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售电侧改革为“互联网+”智慧能源这一技术概念的落实提供了新的环境和契机。针对新技术背景及市场环境下的电能替代发展路线进行了深入的分析阐述,首先分析了“互联网+”智慧能源发展的整体需求,进而提出了“互联网+”电能替代的概念并对其特征进行阐述,并结合售电侧改革背景提出了总体的发展路线,最后对其关键技术及多主体的运营模式收益进行剖析,为我国“互联网+”电能替代的发展和全球能源互联网的建设实施提供参考。
关键词:“互联网+”电能替代;售电侧改革;技技术路线;多主体效益分析
孙毅 1,许鹏 1,单葆国 2,祁兵 1
(1. 华北电力大学 电气与电子工程学院;2.国网能源研究院,)
引言
能源是现代社会发展的重要推动力,也是新一轮科技革命的重点关注对象。尤其进入 21 世纪以来,随着互联网、先进通信信息及可再生能源等相关技术与能源产业的深度融合,互联网+智慧能源、能源互联网成为我国能源革命的重要支撑[1]。
推动能源革命的必要性在于: 1)能源产业结构不合理,化石能源过剩产能导致环境性问题日益突出; 2)能源形式可持续发展力不足,可再生能源接入受到多方面因素的影响限制,亟待合理接入方式及灵活辅助调节机制支持可再生能源充分利用; 3)“互联网+”技术推进能源利用形式向更加智能化方向发展。
在此前提下,供给侧的清洁替代、电网网架的坚强支撑、需求侧的电能替代以及双向互动的灵活性资源利用是必然发展趋势[2],其中,电能替代是改善环境、提升电气化水平的关键手段。我国在电能替代推进实施方面给予了高度重视:《关于推进电能替代的指导意见》 [3]中将电能替代对象明确为年消费高达 7~8 亿 t 的散烧煤用户,主要应用领域为居民采暖、生产制造、交通运输和电力供应;《 2016 年能源工作指导意见》 [4]指出,在下一步的发展中,要大力发展非化石能源,并且要着力提升电网调峰能力,促进可再生能源的就地消纳利用,启动实施“互联网+”智慧能源,推广实施电能替代;此外,发改委、能源局、工信部也联合推出了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》 [5],明确指出要促进可再生能源智能化,推动对散烧煤等低效化石能源的清洁替代;同时鼓励整合多类型的分布式储能设备,通过互联网监管运营实现调峰调频等服务。
然而目前的电能替代发展模式,虽然对电网和社会发展的角度而言有着良好的环境性收益,但其推行过程中用户侧电能替代的经济性成本高,即使政府补贴设备更换费用,后续的用电成本也高于传统的化石能源方式[6],这也成为电能替代深入推广的一大阻碍。
《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》 [7]颁布实施后,售电侧改革下的电力市场中主体更加多元化,市场机制更加丰富,为电能替代发展模式带来更多可能性。因此,如何在新市场环境下推进实施电能替代,形成多方均衡的良性可持续替代方案,是能源改革发展的必然需求;同时,随着电能替代的大规模推广,将出现大量的增量负荷,以“互联网+”思维深入挖掘这些新增负荷的可调控特性,参与电网动态调度,消纳以风电为代表的可再生能源,对于能源互联网的推进发展也具有重要意义。
本文基于新形势下的能源发展需求和市场环境,提出售电侧改革背景下“互联网+”电能替代的概念特征及整体技术发展路线,对其涉及的关键技术进行阐述,从多元主体角度进行经济效益分析,形成了适应市场多主体需求的“互联网+”电能替代发展思路,并对下一步研究方向进行了探讨。
1 “互联网+”智慧能源发展需求
“互联网+”智慧能源的总体发展背景下,能源产业的变革主要体现在供给侧改革、电网侧调度、需求侧响应以及储能设备应用[8];其总体发展需求则主要包含以下 3 方面。 1) 节能减排,发展可再生能源。能源变革的长期目标在于提高能源的利用率,减少非环保性排放[9-10]。电能是实现这一目标的能源转换枢纽:①将化石能源等传统能源实现集中高效转换,减少非必要性排放;②将风能、太阳能等可再生能源充分利用,改善能源结构,以电能管理为枢纽,实现传统能源与可再生能源的协调互补。2)源网荷储多环节协调,优化配置。能源互联网概念下,从源端到终端的全过程均具备物理信息融合的交互特性;因而能源的调控也不局限于简单的点对点应答或局部协商,而是全局的资源配合优化配置,供需双向能够通过合理的运行机制达到平衡。3)鼓励灵活柔性需求侧资源[11],发挥其优化配置作用。需求侧资源是实现能源优化配置的主要手段,鼓励灵活柔性负荷类型能加强负荷的可调控性,提升需求侧响应潜力;在“互联网+”电能替代的技术背景下,需求响应的概念从传统的价格/激励信号响应模式,扩展为“集中调控、分布自治、远程协作”的智能调控模式,更利于深度发挥灵活性需求侧资源的优化配置作用。
2 “互联网+”电能替代的概念及特征
2.1 “互联网+”电能替代概念
“互联网+”电能替代是在能源互联网、互联网+技术概念下的延伸,即借鉴互联网的思维模式,以广泛分布式的高聚合性电力负荷替代低环保性化石能源设备,并依托互联网、大数据分析、信息物理融合等技术手段,形成允许跨界融合的运营模式,实现能源消费端向广泛可再生能源长尾的动态匹配,改善能源产业结构。
2.2 “互联网+”电能替代特征
2.2.1 “互联网+”特征
1)技术特征。互联网的技术特征可以概括为全球互联互通、平等开放接入、公开规范运行、多样透明访问等。文献[12]在此基础上对能源互联网的技术特征总结为泛在互联、对等开放、低碳高效、多源协同、安全可靠。
2)模式特征。
长尾理论:如果把足够多的非热门产品组合到一起,实际上就可以形成一个堪与热门市场相匹敌的大市场[13]。“互联网+”为处于长尾的小众产品提供了广泛的市场空间,通过柔性的生产来匹配大量、零散、平滑的用户购买需求,互联网平台可聚集这些用户形成一个与主流市场相匹敌的新市场。跨界融合: 得益于互联网平台的广泛互联,“互联网+”模式下的主体不再局限于某一种职能,多个行业之间可以形成跨界的融合经营,以更广泛的形式平衡市场主体收益[14],典型的如淘宝等电子商城已经超越传统的商品销售,形成了集销售、金融、物流以及娱乐等多元化的经营模式。
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