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 編者按：能源互聯(lián)網(wǎng)可以視為智能電網(wǎng)的再延伸，它的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更為靈活，開放性進(jìn)一步提高，不僅信息流可以雙向流動(dòng)，能量流、價(jià)值流都可以實(shí)現(xiàn)雙向交互。

地球村的敏捷電力系統(tǒng)

每天，世界各地的人們波動(dòng)開關(guān)，點(diǎn)亮一盞燈或者打開電視機(jī)，這些行為不需要規(guī)劃或者深謀遠(yuǎn)慮，但是這個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作所引發(fā)的電力流動(dòng)與信息流動(dòng)，卻有可能覆蓋了整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)，需要電力系統(tǒng)整體做出反應(yīng)。

在傳統(tǒng)的輸配電網(wǎng)體系中，電力從發(fā)電廠到達(dá)用戶所住的房子，必須先流經(jīng)數(shù)百甚至上千公里的高壓線，經(jīng)過變電站，進(jìn)入配電網(wǎng)，通過一系列的傳輸設(shè)備。最初，為了滿足所有用戶的用電需求，電網(wǎng)企業(yè)往往要根據(jù)高峰用電需求設(shè)計(jì)電網(wǎng)容量，由此建造出龐大的電網(wǎng)體系。為了提高電網(wǎng)資產(chǎn)的運(yùn)行效率，智能電網(wǎng)得以誕生，在信息系統(tǒng)的幫助下，電網(wǎng)企業(yè)可以與用戶進(jìn)行互動(dòng)，讓需求側(cè)管理成為可能。再后來，可再生能源發(fā)電技術(shù)變得成熟，分布式電源興起，這要求電網(wǎng)系統(tǒng)再次做出調(diào)整與改進(jìn)，向能源互聯(lián)網(wǎng)邁進(jìn)，此時(shí)，用戶與電網(wǎng)之間的關(guān)系也發(fā)生了翻天覆地的變化，他們不再僅僅是消費(fèi)者，同時(shí)也是生產(chǎn)者和協(xié)調(diào)者，電網(wǎng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都對(duì)電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行產(chǎn)生了正向意義。

新能源催生新需求

第二次工業(yè)革命以來，世界各國為了滿足工業(yè)化發(fā)展需求，普遍修建了巨大的電力傳輸系統(tǒng)，堪稱人類有史以來最大的人造工程。這個(gè)時(shí)候的電力傳輸模型還很簡(jiǎn)單，由發(fā)電廠利用化石能源或者核燃料集中發(fā)電，然后經(jīng)由一個(gè)中央電網(wǎng)遠(yuǎn)距離傳輸給用戶。

到了21世紀(jì)初，電網(wǎng)老舊問題與消費(fèi)者不斷增長(zhǎng)的用電需求產(chǎn)生了越來越大的矛盾，進(jìn)一步增加電網(wǎng)投資，按照最大負(fù)荷需求設(shè)置電網(wǎng)容量的基建模式受到質(zhì)疑，于是產(chǎn)生了智能電網(wǎng)概念，即將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成，形成電網(wǎng)2.0版本，用以優(yōu)化電力資源配置，確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。智能電網(wǎng)的特性主要包括三個(gè)方面：第一，堅(jiān)強(qiáng)可靠，智能電網(wǎng)被要求在發(fā)生擾動(dòng)甚至極端故障時(shí)仍然能夠保持向用戶供電的能力;第二，經(jīng)濟(jì)高效，主要是提高電網(wǎng)運(yùn)行和輸送效率，降低運(yùn)營成本;第三也是最重要的一點(diǎn)為友好互動(dòng)，智能電網(wǎng)應(yīng)該能夠通過與用戶的雙向互動(dòng)實(shí)現(xiàn)電力流的靈活調(diào)整，促進(jìn)發(fā)電企業(yè)和用戶主動(dòng)參與電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)，即高效率、低成本地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理目標(biāo)。

在美國和歐洲，智能電網(wǎng)建設(shè)更多地關(guān)注配電領(lǐng)域，其“終極設(shè)想”是建立智能用電社區(qū)，具體而言，就是采用光纖復(fù)合電纜通信或電力線載波通信等技術(shù)，構(gòu)造覆蓋整個(gè)社區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)，通過用電信息采集、社區(qū)配電自動(dòng)化、智能家居等技術(shù)，對(duì)用戶用電設(shè)備、公共用電設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析與控制，用系統(tǒng)思維提高電能的終端利用效率。但是在中國，智能電網(wǎng)的概念要更為廣泛一些，因?yàn)殡娏ιa(chǎn)和電力需求在地理分布上存在嚴(yán)重的不均衡現(xiàn)象，中國的智能電網(wǎng)需要更多地關(guān)注輸電領(lǐng)域，把特高壓電網(wǎng)的發(fā)展融入其中，保證電網(wǎng)的安全、可靠和穩(wěn)定。

2010年前后，隨著風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)不斷成熟，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)又提出了新的要求，那就是滿足可再生能源發(fā)電的友好接入需求。于是，新電網(wǎng)的特征又增加了一條：清潔環(huán)保、透明開放，電網(wǎng)應(yīng)無歧視地支持風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源發(fā)電的大規(guī)模正確接入。這樣，就產(chǎn)生了能源互聯(lián)網(wǎng)，乃至全球能源互聯(lián)網(wǎng)的概念。

能源互聯(lián)網(wǎng)可以視為智能電網(wǎng)的再延伸，是電網(wǎng)的3.0版本，它的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)更為靈活，以信息的雙向流動(dòng)和數(shù)據(jù)交互為前提，整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的開放性進(jìn)一步得到提升，一方面要實(shí)現(xiàn)集中式和分布式可再生能源發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)汽車以及相關(guān)用能裝置的即插即用;另一方面是創(chuàng)造一個(gè)開放的商業(yè)形態(tài)，能量流、價(jià)值流都可以實(shí)現(xiàn)雙向交互，電力生產(chǎn)和消費(fèi)的邊界逐漸模糊，所有社會(huì)單位都成為了能源可持續(xù)發(fā)展的貢獻(xiàn)者。

中央電網(wǎng)不可或缺

自聯(lián)合國《2030年可持續(xù)發(fā)展議程》正式達(dá)成以來，世界各國、各個(gè)領(lǐng)域都在為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而努力，能源行業(yè)作為社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力來源，自然受到了重點(diǎn)關(guān)注。依照目前的技術(shù)，能源可持續(xù)發(fā)展不可能建立在傳統(tǒng)的化石能源基礎(chǔ)之上，而必須訴諸于可再生能源。

在建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程中，很多能源、科技公司都提供了不錯(cuò)的解決方案，例如美國特斯拉開發(fā)的能量墻(Powerwall)系統(tǒng)可以讓一個(gè)家庭更好地利用太陽能供給自己的能源需求。然而，這種分布式發(fā)電系統(tǒng)并不能滿足全社會(huì)的用電需求，比如在美國德克薩斯州達(dá)拉斯市這種高濕度地區(qū)，在夏天，下午五點(diǎn)左右，人們開始離開辦公室回家，在一天中最熱的時(shí)間段走進(jìn)一所大房子，立即要把整個(gè)房子的空調(diào)都開到最大，這種短時(shí)間內(nèi)的巨大電能需求，目前的分布式發(fā)電系統(tǒng)還無法滿足。如果給這些系統(tǒng)加裝更多的儲(chǔ)能裝置，經(jīng)濟(jì)性方面就會(huì)大打折扣。而且，獨(dú)立的分布式發(fā)電系統(tǒng)供應(yīng)的電能質(zhì)量很容易因?yàn)樘鞖庠蚨艿接绊憽?br />
我們所真正需要的，是一種“混合”發(fā)電模式：家庭、商場(chǎng)、醫(yī)院等社會(huì)微單元可以建立自己的分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，但同時(shí)應(yīng)該由中央電網(wǎng)提供集中式的電力供應(yīng)，為所有微系統(tǒng)提供電能補(bǔ)充，并在微系統(tǒng)之間進(jìn)行電力平衡與再分配。這種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的好處在于，第一，能源供給日益分散化，需求響應(yīng)會(huì)更加靈活和智能化;第二，所有微系統(tǒng)與中央電網(wǎng)協(xié)同運(yùn)作，可以保證供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性。這種敏捷的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，有助于全社會(huì)最大限度地提高可再生能源的消費(fèi)占比。

現(xiàn)如今，傳播學(xué)界的“先知”性人物馬歇爾˙麥克盧漢曾經(jīng)預(yù)言的“地球村”概念已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，舊的價(jià)值體系已經(jīng)崩潰，新的體系正在建立，一個(gè)人人參與的、新型的、整合的社會(huì)出現(xiàn)在我們面前，這為能源互聯(lián)網(wǎng)以及全球能源互聯(lián)網(wǎng)的興起和蓬勃發(fā)展提供了沃土。廣泛聯(lián)系的中央電網(wǎng)，為世界各地的居民方便地分享可再生能源提供了可能，盡管由于自然和地理?xiàng)l件限制，有些地區(qū)的分布式發(fā)電系統(tǒng)容量小、運(yùn)行也不夠穩(wěn)定，缺乏靈活性與可控性，但經(jīng)過中央電網(wǎng)的集中調(diào)控，可以保證每個(gè)社會(huì)微單元都能夠獲得高品質(zhì)的電能?；蛘呖梢該Q一種說法，在“地球村”的大環(huán)境下，每一個(gè)“村民”都能夠以環(huán)保方式和較低的成本生產(chǎn)低品質(zhì)的電力，然后將其輸送到中央電網(wǎng)中，再從中央電網(wǎng)獲得高品質(zhì)的、足以滿足日常生活的電能。

(作者系本刊編委、聯(lián)合國政府間氣候變化專家小組(IPCC)特約科學(xué)家)

原標(biāo)題：新能源催生電網(wǎng)建設(shè)新需求