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能源互联网的两种技术模式

发布时间:2019-08-15 19:45:56

  0、引言

  能源互联是当今我国能源及相关行业最热门的一个话题,尤其是 互联+ 成为一种时代潮流后,人们热切地期盼能源与互联的 融合 ,为中国开辟出一条推动能源生产和消费方式革命,实现能源可持续发展的崭新道路。

  但遗憾的是能源互联概念自传入中国以来,就一直存在争议。不同的理解中不乏真知灼见,但也夹杂着某些误解,一定程度上影响了我国能源互联事业的发展。为了深化和统一认识,在今天 互联+ 的新形势下,有必要以理性的态度对能源互联进行再认识。本文从分析能源互联概念提出的背景以及产生歧义和误解的原因入手,对能源互联的内涵、技术模式、与的关系,以及如何以 互联+ 的方式表达等问题作了深入研究,提出了新的见解。

  1、能源互联是一个有歧义的概念

  互联(Internet)作为一个专业术语,指的是由无数计算机络互联形成的覆盖全球的信息共享络。将能源与互联结合,构成 能源互联 概念,这是美国经济学家杰里米˙里夫金在《第三次工业革命》一书中正式提出来的。里夫金说,历史上经济和社会的变革离不开能源革命和通信革命两大因素,正是它们的发生和结合引发了新一轮的工业革命。目前一场以可再生能源替代化石能源的革命正在兴起,通信领域在过去的25年里也出现了伟大的变革,即互联革命,这就促使他将能源革命与互联联系在一起。他认为可以通过互联技术与可再生能源相融合,将全球的变为能源共享络,使亿万人能够在家中、办公室、工厂生产可再生能源并与他人分享。这个共享络的工作原理类似于互联,分散型可再生能源可以跨越国界自由流动,正如信息在互联上自由流动一样,每个自行发电者都将成为遍布整个大陆的、没有界限的绿色电力络中的节点。

  这是最早也是最 正宗 的关于能源互联的构想。毫无疑问这一构想符合能源革命的方向,也十分美好,但不能不指出的是其中存在着不可忽视的技术失误:能源共享络(即)与互联的工作原理不是类似而是截然不同,能源(电力)不可能像信息那样在全世界自由流动。事实上由于电与互联彼此的结构、功能、技术特性、传输方式和载体,以及运行所遵循的物理规律完全不同,电力在电中传输受到的约束要比信息在互联中传输受到的多得多、大得多,不仅有电压、频率、功率平衡、电能损耗、传输能力的约束,还有暂态、动态、热稳等各种安全稳定极限的限制,因此电力很难像信息那样可以在任意两个节点之间自由交互。那种认为只要电不断扩大,实现全球电互联就解决了电力从一点到任一点的输送问题,是一种误导或误解;即使在较远的将来,超导输电在电中的应用与今天光纤在互联中的应用一样普遍,并且采用直流电为主干架时,也不能完全做到。

  此外,由于电力具有同质化、一次性消耗、不能重复 分享 的特点(信息则具有个性化、长期保存、可重复分享的特点),也决定了电力并非都有必要像信息一样在任意两个节点间传输。世界上不存在没有界限、工作原理类似于互联的能源共享络,也没有不受约束可以在任何范围内自由传输的能源(电力)。但如果仅在一个局部区域,如一片社区或一座城市甚至更大范围内,遵照电运行的客观规律并根据用电负荷的需求和特性,对各种分布式电源、装置、微电、配电以及主干进行统筹规划建设,同时采用先进的信息和自动控制技术进行智能化协同调度管理,实现里夫金的构想则是可能的。

  必须承认作为一个翻译的汉语词组,能源互联是一个有歧义的概念。这里的 互联 如果看作是专业术语Internet,按词面理解的意思应当是 传输能源的Internet ,显然这在技术上不成立。如果将 互联 看作是一个普通汉语名词而非Internet,则可认为能源互联就是 能源的互联互通络 。在此前提下还有两种不同的理解:

  一是认为各种能源,如水能、、风能、太阳能、天然气、煤炭转化为电能后都要汇入电,因此电是天然的能源互联;

  二是认为真正的能源互联应当是包括电、油、气、热力在内的综合能源。尽管两种理解都讲得通,但不把 互联 看作是Internet,显然不符合这个概念的本意。这种因语言表达规律差异而带来的困扰是客观存在的,因此通过认真讨论,统一认识十分必要。

  2、能源互联的内涵与新能源革命思想

  由于能源互联的构想在技术上受到质疑,作为经济学家的杰里米˙里夫金后来解释说,提出能源互联主要是源于哲学和经济学层面的思考,他承认能源互联不是一种新的能源技术模式或体系,而只是一种新能源经济思想。这是一个十分重要的说明,可以说是正确认识能源互联概念本质和内涵的一把钥匙,但遗憾的是里夫金的这个解释几乎被人们完全忽视了。

  新能源经济思想实质上就是新能源革命思想。根据里夫金的论述以及世界各国能源革命的实践经验,它的要点可以概括如下:一、新一轮的能源革命是不可抗拒的历史潮流,能源革命的目的是以可再生能源逐步取代化石能源,阻止地球生态环境的恶化,实现能源以及人类的可持续发展。二、能源的生产和消费方式将融入互联理念和现代信息技术,可再生能源的开发将以分布式为主,公众既是能源的消费者同时又是生产者,世界将迎来能源绿色化、分散化、多元化、民主化的新时代。三、具有集中、垂直、单向特点的传统电将向相对分散、扁平和双向互动的新型电转型,与此同时传统的电公司也将由单一的自上而下的电力供给者,转变为包括能源信息在内的服务提供商,与用户双向共同管理能源的生产和消费。四、能源的绿色化需要经历一个化石能源与可再生能源并存的混合能源时期,要充分利用现代信息技术,采用智能化手段协调控制各类能源的开发和利用,优化能源配置,最大限度提高能源利用率。五、分布式能源生产方式和能源民主化将为社会创造出数以百万甚至千万计的就业岗位,成为第三次工业革命和新经济的重要支柱。

  不难看出新能源革命思想的精髓,就是通过在能源革命中融入互联理念和现代信息技术,实现能源的绿色化、高效化和民主化,能源互联概念正是这一思想的集中体现。因此,能源互联的内涵可表述为 在规划建设中融入互联理念和现代信息技术,实现低碳、绿色能源高效、分散、智能和民主化利用的输送和配置能量的络 。建设能源互联就是建设符合这一内涵要求的能源络。

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