深度｜中国能源互联网发展基本特征及理念

3 能源互联网架构与运行特征

3.1 能源互联网架构特征

结合“能源+”理念、能源系统特点等，多维度刻画能源互联网架构特征。

一是与社会系统深度结合，协同特征 [5] 。这是与“能源+”功能特征具有内在一致性的架构特征，符合生产力与生产关系的辩证关系。面对能源技术发展带来的生态问题、社会问题，需要能源产业与自然系统生态功能协调，形成经济-社会-生态新平衡。在此基础上，进一步推进能源利用过程与社会生产生活升级体验相结合，实现能源系统与社会系统协同进化。同时，维持三方共生关系的能源政策制定、社会治理机制建设和用户行为培养也是重要组成部分。

二是存量增量二元结构特征。能源系统具有资本、人力、技术密集的特征，存在巨大的发展惯性。能源互联网作为下一代能源系统，其体系架构必定以现有体系架构为主体，需要通过存量升级和增量换代解决能源系统正面临的多层次、多方面问题。多层次的存量与增量并存，包括煤、油、气、电、热等多个能源品种的独立系统与多能互补的终端融合系统。存量相对独立、封闭，增量相对融合、开放，目前增量主要是园区级、大工业用户等末端。

三是网络化、分层特征。以发挥能源互联网规模经济、范围经济作用为基础，通过分层协同的架构和运行机制，避免供需失衡向下层传导和波动跨级上传。大基地和分布式是可再生能源的主要开发形式，前者目前存在消纳困难问题，亟需在能源主网进行大规模大范围的供需匹配;后者在系统底层接入，未来数量大幅增长，将导致潮流波动加剧甚至逆转，对能源网络形成明显冲击，需要在配网层或新建的微网层进行充分管理，平抑波动，避免波动跨级上传。

四是终端融合、互补特征。通过高效转化装置互为备用以有效避免供能中断，也可利用不同能源互补特性有效提高综合能源利用效率，有力解决低质量低效率问题。但受现有技术、体制和经济性的限制，多能互补多在微网层面推广，不同能源的配网层和主网层难以实现大规模互通，未来较长时间内仍将保持相对独立。

五是物理信息应用深度融合、平台化特征 [10] 。

以信息层为纽带促使物理层、信息层、应用层更为柔性，并以综合能源服务平台等方式，综合提升能源系统适应变化和满足用户更佳体验的能力。

3.2 能源互联网运行特征

能源互联网运行特征是未来能源系统运行物理规律和市场规律的综合表现，是能源流、信息流、价值流之间关系的刻画。一是以用户为中心特征。这是改造传统能源系统、达成“能源+”功能的关键，需要关注用户需求，激发用户互动，创新产品与服务。二是市场引导、多要素协同、共享互动特征。形成能源系统各节点间动态互动与交互式协同运作，从而统筹发挥大范围能源资源配置优势、局部自平衡作用和闲置资源充分利用的价值。市场引导还原能源商品属性，发挥资源配置的决定性作用，多能互补和源–网–荷–储协调是具体调节手段，共享互动体现了能源领域共享经济思维。多能互补依据不同能源品种特点，调动能源转换装置，实现多种能源间余缺互济。源–网–荷–储协调通过各部分的深度交互，逐级消纳供需矛盾、平抑波动。三是具有高比例可再生能源接入、多尺度动态、非线性随机特征。包含连续动态行为、离散动态行为和混沌有

意识行为的复杂系统，控制优化面临更大挑战 [17] 。

四是大数据、人工智能驱动的智能特征。具体表现为广泛挖掘潜藏信息价值，赋予系统预知供需变化能力，通过自我进化的方式高效满足用户需求，即自我感知、自我适应、自我进化。

4 能源互联网发展理念

4.1 能源互联网实践特点

广泛的实践探索提供了认识能源互联网特征的丰富样本。以国家电网公司为代表的大型能源企业分别提出建设能源互联网企业、向综合能源服务商转型等目标。传统的能源规划设计单位、节能服务公司、装备制造企业及燃气、热力公司等积极拓展业务进入综合能源系统建设。新奥、协鑫等新兴能源企业以擅长的天然气、光伏业务为基础进入综合能源服务领域。阿里、腾讯、浙江中控分别借助数据信息技术、人工智能，依靠对用户行为的理解，参与能源行业竞争。此外，电动汽车、动力电池生产企业、建筑企业等也在延伸产业链进入能源行业。

能源互联网作为新兴事物，体现了贴近用户、跨界探索、重视数据、合作共赢的实践特点。一是进入企业类型多元化、分散化，均发展贴近用户的业务，争夺客户粘性。二是相关企业均通过主营业务优势、某种技术优势、某细分市场优势开展价值链延伸，实现模式创新与市场突破，体现了业务拓展的路径依赖特点和集成创新性。三是数据获取、价值挖掘和平台建设作为价值高地，成为很多企业建立护城河的选择。四是BOT、PPP 等商业模式很多，合作共赢成为共识。

4.2 广义能源互联网

综上，能源互联网呈现开放、融合态势。政产学研各方探索着不同技术路线，初期分别针对能源系统灵活性不足问题、高污染和高排放问题、低质量和低效率问题提出了多种理念：借鉴互联网开放对等理念及体系架构变革能源系统关键设备、形态架构、运行方式以实现海量主体即插即用;融合信息通信技术和先进输电技术构建能源坚强传输网络实现清洁能源大范围配置与大规模利用;通过信息技术促进多种能源之间的相互替代和综合优化等。在融合过程中，各理念在清洁低碳、电气化特征、物理信息融合三方面交集不断加强，而并集则持续丰富，包括网络坚强、互联互通、多能互补、源网荷储协调、互联网思维和技术、分布自治、市场化和商业模式等。

能源互联网正处于快速演进中，而且相关要素的技术经济性、能源系统颠覆性技术、具有破坏性的商业模式等都有较大的发展不确定性，因此目前还远未到可以较为成熟地全景勾勒其形态的阶段。总体而言，持续开放和创新将成为常态。结合对能源互联网“能源+”功能特征和跨界融合实践特点的分析，一个广义定义有利于发挥各方力量的不同优势，加速能源互联网生态的整体进化。这就如同互联网行业未限定在信息通信领域一样，各行各业与能源行业一起在实践中可以各有侧重突出能源互联网建设的某一方面。

综合已有各方研究进展，结合前述发展方向研判和特征刻画，本文试图提出具有较大包容性的广义能源互联网发展理念，即沿着能源转型电气化加速路径，发展符合能源革命要求、以新一代电力系统为标志的未来能源系统，形成基本的物理条件 [1] ;同时，从边缘开放出发，以主动用户需求和市场机制为内生动力，推进技术、业务、主体、产业的跨界集成，达成能源系统与社会系统泛在的全新融合形态;利用综合能源服务平台、源网荷储协调、多能互补及大云物移新技术等实现工具，形成“能源+”系统功能，推动能源消费升级，催生经济新业态。

简言之，这一理念着眼于发展现代能源经济，建立在能源转型驱动社会经济发展的理论逻辑架构之上，吸收了能源网络的互联网特征认识及相应的网络经济、范围经济和共享经济等思维模式，有利于保持能源互联网发展的强扩展性。

5 能源互联网产业头部格局影响因素

近年中国新兴产业发展表现出明显的头部效应，有必要研究影响未来能源互联网产业头部格局的关键因素。这也是能源互联网企业塑造核心竞争力所在。产业头部格局竞争表现在不同能源品种之间、网络之间、技术和商业模式之间的竞争，具有多层次、多方位和多元化的特点。各类能源互联网企业需要充分发挥不同的能源资源优势、网络优势、品牌优势、用户优势和技术优势。

5.1 能源互联互通能力

能源互联网发展主导权的竞争关键在于互联互通能力。一是各类能源网络的规模、布局，其互联互通所达范围、网络结构特征、与其他网络连接深度等，影响其在能源互联网中的地位。互联互通能力是各类能源网络实力的传递和影响力的施展途径 [18] 。能源系统中已形成了油气管网等多种网络，其中，电网相对是互联互通范围最大、配置能力最强、与海量用户互动潜力最大的能源网络，最具互联网特征，智能化水平和互联

网应用基础相对更好，开展能源增值服务潜力极大，因而在发展能源互联网方面具有先发优势。

未来的电网不仅是传统意义上的电能输送载体，还将成为构建能源互联网的基础平台，通过与互联网、物联网、智能移动终端等相互融合，服务智能家居、智能社区、智慧城市发展。

二是综合能源服务平台建设。综合能源服务平台具有入口、联接、激发属性，是调控、交易及衍生各类应用的操作系统，能实现广泛主体间能源、信息、市场等方面的整合，是企业组织能够平台化的物质基础。这与“苹果系统”、工业互联网平台等类似，均是各领域的底层核心竞争力。平台的本质之一是数据，数据获取能力、价值挖掘能力及相关的能源互联网业务理解与创新能力对于平台建设尤为关键。三是标准体系建设。标准影响互联互通发展效率和最终质量，标准竞争获得的产业领先能力可转化为持续的比较优势，不同的标准体系也会在能源互联网不同层面导致不同的发展形态。一个高质量的标准体系应该有利于降低能源互联网复杂度，即通过对多能转换接口、综合能源服务平台交互接口等关键环节标准的设计，提高“即插即用”、信息交互水平。

5.2 综合能源系统规划设计环节

综合能源系统规划设计是能源互联网产业链条上的特殊一环，尤其在当前发展路径多元、导则标准缺失、技术融合难的产业引导期显得更为重要。一是规划层面较接近市政决策层的话语体系，易输出理念，直接与市政规划对接，是从上而下切入市场的重要入口。二是规划理念、原则等影响一个地区综合能源系统发展方向，决定未来几十年的能源利用格局。三是规划设计可以成为拓展综合能源服务市场的先导，规划层面易搭建生态体系，统筹理顺新能源、储能、电动汽车、节能各类业务逻辑，可带动相关设备企业、金融企业进入，并发展为总包能力，进而形成规划+能源实业的平台。

以广义能源互联网为指导，综合能源系统规划设计可包括 2 个层面。底层是围绕对象能源转型指标要求，基于多能互补、源–网–荷–储协调理念，按照充分利用清洁能源，充分考虑冷热气电等在满足终端用户用能需求上的等效替代关系，计及能源加工转换环节经济性和转化速度与效率条件下，规划设计多能耦合环节的规模和布局。此外，要拓展形成能源子系统与交通等城市其他子系统一体化规划能力，实施电、气、冷、热管网布局综合规划、管廊一体化规划。上层是基于“能源+”理念，考虑对象产业升级等需求，因地制宜整合分布式光伏业务、储能业务、清洁供暖业务、绿色建筑、工业节能、能源云(光伏云、储能云、充电设施云)及能源数据平台等，提供能源驱动生产生活方式优化的构想级的一揽子综合解决方案。

5.3 产业创新生态系统建设水平

传统能源产业向新兴朝阳产业转变，行业生态发生较大变化。传统能源产业是“竖井式”垂直集成、边缘封闭的业态，未来将逐步向边缘开放、各能源品种末端融合的能源新业态转变。未来能源互联网行业将发展成为由传统能源企业、新兴能源企业、互联网企业、人工智能企业、金融机构、规划设计机构、汽车企业、设备制造商、建筑企业等构成的生态系统。