电力能源互联网未来发展架构
我国幅员辽阔,复杂的电力网络为电力互联网的建设提供了必要的基础设施,智能电网的长期发展也为电力互联网的构建指明了方向。
参考观研天下发布《2017-2022年中国能源互联网产业现状调查及投资策略研究报告》
以互联网理念构建电力能源网络层级。借鉴互联网理念,如上图表所示可将电力能源互联网分为三个层次,即实体层,数据信息层和运营平台层。在实体网层面,以电力网络为主体,涵盖电力能源的生产、传输、消费、储存和转换的整个产业链;在数据信息层面,将采用基于广泛传感器的物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术,为电力能源生产、传输、消费、储存和消费的整个产业链提供信息支撑;在运营平台层面,则运用互联网思维,以用户为中心,在整个能源链上提供运营增值业务以及解决方案,最终为产业链实体各个企业提高效率,增加收益服务。
以互联网理念思维及技术为指导,电力互联网的发展将大致会分为三个阶段:第一个阶段是数字信息化阶段,信息通信技术将为能源电力行业提供服务;第二个阶段是智能化阶段,也就是智能电网阶段,集合物联网、大数据、云计算、人工智能等信息技术实现信息与能量的结合;第三个阶段是实现信息通信基础设施与能源电力基础设施的一体化,电力能源将如同网络数据一样实现全面互联。,能源互联网的最终目标是使能源像数据一样,实现能源的精确处理和全面共享。为实体经济降低全产业成本,提高效率,实现绿色环保的可持续发展提供服务。
电力能源互联网核心价值:“能源+数据+资金”交换平台
能源互联网不仅仅是基于上述互联网架构,完成各个层级、各个网络之间的互联互通,实现电力能源的交换。更重要的是,能源互联网还将借助物联网、大数据、云计算、人工智能等新兴信息技术,实现电力生产、传输及消费大数据的深度挖掘,帮助发电厂合理安排生产、电网建设必要的输配电网、电力消费者实现最大经济效益、政府部门制定更科学的碳排放指标。此外,能源互联网还将产生全新的商业模式,带来基于实体经济的增值服务,并引入互联网金融,实现电力供应方、服务方、使用方、增值业务方等多个团体之间的资金结算。
构建能源互联网的核心就是建设一个集能源交换、数据交换和资金交换为一体的三合一平台。
能源交换平台。传统的能源系统采取集中生产、大规模远距离输送的方式将能量输送给众多终端用户,资金投入大能源损耗高。能源互联网则致力于打造大量分布式、较少集中式的互动型能源网络,按照用户需求和当地资源对能源进行优化配置。分布式能源系统主要利用当地可再生能源就近进行发电、采暖等,实现对能源的梯级利用,提高能源利用效率。发出的电能首先通过微电网提供给用户自用,无需进行远距离输送,显著降低能源损耗率。多余的电能再输送给当地配电网,完成能源在电网中的分配。当分布式能源系统发电无法满足用户自用需求时,配电网可向微电网输送电能,微电网再提供给终端用户使用。由此,能源在配电网、微网和分布式能源系统中实现了双向流动,完成了在网络中的交换。
数据交换平台。能源互联网在对能源进行搜集、存储和利用的过程中积累起大量的能源数据,相关各方可利用这些数据指导自身行为,提高能源利用效率。对于能源消费用户来说,可借助手机APP能方便实时查看和管理用电账单,还可获得用能报告和节能建议,并可根据市场化的电价实现最大经济效益。对于发电公司,可实时查看本区域甚至全国范围内需求侧用电数据变化情况,以便于合理安排电力生产。对于电网企业,可实时查看本地区需求侧用电变化情况以便进行针对性的输配电网建设。对于政府部门,可根据数据制定合理的节能和降低碳排放指标。
资金交换平台。电改落地有望放开发电端和售电端,推动电力交易市场化,建立相对独立的电力交易平台。通过能源互联网,未来每个用电主体都可能成为售电主体,同时具有卖电和买电的需求。借助分布式能量采集装置,终端用户可自主发电并选择将多余电能并入当地配电网通过交易平台进行销售。当自主发电无法满足需求时,终端用户可从交易平台中买电使用。随着分布式能源储存装置的逐渐普及,终端用户还可以在用电低谷时以低价购电将电力存储起来,并在用电高峰时以高价将它们卖给有需要的用户。能源互联网有助于将电力转变成一种可以任意买卖的普通商品,推动电价的市场化进程。
电力改革打开电力互联网发展空间
传统电网下,新能源发电固有问题造成并网困难。为能源消费大国,中国高度重视新能源发电,按照发电量给予发电企业财政补贴和其他优惠政策以期实现能源结构的调整。但遗憾的是,新能源发电并不受电网企业待见,并网难的问题迟迟得不到解决。,造成这种现象的原因主要有两点:一是新能源发电不稳定会给电网增添负担。与传统能源相比,新能源发电具有随机性、间歇性的特点,需要电网消除谐波后方能使用。新能源发电大规模接入电网将大大增加系统调峰难度,使得我国本就薄弱的调峰能力问题雪上加霜;同时,由于新能源发电机组不参与系统频率调整,电网还需配套相应容量的调频电源解决调频问题。因此,新能源并网并不能为电网企业增加利润,反而需要电网额外投入大量资金和人力进行设备更新和电网维护。二是新能源发电可能给电网企业带来安全隐患。新能源发电机组由于容量小常采用并网前没有电压的异步发电机,而当大量异步电机同时并网时瞬间将造成电网电压的大幅度下跌,从而影响到整个电网的安全和稳定。
节能需求因为电网垄断被压制。中国近年来面临能源短缺和环境污染双重压力,建设节约型社会成为当务之急。由于电能具有即发即用的特点,在一天内往往是高峰负荷时电力短缺,而夜间低谷时电力富裕。因此在电力市场中,理想情况下可通过电价信号引导终端用户采取诸如分时错时用电等节能措施提高用电效率,达到高效利用资源的目的。但在现实情况中,我国电网企业拥有独家买卖电的特权,加之所有电价由政府管制,上网电价和销售电价均不能按照市场变化进行调整使得价格信号无法及时传导至用户。因此,终端用户虽有节能需求,却因为电网的垄断地位没有实施节能措施的动力,需求无法得到充分释放。
国家电改方案落地,电网垄断地位不再。2015年3月15日,国务院正式印发新电改方案9号文《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》。该电改方案按照“管住中间、放开两头”的体制架构,提出了“三放开一独立三加强”,即,放开新增的配售电市场、放开输配以外的经营性电价、放开公益性调节性以外的发电计划放开;交易机构相对独立;加强政府监管,强化电力统筹规划,强化和提升电力安全高效运行和可靠性供应水平。
电改方案首先通过放开发电、售电市场打破电网独买独卖吃差价的盈利模式,发电、售电主体有望日趋多样化和市场化。基于市场化的发售电环节,电改方案致力于建立独立的输配电价格机制,对输配电价进行单独核算,由政府部门进行价格的最终确定和后续监管工作,从而为直购电大规模推广扫清障碍,电厂和终端用电大户按规定缴纳过网费即可享受电网的输配电服务。电网失去垄断地位后,电厂和终端用户之间的隔阂被打破,电价重新作为调节供求关系的工具,可以真正发挥信号作用引领终端用户采取分时错时用电等措施充分释放自身节能需求。,本次电改有助于实现电力交易的市场化,形成发电和售电价格由市场决定、输配电价由政府制定的价格机制。
电改方案有助新能源发电并网,为能源互联网的发展扫清障碍。针对新能源发电并网难的问题,电改方案中明确采用“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式。“自发自用”意味着新能源发电可不再通过电网进行输配,终端用户用电成本得以下降,新能源发电的竞争力得以提高;“余量上网”意味着新能源并网的规模将大幅度降低,对电网的冲击将显著降低,不再威胁电网安全运营。“电网调节”意味着电改将积极推进电网与新能源发电的衔接。由电力交易主体向输配电服务商的角色转变迫使电网必须加强输配电网的建设,通过提高调峰调频能力提升自身的服务质量。随着储能技术、能源收集技术及智能控制技术在电网中的应用不断加深,电网有望实现对电能的智能调度,彻底解决新能源发电不稳定对电网造成的影响。
电改方案的落地扫除了分布式能源发展的体制性障碍。相对独立的交易机构,发用电计划改革和售电侧市场化改革对能源互联网的发展奠定了坚实的制度支撑和保障。
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