这样六个能力。这六个能力得到充分的发挥,我们才能称作是智慧的、是深度的互联。
一个是不同质能源之间的融合能力,泛而不独,优势互补,提高综合能源利用效率。
二是分布式可再生能源的利用和消纳能力。最大限度提高需求侧产能和可再生能源的比例,这是一个很重要的,我们这个互联重点还是解决可再生能源的生产和消费比例,这是第二个特点。
三是通过储电、蓄热等能源缓存与转换手段,提高系统的弹性,以及提升平抑可再生能源随机性的能力。
四是面对各类用户的个性化、只能化、集约化用能需求,提高和改善以用户为中心的服务能力和需求响应能力。因为只有形成这样一个系统性、多用户的联动,供需的协同,这种系统的响应才能提升,节能的目标才能实现。
五是缓解所依托的骨干网高冗余度、大峰谷差方面的能力,减少大系统备用容量,提高大系统的利用效率。大系统的峰谷差很大,解决大系统的峰谷差问题,必须在需求侧无数的子系统实现自我的平衡能力,实现自由的排解能力,大系统的峰谷差下来了,大系统的冗余度就下来了,大系统的投资利用效率才能提上去,能源的价格才可能降下来,所以我们在评估能源互联网分布式能源效率的时候,它有一个间接效益,没有在评估之内,就是它对大系统所做的贡献。
六是电能质量治理、危机处理以及源、网、荷调控协同能力,提高互联网的安全稳定性。有人讲“泛在”能源互联是不安全的,其实不是这样,它跟电网之间的联系是以相对平稳跟电网联系,有治愈能力自我调节能力,所以当大电网出现灾难事故的时候,局部电网有一定的自保能力,微网、能源互联网和大电网之间会性相互协同相互支持的安全能力,所以我认为,我们在困难的情况下,对分布式能源的“泛在”,实现智慧的“互联”,必须解决这六个能力,才是智慧的,才是深度的,它的效益才可以充分的得到发挥和体现。
五、泛在能源的深度互联,或者叫能源互联网,它承载并推动着“协同创新”的能源生态建设。这一点随着现在能源互联网试点示范项目的推进,越来越清晰,可以说能不能做好协同创新问题,应该是能源互联网能否成功落地,能否实现它的预期关键所在,我这里只讲三个例子。
1、能源要素协同创新。它是对空气净化,通过空气气态变成液态,在这个过程当中来实现电的转换,液化的过程当中和释放的过程当中,它产生了冷源和热源,这就是这个液态空气“赋能”的一些衍生产品,通过能源互联网这个模式把这个热跟冷都能够充分利用起来,如果仅仅单独作为一个峰谷调峰,平抑峰谷这样一个功能,冷热就会损失掉,这就是一种多种能源要素协同的一个很典型的例子,如果除了电之外如果把热跟冷都能够充分利用,它的效率可能达到70%左右,这个是很科学的。
2、与衍生能源的多能协同。这是它的工作原理。
3、能源与环境的跨接协同。现在国家在推进城市的试点,全国推了10几个城市,并不是这个城市不产生废物,而是如何处理这些废物,无废城市应该在我这个城市区域内进行处理,所以未来我认为这种废弃的物品,特别是有害的固体、气体、液体的废弃物,应该是分布式处理这种方式,我这里推荐一种方式,就是微博等例子极温环保技术来构建分布式危废处理,这个过程当中我主要讲的不是它的原理,讲的是在处理过程当中它产生热源,恰恰是这样一种能源互联网,需求的“泛在”能源的“互联”,它可以实现这种能源与环境处理过程当中的协同,它通过电处理的过程当中,产生热,热进入我们能源互联网里的微网,提高我们利用效率,这也是一个很典型的例子。
4、能源与建筑的跨界协同。我们现在的分布式光伏,尤其是屋顶光伏,基本上是在你建好了厂房,我在屋顶铺光伏,有几个难点、有几个问题。第一,工业厂房一般是青钢结构是7、8年,光伏的寿命一般在15年,寿命不同步,这个问题过几年就会很突出。第二,搞光伏的就是基于光伏发电,光伏发电的过程当中产生的热,这个热有两个负效应,第一个负效应,增加了光伏温度,影响光电的转化效率,第二增加了屋顶的温度,增加了室内制冷的能源消耗,现在光伏建筑一体化,基于光能、空气能、热电冷建筑光伏一体化的这种技术,它跟能源互联网又是兼容的,我们把这种能源互联网区域的这种建筑,通过这样一个建筑光伏一体化的这种技术,把光电转化过程当中的热量,通过热泵提取出来,进入整个我们的能源互联网,这个效率可以大大提升。热跟电的综合效率能够达到50%,大大超过了纯光伏利用发电这个效能。所以通过这种方式是一个很好的选择。
5、跨专业技术协同。还有一个跨技术的协同问题。这里当然不光是新技术,这里包括传统的技术,新一贷电力电子技术,这些信息技术、材料技术、控制技术、感知技术、存储技术、人工智能技术及区块链技术,这些技术与传统技术也有个协同问题,这个协同问题也需要通过智慧来解决。
6、市场及资源要素的协同,市场准入、土地获得、融资政策等方面的协同。
7、协同创新的能力和氛围是泛在能源有效互联的关键。这里我列举了12个方面的协同,在我们处理能源互联网的时候12个方面的协同,一定要处理好,当然我认为12个方面的协同,最难协同的是右边这个打星的几个方面,一个是用能导向与价格政策的协同,另外一个生产关系与生产要素的协同,尤其是生产关系的协同,第三个就是骨干电网与微弱能够网之间的协同。这种协同如果处理不好,你再好的技术应用,再智慧的能源互联网,很难算出效益来,最后市场没有积极性,社会资本不会选择,这些问题还有待于随着能源革命的深化,而进一步推进,来有效的逐一解决。
六、最后一点,突出瓶颈和难点,让泛在能源实现深度互联,成为需求侧重要的能源形态。
1、泛在能源深度互联的基本特征,简单归纳聚焦我认为就是两句话,泛在能源互联网的基本特征,就是分布式多能互补深度融合,扁平式源网荷储充协同高效。这两句话三个关键点,多能的核心是电能,还是围绕电能,融合的根本是技术,协同的关键在于配电网。2、配电网市场准入成为泛在能源深度互联的关键。是电力市场的准入,这里主要是四个问题,一个是配电资产的权属,现在社会资本好像很难投配电网,这个阻力很大。另外一个交易成本,我这个子系统跟电网之间,我以什么电价卖电?我以什么价格买电?这是个障碍。另外电压等级。电网希望你越低越好,当然电价跟电压等级有关。另外一个是协同关系。我的安全保证,相互支撑这样一个协同关系,怎么能够公平合理的确定,我认为这是个难点。
3、国家电网“三型两网”的构建,我认为从认识上已经开始了新一代电网的形态,平台型、共享型,泛在电力物联网。上面它的产业属性很清楚,这是国家电网的产业属性,它也是我们国家能源的基本保证,属于中间的一种保证力量,这是不能否定的。但是下面的平台型、共享型和泛在电力物联网,应该体现了社会属性,公共属性和市场属性,目前这几个属性还没有得到充分的实现,但是随着能源革命的深化,将这几个属性能够真正的实现,尤其是开放市场。
我们期待国家电网这种转型,除了这种刚才后面讲的两个平台和一个,两平台、一网,不仅仅是为电力系统体系内的综合能源提供服务和支持,希望更能积极的面向市场开放,真正能够体现其社会属性、公共属性和市场属性。
4、泛在能源深度互联各得其所。我认为是很有信心的,这是必然的,因为不这么做没有出路,因为这件事情是各得其所的,而中间对政府来讲,可能的这几个要素跟政府都有关系,支撑用户端的安全性、集约高效、节能环保,多能信息,支持智慧生活,大数据,支撑政府社会管理转型,调节峰谷差,减少系统的冗余,提高能源基础投资的利用效率,增加可再生能源的消纳比例,没有一个因素跟政府无关,所以政府更应该积极,对电网来讲至少这边这两个因素,对用户来讲至少右边这三个因素,可以说这个模式是各得其所的,没有理由不能落实,没有理由不可推进。
5、市场秩序的主导者在于政府,政府敢于主导是关键。建议政府要敢于主导这是关键,我提这么几个建议最后。
一个是要加深对“泛在”能源“互联”这一能源形态的了解,从政府层面,尤其是地方政府提高安全性以及更节能、更低碳和更有效率的认知,是未来需求侧能源形式的无二选择。
二个是改变能源管理方式和思维定式,由过去应对煅缺、平衡需求的管理模式向科学精细化管理专情,这是实现降低能源成本,提高能源利用效率,发展低碳经济的关键。
三个抓住综合能源规划,以综合能源规划为蓝图,指导专项能源及分布式能源规划,避免专业性垄断行业借助专项能源规划跑马圈地,影响分布式能源有序发展。影响综合能源的发展。
四个对社会资本开放需求侧分布式能源市场,根据综合能源覆盖区域及其体量,合理确定自主建设相应等级的配电网,在以能源基础设施为前提的限定条件下,以同等条件取得土地等配套资源,这符合市场原则,在当前经济环境下,又具有十分重要的战略意义。因为社会资本取得土地,要市场化。国有企业取得土地就可以划拨,尽管是基础设施,这一点政府掌握是不一样的。
五个创新审批程序,对国家认定的试点示范项目,实行一次性整体备案,对其中某些特殊专项再进行必要核准,避免项目因为不能备案而无限期的搁置,最终无法实现的情况。批的时候增量,两年不见很多地方变成存量了,没有办法按原来的这种规划方案来实施,这也是应该要关注的事情。
结束语。最后,能源互联网正是泛在的分布式能源实现智慧互联的代名词;是分布式能源实现“系统集成、协同高效”的有效能源形态;是协同创新能源生态的关键抓手;是习近平总书记最近在中央全面深化改革委员会第十次会议上强调“系统集成、协同高效”指示精神在能源革命方面的根本体现,大势所趋,任重道远。谢谢大家!(标题为编者所加,文字未经发言嘉宾本人审阅)