清华能源互联网研究院高峰：能源互联网背景下天然气发展思考
“2018年能源大转型高层论坛”于2018年8月25在北京召开。本次会议由国务院发展研究中心资源与环境政策研究所主办。大会邀请国家相关部门、国内大企业、国外相关国际能源机构、企业和咨询管理机构与会，讨论天然气、地热能与能源互联网、能源转型的发展趋势和实现途径。
清华大学能源互联网创新研究院常务副院长高峰出席会议并作精彩演讲。
以下为发言实录：
各位领导，各位专家，各位朋友，大家下午好，很荣幸收到国务院发展研究中心资环所的邀请来到能源大转型的论坛给大家分享一下能源互联网的工作和天然气发展的一些思考。为什么谈天然气发展的思考，因为我们除了应用一些天然气冷热气三联供等等，对天然气本身的整个没有太多深入的研究，所以希望我们通过一种创新的，能源互联网的思想能够帮助大家对天然气的相关产业链的各个环节，能够带来一些不同的看法，希望能够对大家的日常相关的业务能够有所帮助，今天的演讲分为三个部分，首先是介绍总体快速的能源互联网，然后再介绍一下我们对相关天然气的发展的思考。
我们前面很详细介绍了能源互联网，这里我们通过一些相关的思考，给大家再展示一下。说能源互联网不是一个新词，2012年经济学人杂志就出现过这个词，能源互联网2015-2016年成为了国家战略发展方向。从能源领域很重要的发展方向，就是有很强的背景和依据，这个依据我们认为说能源革命。互联网+和十九大，能源革命就不多讲了，四革命，一个合作，十九大，除了我们的清洁低碳绿色高效的能源体系之外，其实从整个社会经济发展提出了很整体的要求。比如说以人民为中心，坚持创新协调绿色开放共享的发展理念，到能源里面，我们是不是要强调以用户为中心，强调能源领域的创新协调发展绿色能源，开放共享，这都是互联网的一种精神。
那么，最后改革的系统性，整体性和协同性。今天早上李伟主任也讲了这个能源互联网的四个协同，其实就是我们理解的响应十九大要求的系统性在能源领域的一种具体体现。这是我们能源互联网现在发展的核心的背景和依据。随着2016年2月份，三部委发布了国家能源互联网的纲领性意见之后，连续出台国民经济十三五，电力十三五，可再生能源十三五，能源十三五等等多个政策性的文件，所以说这也是说明了能源互联网成为国家战略的一个表现。
我们说指导意见是纲领性文件，那么它其实规定了五大目标，十大任务和两个发展阶段。五个目标就不多提了，就是对应的四个能源革命和一个合作。十大重点任务稍微展开介绍一下，
第一大重点任务就是推动智能化能源生产和消费的基础设施的建设。对于咱们天然气发展来讲，上中下游往往没有涉及到消费端，至少在上游，能源开发勘探通过了各种互联网技术，能够实现智慧化的生产，这是能源互联网生产端对天然气发展的一个建议或者是说任务。消费端是我今天可能多想一些的，因为我们对生产端勘探到管网的研究毕竟没有那么深，这是第一条重点任务，也是我们打造能源互联网的基础，实现端的智慧。第二条是加强多能协同的综合能源网络的一个建设，这是网络端要强调的是多能协同，这是我们天然气发展的一个第二个发展重要理念，就是多种能源协同的理念。第三条是能源系统和信息系统的融合，我们将来实现了这个智慧化和优化，实现这种通过大数据分析能够创造新的价值的角度来看的话，没有一个通信技术数据就搜集不上来，能源和信息的融合，这也是一个很重点的任务。所以一二三条相当于从两端和网，以及能源信息的三个基础设施方面设置的任务。
五六七八这四条强调了新的模式，包括储能和车辆的新模式，用能新模式和交易新模式，以及大数据应用新模式，这是能源互联网的新模式发展。所以天然气领域，如何探索这个各种各样的新模式，这也是我们认为在能源互联网背景下天然气需要去考虑的事情。
那么，第四条，第九条和第十条其实是相当于实现能源互联网的基础。先说第九条和第十条，技术和标准，这个不多讲了，这是实现我们国家的自主的装备，比如说我们天然气发展和后面可能会提到的一个，就是我们的国产燃气轮机的基础。这些重大装备一定得突破了，这样的话才能避免我们在发展天然气分布式，气也是从国外进口的，设备也是从国外进口的。那么，我们到底发展天然气为了什么？所以说这是一个基础，更重要的一个基础，为什么这个基础挪在第四条，和基础设施放在一起呢，体现一个重要性，能源互联网的生态体系，多方参与，通过合理的机制实现多方共赢的模式，这是能源互联网也是通过十大重点任务体现了我们综合能源互联网的理念，对我们能源系统发展的要求。
那么，它也规定了两大阶段，第一大阶段是试点示范阶段，现阶段，首批国家能源互联网示范，55个示范项目正在进行中。那么，前边应总也讲了，不仅仅是有国家示范，其实现在海量的区域性的，地方性的项目，都在如火如荼的推进中。能源互联网就是随着指导意见的发布和示范项目的发布，已经产生了明显的产业带动的效果。我们做了一些初步的统计，我们搜索了工商注册信息，看到了两个关键词，能源和互联网。我们在研究院是2015年响应国家号召，响应落实能源革命，刚刚开始的时候，统计了能源互联网的产业情况，发现注册的企业不到一千家，可能做一些信息服务。随着指导意见的发布，2016年可以看到变到了2500家，2018年4月份，我们做了一个统计，发现这个企业已经变到了一万家了。可能不是所有企业，不是带有能源和互联网的关键词的企业，都是做我们说的能源互联网，相对量的发展呈倍数的，十倍指数级的增长，肯定是离不开我们政策和相关示范项目带动的效果的。我们没有统计这个产值，但是我们可以看到的是我们世界五百强的第二强，能源行业里面的老大，国家电网公司，在2018年发布的一号文件，说明要建设世界一流能源互联网企业。有的说国家电网，能源行业里面的，现在五百强的第二位，能源第一，那么建设世界一流的能源互联网企业，就是要不断形成能源互联网，通过以电为核心的能源互联网。上次在中海油做报告的时候，也跟他们的领导和专家讲了以气或者是油为核心的能源互联网是不是也可以考虑做，这是我说能源互联网下天然气相关的产业，可以考虑的发展效果。
那么能源互联网的定义，我们在能源局给出的定义的基础上，进行了一些延伸和扩展。我们说能源互联网是一种互联网理念，技术和能源生产、传输、存储、消费，以及能源市场深度融合的新型生态化的能源系统。首先能源互联网不是一个技术，不是大家简单的说我们把互联网技术应用到能源系统里面去，能源互联网本身就是能源系统，那么是它有互联网技术的应用，这个云大物移智这些智慧系统的应用，使得我们能源系统更加智慧，而且产生了创新的模式。
另外很重要的是互联网里面的这一点，这是什么？是我们讲的就是包括两块，一个是系统性思维，协同性思维，第二块是以用户为本，这是我们在2015年的时候提出了能源互联网的时候就是这样定义的。我们可以看到刚刚讲的十九大的精神，要有系统性，整体性，协同性来解决改革的问题，以人民为中心，这是跟我们能源互联网现在所做的事情是非常匹配的。那么系统性思维，协同性思维，其实就是包括了上午李伟主任讲的协同，我们不同能源之间的协同，能源生产，发生和配用，储等等的整个链条的形成，能源业务链条的形成，我们从规划、建设，运行，维护，管理这个链条上的形成，还有形态上的形成。比如说集中式和分布式的协同等等这构成了能源互联网的很重要的核心。
还有一个关键词是生态化，包含两个涵义，一个涵义是青山绿水我们要用清洁能源和可再生能源实现能源系统的生态化，支撑我们国家的生态化建设。第二个是强调大众广泛参与的生态化，不但是这种传统能源企业去做能源，而是强调了大家都参与，这里面还包括了消费者的参与。我们用户参与到整个能源系统里面，我通过不同的价格和响应，在电力里面我们推动得比较多，天然气里面以天然气产生以后做的推动。这一块强调是多方参与，尤其是以用户更好的去参与的这种角度去做这种能源需求，实现了这几个因素的话，就能够实现物质流，能量流，信息流，业务流，资金流和价值流的更优配置，促进能源系统的更高质量，更公平，更可持续。
我们认为能源互联网分为三横一纵的架构，这是我们和资环所一起研究的成果，也是一软一硬，物理世界和虚拟世界的结合。从物理世界来讲的话，我们说能源互联网包括了物理层，多能协同的能源，从一开始我们一直强调了多能协调，不是多能互补，我们多能互补也支持，实现不同能源的协同匹配。信息层叫做信息物理能源系统，应用层核心强调了创新模式的能源运营。我们这里不单单是说我们传统的通过信息化和智慧化实现了这种传统业务的更加智慧和更加高效，也是更加强调了我们通过能源互联网找到一个新的业务增长点，这是响应习总书记能源革命里面的技术革命，带动产业增长的一个核心的体现。
另外一纵是机制层，我们也是说在推进能源互联网的非常重要的，实现公平高效的能源生态。我们要建设多能协同的能源网，电、热、水，现在可能在用户侧，可能都分属不同的公司，能不能建设综合能源系统，体现了机制的概念。上午江苏交通厅的庭长也讲了，推动LNG船的时候很要依赖一个机制，不单单是技术的问题。针对具体工作来讲的话，我们认为能源互联网分为两类，一类是叫做互联网形态的能源设施。从物理层面来看，那么这里面的话，就借鉴互联网的概念，有局域网，广域网和全球网WWW，局域网是分布式综合能源系统，这是我们推广分布式的一个很重要的方向，现在叫做分布式综合能源系统或者是能源局域网，以这些为核心，以电网、管网、路网为网架，实现由点及面的广域互联，不同范围内实现资源的优化配置。
这是我们说能源互联网的初级形态，或者是说必要形态，我们先得有这些设施，但是我们还有高级的形态，就是能源互联网形态的能源服务，为什么这么说呢？我们大家在考虑一下现在我们谈论互联网的时候，我们再说光纤吗？我们再说无线网吗？我们往往谈到的是淘宝、支付宝、微信、微博和抖音，谈到的是互联网的应用，我们现在不关注互联网的基础设施。因为互联网发展到这个方面已经到了应用，大家去使用了。当然了，互联网向下一个阶段去脱虚向实，往实业进入，能源互联网在下一个阶段，或者是说也在开展过程中，就是互联网形态的能源服务。事实上，能源价值链的环节和互联网相结合，都可以产生各种各样的创新的商业模式。
能源互联网首批国家的示范项目，其实也分两大类。第二大类里面有之前我们的调研成果，已经完成的对接产供气的，其实就是这种创新的商业模式。大概的介绍一下能源互联网，我们说针对这个能源互联网的两大类，从基础设施层面，我们天然气有哪些可以发展的创新的角度，传统的咱们产供销或者是基础管网的业务，我没有做过研究，我也不太懂。我们想说通过互联网形态的话，我们可能有一些事情可以做的，一个是基础设施层，一个是服务层，从基础设施层面来讲的话，我们说首先做好能源局域网，就是分布式综合能源系统，这个里面天然气起到了非常重要的作用。
现在我们谈分布式，往往可能会说用光伏、风能，事实上已经有大量的成功案例了，就是说以天然气，冷热电三联供为基础的。那么天然气加上三联供等等，加上光伏，加上其他的，是可以有效的提升整体性能的效果。我们可以看到这是研究院成林老师的团队做的方案，海淀北区的项目从方案角度来讲可以有效实现接近三分之一负荷峰值的削减，这不仅仅减少了投资，也提升了整个设备的利用效率，我们说我们要实现让能源系统更有效率，靠精细化的，从规划到运行，这里面天然气起到了很重要的作用。这是另外一个案例，研究院的马军华团队做的具体的方案，细节不多讲了。讲了两个点，其中一个点是说我们可以看到我们这是一个南方的地方，需要有电和冷的需求，那么另外一点是传统方案。第二种方案的话，是用电，冷就是电制冷，它的初期投资非常低，因为直接用电就可以了。但是，年度的能源消费量比较高，因为要花很多的能源费用，但是天然气分布式的话，综合能源的这种分布式系统的话，初期的投资比较高，但是年度的费用会下降得非常低。
综合来看的话，你的资产收益率差别会比较大，可以看到从7%和16%的对比。另外一点，我们可以看到的是对于电网来讲，它的负荷曲线，或者是说从外部购电的曲线，我们可以看到从前面的峰谷差非常大的情况，变到了峰谷差压缩得很小的相对小很多的情况。我们说这不仅仅是对于电网是一个坏处，少卖电了，其实对电网可能也有好处，为什么？它的峰谷差降低了，资产利用率比较高，它解决什么问题呢？解决大城市我们现在的变电容量，配电的通道受限的问题。随着我们电动汽车的发展，居民日益增长的生活水平的用电量的提升，其实对于电网的压力也很大，腾出一部分的空间来去满足需求，总的收益不会下降，但是我们通过天然气分布式实现了一个整体综合能源系统的效率的优化，所以我们认为我们天然气综合系统起到了非常重要的作用。
另外一点我这里写到了基于天然气燃料电池的家庭综合能源系统。刚刚讲到了冷热电三联供，或者是说现在已经有很多成功经验的，都是叫做天然气发电，用燃烧、旋转机组产生很大的噪音。虽然我们也在上海参观隔几堵墙可以做的比较静音，我们用燃料电池可以实现噪音非常低，甚至是可以做到更加分布式到发散式能源互联网里面可以到家庭里面应用，在楼宇旁边实现综合能源站也是一种可能性。其实这个在美国，在日本，在美国基于燃料电池的天然气热电联供，也是非常的快，但是我们没有做过深入调研，这只是一个理念性的抛砖引玉，大家可以思考的。它有几个好处，一个是它的热电联供效率非常高，可以达到80%到90%，可能我们多一个思路。就是说现在我们北方的清洁能源的供暖，煤改气，实现集中式的燃气锅炉供热也没有可能基于气的应用。
这里有一个燃料电池核心装备的发展，现在我们知道国内对氢的燃料电池投入非常大，从高温增速，SOFC，很多的电池是通用的，氢受制于很多的基础设施的建设的时候，我们是不是可以考虑发展天然气的燃料电池。天然气燃料电池发展以后，随着氢相关的发展，将来可能燃料电池的业务会发展到氢。发展这个天然气燃料电池的好处是说天然气的管网是现成的，每家每户都接到了天然气，不会出现像氢燃料电池的基础设施的问题。另外是发展家庭天然气的燃料电池，在夏季可以实现双向调峰。我稍微展开一点！夏天的时候，天然气可以用来发电，能够减少电网的压力，今年夏天大家可能在朋友圈里看到了一会儿负荷又创新高了，我们从电的角度，使得整个电网的压力会非常低。同时在夏天，我们在天然气总量需求也是比较低的，这就是一个双向的调峰，一个是减少电力的峰值，一个是增加天然气的谷值。
另外还有一个重要特点，刚刚没有特别结束，就是天然气非常重要一个特性，就是调峰能力，现在我们知道我们国家大力发展的风光，风电和光伏，非常好，可再生，非常清洁，但是，最大的问题是波动性。天然气具有很好的调峰能力，它如果在每家每户都有的话，它可以自己有很好的调峰能力。
电网也不需要有那么强的调峰能力，每家每户，我可以通过将来的市场机制，去买更便宜的电能。或者所谓的之前说的风光发电。另外可以和直流配电网无缝结合，在雄安做的方案里面，比如说格力电器就在做直流家电，现在我们所有用的，日常用的手机、平板、电脑、变频空调和洗衣机等等，其实都可以做成直流的。我们天然气发电直接产生电是直流的，很好的接入直流网，涉及到很多的优化的问题，前面优化很方便的，时间关系不过多细讲了。实现这种热电，同时我们需要更多的考虑蓄热，有相变蓄热等等，有能源存储的多种方式的大家需要考虑的。
海量分布式的具备调峰能力天然气的发电资源，可以通过能源互联网形成一种虚拟的，很强大的调峰电站，甚至将来在市场环境允许情况下可以建设，可以参与到市场里面去，比它发电产生的电量的收益会高很多。氢气和天然气的协同，我也简单说一句，我们氢气可能是代表未来的发展方向，刚刚讲了基础设施受到很多的影响，我建议在发展氢气的过程中，可以考虑从天然气来过渡。实现混合储运和消费端的，天然气和氢气的混合燃料的使用也是可行的，随着氢气的成本越来越低的话，或者是安全性的各种罐子和储能材料的变好，逐渐的过渡到氢，这也是可能的一种发展方向了。
大概再总结一下能源设施的天然气发展方向，强调几点，一个是灵活性，包括了基础设施的灵活性，用小型的避免大型的投入，协同性，通过不同点上的，通过互联网管控的方式实现协同，协同一个虚拟的集中力量，微型化，和协同性也是很相似的，直流化刚刚提到了，国产化，这也是非常重要的，如果发展国产的装备，国产的微循环的汽轮机，国产的燃料电池等等，这都是非常重要的方向。
最后很快速的过一下互联网形态的能源服务，因为确实我了解的不太多，首先，实现互联网能源服务，互联网形态能源服务的核心是需要云大物移智这种基础技术。然后需要从各个环节首先实现智慧能源，实现能源互联网，那么各个环节，包括了上中下游等等，业务环节包括了规划和运行，政策等等，这个不多细讲了，材料印制，大家手里都有，想强调的一点是说监管的高效化，我们说政策上需要等待这种市场或者是说产业的反馈，然后再反馈回来，再修改政策，这个过程中，可能已经产生了很大的偏差，包括了财政的损失或者是说一些和目标的偏差，现在我们通过互联网的手段，通过数据的手段可以有效的判断这种政策的效果，这一块其实是我从监管的角度，从政策制定的角度可以去做一些事情，这也是咱们李司长这边去做工作的。
后面的案例不讲了，不占用大家的时间了。我最近翻译了一本书，我的翻译水平一般，书本身很好，讲能源转型的，包括天然气转型和新能源转型，但是他讲的每次转型都是任重而道远，尤其是在中国这种大国，非常的难。我们想是不是通过互联网，通过我们这种信息化，通过我们多种能源协同的思路使得我们的能源转型能够加速，这也是我希望与在座的领导和专家，和朋友一起探讨的，今天的报告就到这里，谢谢大家。
（能见App根据速记整理，未经发言嘉宾审核）
