杜祥琬院士：我国能源互联网的“三化”和“两结合”

2017年8月28日，国家能源互联网产业及技术创新联盟全体成员大会暨2017国家能源互联网大会在清华大学召开。

中国工程院原副院长、中国工程院院士杜祥琬出席大会并发表主旨演讲。杜祥琬认为我国能源互联网有电气化、低碳化、智能化的属性，应该要做到分布式和集中式相结合，横向的多能互补和纵向的源、网、荷、储、用结合，把能源供给侧与负荷侧和储能统一连起来，提供多样化的电能服务，提高综合效率。

以下是杜祥琬的演讲全文：

主持人：下面的报告人是中国工程院原副院长杜祥琬院士。杜院士曾主持中国工程院“中国可再生能源发展报告研究”、“中国能源中长期（2030、2050）发展步战略研究”、“我国核能发展的再研究”等我国能源发展战略重大咨询研究项目，现任国家能源专家咨询委员会副主任。今天，杜院士带来的报告题目是《我国能源互联网的“三化”“两结合”》下面，让我们以热烈的掌声欢迎杜院士。

杜祥琬：大家早上好，首先祝贺联盟的成立，也感谢大会的组织者把我们找到一起研讨能源互联网，作为学习者交流一点能源互联网的学习心得，请大家指正。

我讲三化和两结合。首先是能源互联网有三个化，两个结合，最后归纳一下。

最早是在2004年英国经济学家杂志提出来：能源互联网这样一个概念。然后杰里米.里夫金提出了基于可再生能源的分布式、开放共享的网络也是能源互联网，这是一个很重要的概念。我们国家对能源互联网有不少的研究，也出了不少书，虽然有差异，但是都反映了能源绿色、低碳发展的趋势和技术的结合。

我们国家有一个提法是：互联网+智慧能源，这是对能源互联网的一个概括。我们生活在互联网、物联网的大时代背景下，要去思考能源问题，很自然就会想到一个能源互联网的概念。那么我这个想着重说一下我自己的一点学习。

首先是三化。我想能源互联网它是能源了，但是首先体现的还是一个电的重要性。电气化。也就是说在终端能源当中，电力的比例应该大幅度提高，大家知道我们国家终端能源里面电力的比例只有20%多一点，这个比例是要大大提高的。

提高这个比例就意味着终端能源不发电的部分要降下来。比如说散烧煤，要大幅度下降，最后要全替代掉。我们这个中国的能源当中大家都知道煤炭比例提高大，但是每年30亿吨，将近40亿原煤只有一半用来发电，另外一半是工业用煤和散烧煤，这是最低效污染的一块，要用电、工业余热替代，这是必然的，也是环境的要求，是提高能效，优化能源结构，改善环境的要求，这一块要降下来，这是肯定的。

交通耗油这一块作为终端也是耗电的。经过适当的几年的增加也会趋向一个饱和，我们国家每年消耗大概6亿吨原油，自己生产2亿吨，进口4亿吨，差不多是这样子，增加的空间不是很大了。以后逐步下降下来，这个交通能源还是很需要的，用什么来替代？我想大家都知道的电替代。这个生物油的替代，还有清替代，太阳能替代等等，各种替代技术把交通用油降下来。

这两个减法会使我们的终端非电比例降下来，与此同时大力发展电力，特别是低碳电力来满足能源增长需求。从这几年来看，去年中国能源增量是1.3%，前年是1.4%，今年可能稍微高一点。这个增量用低碳的能源包括天然气、可再生核能，用这个增量满足能源总的增量的需求是有可能。特别是发展电力来满足需求。现在是终端是20%，2020年能到25%，以后还要有更高的比例，这是一个电气化要体现在能源互联网大概主要是电的比例是一个大头。

第二个是低碳化。这也是必然的。这是我们改善环境，应对气候变化，也是国家可持续发展的一个必然要求，所以这是第二个“化”。途径就是用什么来低碳化？我提了一个提法低碳能源三匹马，三架马车一块来拉车，一个是可再生能源，再一个是天然气，还有一个是核能，这三个都是低碳能源。天然气是化石能源当中向低碳能源，再加上可再生能源和核能。为什么是三套车？一匹马拉不行吗？我们国家是百分之六十几的煤炭，高比例的要替代下来，任何一匹马谁用劲都还不够，要高比例比较早的实现煤炭替代，恐怕要几匹马共同努力。这几个都还是比较低碳的。所以我说它们三个。

这个低碳能源在一次能源中的占比现在国家明确的是2020年会达到25%。也就是说15%的非化石能源，包括可再生和核能，再加上天然气现在是6%的样子，百分之六点几，到2020年应该能到10%左右，争取这样。他们加起来就25%。到2030年就是20%+15%，希望是35%，2050年我这儿写的范围是55%到60%。这里面还要给石油一点比例，可以想象到2050年煤炭要降到30%还要低，我们希望能够是这样一个趋势。所以这样一个低碳化的趋势是可行的，而且现在国家已经至少到2030年列入规划了，国家发布的2030年的能源战略里面，也提到了2050年，那个指标比我的提法还要积极，就是非化石能源能到50%以上，我觉得能实现这个是非常好的。

我们国家低碳电力在电力当中的比例从2015年是27%，我们现在规划到2020年是31%，我这儿写一个大约35%，我希望它高一点，我觉得是到百分之三十几是可能的，进一步能跳到50%以上甚至更高。

从未来着眼的话，非化石能源将会成为一个主导能源，虽然现在只有百分之十几。

这是工程院的一个研究。到2050年以前，我们国家能源结构的变化，我们现在在这儿，大家看最底下这个是煤，紫色的是油，黄色的是天然气，水电、核电、非水可再生能源，大家看出来现在的大头是煤，第二个是石油，但是到2050年的结构，也就是刚才我说的三个低碳能源能占到50%以上，这个定量的很难做的很准确。但是定性的趋势，我想大概是不错的。也可以看得出来，我们国家承诺的2030年达到碳排放的峰值，主要是煤炭加石油大概2030年以前达到。这两个和的峰值，碳排放就大概达到峰值。

第三个是智能化。能源系统的设计、运营、管理都将跟信息技术、数字技术深度融合，让它能更好的自动化，数字化的程度效率要大幅度提高。智能化要用到很多智能技术，人工智能还有各种技术，我这儿点几个。一个是智能感知技术。比如我们智能传感器来获取输配电网、交通网、天然气网运行状态数据以及用户的用能设备，微电网分布式电源的运行状态参数，用来分析和改进整个控制策略，这是智能感知技术。

大数据技术。整个能源系统当中也有人说，大数据就是能源，是这样讲的。整个管网的监控、运行、能源的交易和用户用能以及各类分布式的电源负荷数据量非常大。大数据的分析和应用可以提高系统的效率。

云计算技术。可以实现实时的高性能的计算，便捷的快捷的便利的来获取计算资源并提高应用价值。这是云计算技术。

还有微网技术。这是一个社区、单位、村镇独立运行的能源网络，把分布式发电、售电、储电、用电相融合，进行协调规划，来控制和管理，同时可以为公共智能电网做连接互动，构成新兴的能源网络，这是微网技术。

微电网有一个图，有一本书大家可以看一下，这是一个微电网有一个调节系统，在当中，要有一个储能技术，储电、储热的储能技术。各种各样的分布式电源，包括热电联产，各种分布式的既是能源的消费者，又是能源的生产者可以在一个小区里面实现自己有一个储能，有一个能源的控制。

我去过一个吐鲁番小区。这个小区有几万人，是新疆新能源公司他们做的，我想国内可能比这个好的还有，这个小区给我的印象是什么？它几万人大家都是五六层的住房，它的用能就是两样，一个太阳能，一个地热。地热的供热、供冷都解决了，用的电是太阳能，太阳能是间歇式的，因此配了一个储能装置。同时看地热，太阳能除了房顶以外还有能量墙，那个楼的墙壁都是用太阳能做的。这个小区，我平常在书面上讲的话，它生动的在现实里面实现了，也就是太阳能、地热、储能和数据管理一体化。这个小区里至少是做到了。它说我这个太阳能发电多了用不完就送给大电网，我小区的电网发电不够了，我就从大电网取一点。这就是上下。上就是它自己的，纵向的、横向的占用结合。我说你这个小区实现了能源互联网对这个微网这样一种很形象也很落地的一种理解了。三化我就讲这么多。

下面说一下两结合是什么意思。

我理解现在还是集中的大电网，但是一个很重要的趋势是分布式，要分布式和集中式相结合。这是第一个结合，这是一个自上而下的大家都习惯的这样一种是电网技术和信息技术的一种结合，和信息技术、数字技术还是将来能源互联网的一个主干和资源的配置中心。然后要着力发展分布式，这是产能和用能的一种新的发展趋势，这种分布式的分散的众多的有低碳能源的生产者和消费者同时构成这样一个网络，就是分布式。

比如说这个分布式可以有刚才说的太阳能墙，屋顶太阳能，太阳能车，太阳能道路，现在连太阳能飞机都有了，垃圾资源化、沼气站、地热站、储能站、小风电等等，都属于各种各样不同的分布式的样子，可以构成独立运行的微网。比如成为一个社区，一个单位，一个村镇的能源网络，也可以自下而上的和集中式的能源智能电网来连接互动，利用智能感知技术和大数据技术高效管理，构成新兴的能源网络，使低碳化、智能化落地。

我说一下各种能源的互联互补。比如说太阳能的地热，我看了河北雄县，那时候还没有提雄安新区的时候，我们看它已经实现了无烟城，不烧煤，取暖、供冷、供热还是地热，现在用的还是浅层地热，也在往中深层走，这些就不解释了，已经实现了无烟尘的目标。

还有人在设计太阳能道路。这个不光是美国人在做，中国人也在做。太阳能道路并不是一个不科学的东西，是考虑到整个要跑车，上面的够够强度要足够，又能发太阳能，又能满足人们的很多需求。又省了太阳能站的地，用了公路，这样一些概念都很有意义。

第二个结合就是横向的多能互补和纵向的源、网、荷、储、用结合。横向就是太阳能、核能、可再生能源、火电、天然气相互补充，通过大数据管理，把电网、供热冷网、水网、气象网连起来。吐鲁番小区就跟气象连起来了，因为气象数据对它制造今天的太阳能发多还是少都是很重要的。这是一种横向的。

最后一个是把能源供给侧与负荷侧和储能统一连起来，提供多样化的电能服务，提高综合效率，这是纵向的。

这也举个例子。咱们纵向几个结合，这里很重要的一个角色是太阳能、风能，还有水电。这里面有几个问题，就是它这个间歇性是需要解决的问题，这里一个是火电的调风，它做一些适当的灵活性改造来提高间歇性能源的用网率，这是我们现在面临需要做的一件事。第二是减少弃风弃光弃水，根据气象情况来调动不同的能源，也包括适当的对这个电的和其他的一些灵活性改造和配合。再一点是根据能源侧的波动，来启动调峰或者峰电的有效利用，太阳能很厉害，不能完全上网的时候不要弃掉，是用来制清，海水利用起来。

不可少的是储能技术。包括物理储能和化学储能。在全球贡献最大的还是抽水蓄能了，但是化学储能，各种电池储能发展非常快，这是十分活跃的领域，可以有多方面的应用，可能是一个颠覆性的方向。我理解储能技术三个大的发展方向，一个是间歇性的可再生能源，能够大规模不至于让水、风、光都弃掉，如果间歇性的储能发展得好，配合得好，就可以首先解决这个问题。第二个问题是还有一个储能是支持各类电动汽车的发展，现在这个汽车里面也需要能量密度比较高，做的比较小的储能。第三个应用方向是广泛应用于小区、企业的一个微网，可以更高效节约的来利用峰谷电，让小区效率更高，可以更节约。

最后，我归纳几句刚才说的三化和两结合。能源互联网到底怎么理解？如果说互联网是一个信息互联的网络，那么能源互联网应该是一个物理网，是利用互联网为纯色能源服务的物理网络。这里面一个物理网络包括什么？众多的先进的传感器、控制器、软件应用程序、大数据技术等等，把能源的生产端，引用别人的话，向生产端、传输端、消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成能源互联网的物联基础。这是概括性的对能源互联网的理解。

能源互联网是新能源技术和新的用能方式和产业模式的一个结合，是能源革命的一个落实和体现，这也是一能源互联网的意义。

还有一点认识，发展能源互联网是能源转型的特征之一，使我们传统的这个能源产业，比如说发电就是一个能源产业，这个能源产业升级成为具有双重属性的一种产业。这个双重属性是什么，既是能源产业又是能源服务业，将来能源互联网有这样的意义。这个能源服务业是以用户为中心的，以提高能效和服务水平为宗旨的服务业，使大众得到更方便，更高效，更节约的能源服务，这是能源转型如果往双重属性来转型，这是一个很好的进步。

发展能源互联网的目的。我想在于建设高效安全低碳共享的可持续的现代化的能源体系。

这是刚才说的三化、两结合的能源互联网，说起来高大上，但是我看底下已经做的事情之后，我其实觉得它是很接地气的事，也是我们大家需要，为什么这个联盟要接地气，变成一个现实。需要各级政府顶层设计，企业，单位广泛参与，甚至于每个家庭都有可能做出贡献，如果我们做的好的话。

所以我想世界各国都在往低碳、智能、分布式方向在比赛，在比着干，我就希望我们国家新兴城镇化和农业现代化的进程当中，发展这样一种三化、两结合的能源互联网，这是落实能源革命的重要内容，也是我国的经济建设，社会建设，生态文明建设具有重要的意义。

我就讲到这儿，不当之处请大家指正，谢谢。

（本文根据发言嘉宾演讲实录整理，未经本人审核）

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