“四网一图”：占领全球新能源产业制高点

[摘要]

全球正在推动的新能源变革本质上是第四次产业革命，哪一个国家能迅速占领全球产业制高点，取决于对“新一代能源体系”如何设计。新一代能源体系应具备经济高效、能源替代、兼容利用和互动运转的特点。中国“新一代能源体系”能否具备这些特点，关键是在“十二五”时期要从国家战略调高度作好“四网一图”的前期基础设计工作。

[关键词]

低碳经济;能源结构;能源结构体系

当前，全球正在推动的新能源变革本质上是第四次产业革命，对中国而言，这是一个巨大的历史机遇。中国要占领全球产业制高点，必须认真研究这场能源产业全新的变革特点，否则就有可能脱离全球能源革命的创新轨道，能源体系将再次落后发达国家50～60年的一个长周期，从而失去自第一次产业革命以来中国唯一一次在地球产业方面领先革命的机遇。

推进新能源变革，其核心就是要造就下一代更具竞争力的新一代能源体系。新一代能源体系应具备经济高效、能源替代、兼容利用和互动运转的特点，中国“新一代能源体系”能否具备这些特点，关键是在“十二五”时期要从国家战略调高度作好“四网一图”的前期基础设计工作。

对国内能源“吃光用尽”：以分布式能源网络再造能源对内利用体系

分布式能源系统,是相对于能源集中生产(主要代表形式是大电厂加大电网)而言的。其特点是供电可以满足特殊场合的需求，可以弥补大电网安全稳定性不足的缺限。分布式能源网络由于贴近用户，各电站相互独立，便于用户自行控制，供电可靠性高;避免了远距离送电带来的输变电损失以及供热损失，同时节省了大量的输配线路的投资成本和相关的前期、建设和运营费用，减少二氧化碳排放。

丹麦花费了近20年的时间才完成这种转变。丹麦通过推广应用分布式能源系统，不仅大幅提高了能源效率，而且实现了能源独立。在2005年，分布式能源系统发电量约占丹麦全国发电总量的一半，而碳排放量比上世纪90年代的水平减少了约一半。丹麦分布式供能方式，使小型、分散、有效、清洁的可再生能源得到充分利用，而且使发展可再生能源与农村经济发展、与边远地区经济发展联系起来，这不仅增加了这些地区居民的收入，还有效减少了供能成本。分布式能源系统在北欧国家的发电量份额超过30%～50%。美国也表示要大力发展分布式能源网络，如果不是特殊需要不再建设大型供电设施。近10年中，美国许多企业和消费者已经率先参与进来，以每年33%的速度递增。预计到2020年分布式能源系统在美国的发电量份额将达到25%。

我国在分布式能源系统发展上一直踌躇不前，其障碍主要来自于企业。由于分布式能源系统有一特点，即消费者不仅可以从电网上购电，而且可以向电网售电，这对现有的企业利益分配是一个很大的冲击，即企业利润的多寡与售电量无关。在体制上，我国发电由几家大的电力集团所主导，而电网更是被两家规模巨大的电网公司所强力垄断。出于利益考虑，这些垄断性集团并不热衷于分布式能源的发展，甚至可能借用技术、规范和标准等理由人为拖延，从而客观上阻碍分布式能源系统的发展。

“十二五”时期，我国必须进行对内能源利用体系的革命，以达到对能源“吃光用尽”、不浪费的目的。现阶段，我国最适宜发展应用分布式能源系统的地区主要有三类：第一类是经济发展速度较快的地区。由于分布式能源系统的初投资大,要用好燃料;要有比较稳定的冷、热、电用户,主要是第三产业和住宅用户;要求具有环保性能较好的特点等等。从地域来看,珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区具备这些条件。第二类是总体科技文化水平和素养较高的地区。分布式能源系统既然是“分布”,也就是说与大电厂、大电网不一样,不是由一小批经验丰富的技术人员集中运行管理,而是分散式运行管理,这就要求使用区域的总体科技文化水平和素养较高。第三类是在天然气产地附近、天然气价格特别便宜的地区，如新疆、鄂尔多斯、川渝和青海四大天然气区就可以率先发展分布式能源系统,取得经验后再向其它地方发展。

对全球能源的“充分利用”：以洲际兼容网络再造能源对外利用体系

世界各地能源分布是不平衡的，以天然气为例，世界各地区天然气储量分布状况是：中东35%、非洲7.5%、西半球9.5%、亚太地区国家7%、西欧3%、俄罗斯和其他独联体国家37.9%，其中俄罗斯32.2%。而世界各地区天然气消费量则是：经济合作与发展组织54.2%、中东8.1%、独联体23.4%、中国1.2%、亚洲5.7%、非经济合作与发展组织的欧洲国家l%、拉美4%、非洲2.4%。能源储量在一端，而能源消费又在另一端，即处于不同的空间位置，一个国家如何最大限度利用全球能源，以实现国内能源的稳定性，完全取决于其洲际能源兼容网络的建设。洲际能源兼容网络是将广域能源输送网络同智能电网结合起来的网络。目前欧洲和北美都已经实现了标准统一、互联互通、自动控制、供气安全的区域输配网络。意大利的有关电网2001年已经率先实现了智能化。

2006年，欧盟理事会的能源绿皮书《欧洲可持续的、竞争的和安全的电能策略》明确强调欧洲已经进入一个新能源时代，智能电网技术是保证欧盟电网电能质量的一个关键技术和发展方向。欧洲洲际兼容网络不仅能充分利用洲际间的能源，而且维持了能源系统的稳定性和不平衡性：一是实现邻国之间能源网络对接。丹麦、瑞典、挪威、芬兰四国之间建立了北欧电力市场，进行电力的相互输送。在无风时，丹麦会从邻国挪威进口水电，而风力发电富余时，丹麦就会将风电通过北欧电力交易市场卖给其他国家。二是实现整个欧洲能源网络对接。2007年7月欧洲统一电力市场开始运行。在2011年首次欧盟首脑会议上，欧洲理事会主席范龙佩认为：“在一个单一而纯粹的国家政策背景下来设计能源政策已经是不切实际的了，欧洲(能源)框架势在必行。”[1]欧盟决定将在2014年以前，通过立法、加强合作等手段建立一体化能源市场。为此，欧盟理事会与欧洲议会将尽快通过欧盟委员会递交的有关能源市场一体化的法案，将改善及扩大能源基础设施建设，加强成员国间可再生能源的研究与合作。到2015年，欧盟将不再出现能源孤岛。此外，在丹麦的推动下，欧盟正在大力发展海上风电，通过德国、波兰等与欧洲北部电网相连，试图将海上风电输送到欧洲。这一计划得到欧盟支持，并已经列入欧盟支持海上风电发展的示范项目。三是努力实现欧盟与北非、中东等国家的能源兼容。目前英、法、意等都在加快推动智能电网与北非、中东等国家的对接。

“十二五”时期，洲际兼容能源网络应成为中国电网改革模式。我国要建设洲际兼容能源网络，可以采取两步走的方针：第一步是打破国内电网的省际间壁垒。在我国，一直存在着国家、区域、省级电力市场之间是水火不容还是彼此开放之争。在欧洲做出加强联网“同步电网，越大越好”的市场一体化选择的同时，中国专家还在为电力市场的范围和模式争论不休。中国要占领全球产业制高点，首先要实现国内市场的联网。第二步是实现中国能源网络与周边国家乃至其他洲能源网络的对接。“十二五”时期应加速建设以跨国管网、中央干线管道、联络支线管网和LNG管道互联互通的多层次全国性的输配网络。一旦中国能源网变成洲际兼容网络，我国便能与日本、韩国、东南亚、俄罗斯、中亚，甚至可以通过必要的线路将非洲等国家连接起来，从而可以将热带地区的生物能源、俄罗斯的化石能源等兼容进来。

实现能源“双向互动”：以智能能源网再造能源运转体系

智能能源网的目标是将现有的电力、水务、热力、燃气等单向运转而且浪费巨大的能源网络改造为高效互动的创新网络。哪个国家能率先做到这一点，它就能优先于其他国家达到全球能源体系更高级别的顶端水平，同时在这个历史转型中把握和整合能源体系最新的国际标准。智能电网对于分布式能源系统具有不可或缺的作用。智能电网能够实现生产端和消费端的双向互动。主要是通过终端传感器将用户之间、用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，从而实现数据读取的实时、高速、双向的效果，整体性地提高电网的综合效率。可以说，IT产业的深度革命和能源革命是孪生兄弟，智能能源网改革将推动全球能源革命的深度扩散。通过建造互动的能源网，将推进IT革命进入创新阶段;将为消费者提供更好的减少能源消耗的路径;将为整个社会节约成本、降低温室气体排放，并促进绿色经济占统治地位(武建东，2009)。可以说不推进智能能源网技术就不可能全面推广可再生能源发展。

目前美国已经开始对其价值3万亿美元的电网系统实施智能电网技术和超导材料集成的升级改造，这将导致全球能源领域的重大变革。2009年美国白宫发布的经济复苏计划宣布，将铺设或更新3000英里输电线路，并为4000万美国家庭安装智能电表。智能电表的记录数据实时查询功能，针对阶梯式电价的用电提醒功能，帮助客户优化用电方式，分析用电成本，及时掌握电价，做好家庭节电计划。这意味着奥巴马政府能源计划的下一步战略将发展智慧电网产业。位于科罗拉多州首府丹佛西北40公里的小城波尔得，已经成为全美第一个智慧电网城市。谷歌正在开发一项公益性研究“电表”软件(Power Meter)，用来实时显示你家中电器的耗电情况。PowerMeter软件的工作原理是：该软件将对用户家中电器和照明设备进行智能分析，然后把相应结果返回到用户家用电脑当中，用户便可随时查看到相应耗电数据。电力公司的账单只能告诉你一个月的总耗电量，但谷歌“电表”软件却可以告诉你任意时间段各种电器的耗电量。用户只有知道这些详细的信息，才能因地制宜，制定相应的节电措施。谷歌希望通过使用这个软件，达到节电5～15%的目的。

在美国推出智能网研究标准的同时，中国“智能能源网”规划研究，也已列入国家“十二五”战略规划。日前，国家电网公司公布了三个阶段的“坚强智能电网”建设规划，意味着中国已正式确立了建设智能电网的路线图，中国智能电网有望升格为智能能源网。未来中国新能源网络不仅要实现不同能源之间的互动，而且要实现生产端与消费端之间的互动。一方面，智能能源网能够将新型可替代能源接入电网，比如太阳能、风能、地热能等，实现不同能源之间的互动。如农村使用太阳能，如果天气不好，能源就会自动切换到煤气或电力系统，而不至于因没有太阳而洗不成澡。另一方面，智能能源网能够实现双向互动的智能传输数据，生产端与消费端之间的互动，实行动态的浮动电价制度。以往只有生产端主动向消费端提供能源，而消费端却无法主动向生产端发出需求，正是由于缺乏互动电网系统，以致经常出现区域性、季节性的“气荒”“电荒”等短缺现象。如果生产端与消费端之间能发生双向互动，就不会发生这样的情况。互动能源网将使有插座的地方就有能源，它将使互联网极大地普及，颠覆和重构我们的生活方式，建立21世纪的公共服务等现代化体系，使我国农村更快地整体进入网络世界，此举也将成为世界上最大规模的智能体系的扩张。据专家测算，建设智能能源网将会把我国能源效率提高至少15%，以2009年中国能源消费总量而论，全国每年大约可节省至少近4亿吨的标准煤，而且中国智能能源网建设还将带动以万亿计的产业链。

当前，中国智能能源网不仅在理论框架上日趋成熟，在实际应用中也取得了一些进展。为此提出以下两个建议：一是中国领先制定智能能源网络国际标准。鉴于中国在国际上率先提出智能能源网概念，并得到了国际上的高度认可，建议中国抓紧制定国际智能能源网络标准与规范，择时向世界输出，以得到国际组织、各国政府和公众的认同，以推动全球能源网的共同转型，从而达到中国能源变革事半功倍的目的。二是选择上海浦东新区和河北唐山率先试点。作为智能能源网规划与实施的示范区，上海浦东新区和河北唐山已参与了智能能源网示范项目的子课题研究，目前已经初见成效，如果智能能源网在这两个地区试点成功，意味着该项目为智能能源网的大范围推广积累了产业基础，具有在全国推广的价值。