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智慧能源系统的运行机理和机制创新
价值创造是智慧能源系统运行的根本目标。智慧能源系统本质上是一个与物理系统紧密耦合、相互依存的信息系统,智慧能源系统的运行正是通过在价值目标的导向下驱动信息的合理流动来实现能源生产和消费的价值最大化的过程。因此,智慧能源系统的运行机理本质上就是能源信息的流动。通过分析能源系统信息流动的驱动力,可以将智慧能源系统运行模式归纳为运行驱动、交易驱动、监管驱动和辅助服务驱动等四大类。
未来智慧能源系统的运行依赖于一系列商业模式或典型应用驱动信息的流动,并通过信息采集、传输、分析、利用实现系统的功能。这个特点将随着能源市场化改革的不断推进而逐渐凸显。在市场化的环境下,能源的消费者和供应者还需要通过优化交易来实现自身利益的最大化。这就需要各个参与个体根据自身的用能特性和市场的供需特性做出策略性和竞价和生产活动安排。市场从各个参与者获取需求和供给信息,并在相应的制度安排下撮合交易,实现市场出清,并将价格信号反馈给各个参与者。这些价格信号一方面直接决定了参与者现金流,也指导了市场参与者改变行为,实现整个能源系统资源的优化配置。能源市场远比普通的商品市场要复杂,从时间尺度上看,分为年度、月度、周前、日前等各类前向市场以及不断刷新的实时市场,不同的市场对数据的及时性和可靠性要求不同;从标的物的角度,又分为实物市场和衍生市场;从参与者的类型来看,又分为上游市场和下游市场、大用户市场和终端消费市场等。这些市场的存在是为了充分挖掘能源的不同属性,匹配不同的市场安排以实现社会效益的最大化。市场不仅涉及竞价信息,还包括部分需求预测、供给预测数据,后两者还需要市场的组织者通过精细而可靠的模型计算或从第三方获取。此外,能源市场因为交易量庞大,参与者特征复杂,以及潜在的市场力因素,应当在监管部门的密切监视下运行。监管者一方面可以直接干预市场,另一方面也可以通过上述的行政管理渠道直接对相应的市场参与者实施监管。
需要特别指出的是,除了能源消费者、生产者、市场和监管部门外,以行业协会以及其他的能源服务提供商为代表的能源系统参与者则没有固定的运行模式形态。他们可以广泛收集能源系统中的公开数据,并进行行业调研,和能源系统的直接参与者开展双边合作,以建立具有附加价值的行业数据库。这些参与者的重要贡献是将综合性的能源信息转变为影响个体和行业决策的知识,并反馈到能源系统中,对整个能源系统起到了润滑和推动的作用。
在具有统一架构、连接成网的系统内,信息高效流通将催生诸多商业模式和典型应用,具体如下图所示:除了上述介绍的智慧能源运行模式外,还应注意智慧能源系统的运行模式不是固有的。随着智慧能源技术以及能源技术本身的进步、制度的改革、商业模式创新等等,智慧能源系统会不断呈现出新的运行模式。
在技术进步方面,需求侧管理/响应是近年来能源技术进步带来能源系统运行模式改变的典型案例。通过主动管理,需求侧也能够参与系统运行和市场交易,改善系统的供需匹配水平。这项技术的推广首先对需求侧的信息化程度提出了更高要求,另一方面也衍生出了需求侧管理平台、需求侧响应交易平台等信息化工具以及相应的运行模式。类似的技术进步还包括综合能源网络、储能、分布式电源等。
制度的变革往往会带来更为激烈的冲击。2014年,习近平总书记提出了要开展“能源生产与消费革命”,其中特别强调要“还原能源的商品属性”。这意味着我国将在未来一段时间内对包括电力、油气、煤炭、热力等在内的能源商品进行阶段化的市场化改革。其中售电侧改革引起了业界的集中关注;与此同时,面向电力大用户的双边市场也开始逐渐开放。这些制度变革不仅催生了新的系统角色,也颠覆了传统的运行模式。
制度的改革也伴随着活跃的商业模式创新,近年来,共享经济、互联网金融、P2P等商业模式在短时间内席卷了各个传统的商业领域,也同样会影响到能源市场,尤其是能源消费侧市场。新的商业模式的出现势必也会对智慧能源系统的运行模式提出新的要求。
结论
本文重点从宏观层面上关注智慧能源系统的建设和运行模式。通过本文的分析,可以看到,智慧能源系统建设过程中,能源生产、传输和消费者都将遵循“独立建设,连接成网”的原则,按照相同的技术框架,分别部署智慧能源,然后按照一定的产品/服务规范和技术标准连接起来;在智慧能源系统运行过程中,信息在智慧能源系统中的流动、共享和利用将是智慧能源运行的主要驱动力量,在智慧能源体系下信息价值得到充分开发和挖掘,并最终依赖于一系列的商业模式和市场机制实现能源信息价值兑现。
延伸阅读:能源互联网的本质与实施路径
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