电力系统巨变，能源互联网在敲门

电力系统是为电能的产生、输送、分配与应用而构建成的人工系统，是人类到目前为止构建的最庞大、最复杂的系统, 随着社会需求的变化、技术的进步, 它处在不断发展、变化和更新之中。传统的电力系统主要包括发电设备，输配电设备以及用电设备，还有保护与控制设备。这些设备通过适当的方式进行连接, 组成有机整体, 确保电力系统在任何时刻都能够产生数量充足的电能满足系统负荷的要求。

传统电力系统从诞生至今已历经百年，发展的方向一直在于为人类建造更大的电站，更强壮的电网，以及更高的发电效率和更低的输配损耗，传统电力系统在技术方面已经臻于极致,三峡水电项目是人类建造的最大发电站，能够完全满足一些中小国家的所有电力需求，而正在蓬勃发展的特高压电网则能够将电力从一个大陆传输到另一个大陆。但随着人类技术的不断进步，社会需求的不断演变，传统电力系统目前已经有点显得跟不上时代了。

对于传统电力系统来说，最大的挑战是对于柔性的迫切需求。在发电端，随着成本快速下降和各国相关政策强力支持，包括风电和光伏在内新能源装机正在全球迅速增加。这些新能源装机既包括大规模集中式发电，比如我国西北的风电基地，也包括小规模的分布式发电，比如沿海地区的屋顶光伏电站，而且，这些新能源所发电力，大部分仍将是并网应用，但是伴随着新能源规模的快速扩张，由于布局不合理、输配电设施建设滞后等原因，导致新能源发展出现了“并网难”、设备利用小时低、能源浪费、安全事故频发等问题。

风电的问题尤其严重，我国北方风电集中开发地区大都遭遇较严重的弃风限电问题，据统计，2014年上半年全国风电场等效利用小时数仅为为976小时，相比去年同比减少约83小时，东北一些地区冬季弃风限电比例接近40%，直接经济损失达近百亿元。太阳能随着规模的上升，也出现了因无法并网而不得不“弃光”的苗头。

鉴于此，如何在不影响电网安全的情况下，将这些波动性很强的新能源电力尽可能多的并网，成为了目前各国电力系统面对的最大挑战。与此同时，出力调节困难的火电和核电，却正在日益大型化，单体装机的规模越来越大，变的更加难以调节。而在需求端，随着电动汽车的大规模普及，电力消费的波动性也在变的更加复杂，不久的将来，人类拥有的电动车将数以百万计，甚至更多，德国政府早在2008年11月就提出未来10年普及100万辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车。2014年，仅斯特拉一家企业的电动车销量就预计超过3.5万辆，而日产聆风电动车今年销量将突破六万辆。

根据特斯拉提供的数据，每辆特斯拉电动车平均每年行驶15000英里，需要耗费4800千瓦时的电力。4800千瓦时是什么概念呢，2013年，中国人均年用电量仅为3900千瓦时，美国2012年平均每户居民耗电超过10800千瓦时，因此，如果电动车大量投入使用，社会耗电量将大量增加。更糟糕的是，高度城市化导致全球人口前所未有的集中，因此在下班后，电动汽车用户一起充电将导致部分地区的电力负荷激增，严重威胁电网安全。如何满足几十万辆电动车同时充电，又不至于因为电压迅速下降导致电网崩溃，成为摆在电网企业面前的棘手难题。

正是由于以上原因，电网系统的调节空间正在从发电和用电两端被前所未有的压缩，这也对电力系统的调节和控制技术提出了更高的要求。在这样的背景下，柔性，或者也可以称为灵活性，将是决定整个电力系统先进与否的关键因素，而电力系统是否能够满足先进生产力的要求，将决定一个国家未来的竞争力。奥巴马一直将电力系统的先进性视作国家竞争力的重要方面，他在2009年就公开表示“中国、印度、日本、德国，每个国家都在争先开发智能电网和能源利用的新途径，而赢得这场竞争的国家将在全球经济中处于领先。我希望美国成为这个国家。”

此外，目前电力系统行业组织形式正在发生变化，全球电力价值链上的企业和组织数目正在经历前所未有的增长。曾经横跨发电输电配电售电领域的一体化电力企业，因为政府监管、市场竞争，电力体制改革等诸多因素而分拆成独立的发电企业，输电企业，配电企业等细分领域企业。早在上世纪80年代，英国政府就开始对电力工业进行改革。1990年，英国政府将英国中央发电局分解为国家电网公司、3家发电公司；1996年，美国联邦能源管制委员会出台法令，要求开放电力批发市场，明确要求发电厂与电网必须分离；我国也在2002出台电力体制改革方案，将国家电力公司拆分为两大电网公司和五大发电集团，完成“厂网分离”目标，现在中国新的电力体制改革也箭在弦上，改革后，中国电力市场将更加开放，各种类型的企业都将能够参与电力市场竞争。

虽然电力体制改革能够显著提升电力系统的效率和运营质量，但是改革也给电力系统的安全性带来了新的挑战，改革使得原有的电厂、电网之间的资产关系以及行政隶属关系都不复存在，代之以市场交易为主的经济利益关系，过去电力系统内部的安全生产问题是“大一统”的电力企业内部自己的事情，其手段主要是贯彻法律法规和行政制约相结合。改革后电力系统的安全问题变成了分而治之的各家电力企业共同参与的事情，电力安全管理体制和管理方式都发生了很大的变化，电网的安全问题已不是电网公司一家能解决得了的问题，相关企业设备的运行状况和安全管理状况，都将同系统的安全稳定运行息息相关，由于电力产品的瞬时性和电力事故的不可预知性，改革后的多主体参与的电力系统管理难度成几何级增长。因此，如何做好不同电力企业之间的沟通和协调，实现电网安全稳定运行？如何监管横跨数个领域的众多电力企业？如何在跨多个公司的平台上进行电力调度？都是摆在监管者面前现实的难题。

同时，电力消费者也对电力消费提出了更精确和多样的要求，随着智能技术的发展，消费者不仅想及时了解自己的用电量，电价，碳排放量等数据，还希望能够通过移动互联网实时控制用电器和自家的光伏系统。因此，整个电力生产-消费链条将产生比过去多得多的数据。如何驱动电力公司信息技术平台和业务应用的升级改造，扩展电网对数据的传输、容纳和处理能力，如何提升电力公司在数据资源价值挖掘的整体水平，促进业务管理向着更精细、协同、敏捷、高效的方向发展，如何利用这些数据为用户和企业产生正的价值，都是电力系统目前正在面临的挑战。

为了解决这些问题，能源互联网技术应运而生。目前对于能源互联网的定义，不同企业和机构有着不同定义，但相同的是，所有人都认为信息技术将在未来的电力系统中扮演核心角色，成为能源互联网实现的基础，因为只有信息技术才能实现整个能源系统内各系统和设备的互联互通。

【曹寅，迈哲华投资管理咨询有限公司 (The Martec Group)咨询总监】