數(shù)以億計的用戶，在家庭、辦公室和工廠自行利用可再生能源發(fā)電，由此產生的綠色能源通過“能源互聯(lián)網”彼此分享，就像在線創(chuàng)造和分享信息一樣——這是2011年美國學者杰里米·里夫金在其所著的《第三次工業(yè)革命》中描述的愿景，也是中國工程院院士、天津大學教授余貽鑫多次提及的發(fā)展構想。如今，隨著能源互聯(lián)網產業(yè)加速推進，上述構想正在走向現(xiàn)實。

為適應能源轉型，我們需要一個功能合理的現(xiàn)代電網來集成各相關方，并提高能源脫碳、轉化與利用過程的效率。這個電網就是帶有顛覆性的智能電網，以智能電網為核心的綜合能源系統(tǒng)也將成為能源互聯(lián)網的物理載體，乃至核心。”近日在接受記者采訪時，余貽鑫進一步解釋稱。

那么，能源互聯(lián)網產業(yè)如何推動智能電網的建設？反過來，智能電網發(fā)展又將如何助力能源轉型？

可實現(xiàn)用戶想用電就用電、想賣電就賣電

近年來，電網智能化工作在我國持續(xù)推進。但余貽鑫認為，其進程依然偏慢。“我從2006年開始提出智能電網概念，目前已有13年時間。然而，我國對智能電網，特別是分布式電源的認識長期不深入，因此吃了一些虧。”

余貽鑫口中的“智能電網”，是指電網的第二次智能化進程。他介紹，第一次智能化始于可靠性、安全性等訴求。“以紐約大停電為契機，美國政府提出把計算機技術充分用起來，在22萬伏以上的變電站裝上大量的遠方終端單元，并通過系統(tǒng)收集實時數(shù)據(jù)，建立能量管理系統(tǒng)。“這套管理模式已發(fā)展了幾十年，只是由于當時的信息技術成本過高，制約了其進一步的推廣。”

而今，通訊、信息技術快速發(fā)展、成本降低，讓電網應用成為可能，且具有非常明顯的效益優(yōu)勢。“第二次智能化重點在于11萬伏及以下的電網。”余貽鑫解釋，與傳統(tǒng)電網相比，智能電網通過電力和信息的雙向流動，建立起高度自動化和廣泛分布的能量交換網絡，終端用戶由此可參與電網優(yōu)化運行，容納全部發(fā)電和儲能選擇；同時，智能電網可使得新產品、新服務和新市場成為可能，為數(shù)字經濟提供電能質量，并實現(xiàn)優(yōu)化資產利用和高效運行，對系統(tǒng)干擾、自然災害等破壞可作出迅速反應，使其恢復運行。

換言之，現(xiàn)在的智能電網更強調用戶參與。“就像計算機上網一樣，希望實現(xiàn)一般用戶想用電就用電、想賣電就賣電，不需要向誰請示。這樣一來，電網末梢就多出很多電源，好比原來是從樹根向樹葉輸送，現(xiàn)在樹葉端就已具備電源，整體運行方式將發(fā)生革命性變化。”余貽鑫稱。

高比例分布式可再生能源需要智能電網

“對智能電網發(fā)展的重視程度，我認為再怎么強調也不為過。”余貽鑫進一步表示，電網的第二次智能化，更是在能源轉型中扮演重要角色。

余貽鑫指出，能源革命進程加速，對風光等可再生能源的利用提出更高要求。按照國家發(fā)改委能源研究所預測，到2035年，我國風光發(fā)電占總電量的比重將達到25%左右；到2050年，該比例將進一步提升至50%左右。

“我國擁有豐富的風光資源，現(xiàn)已證實可滿足遠景開發(fā)需求。但未來，高比例風光利用也給電網穩(wěn)定帶來挑戰(zhàn)。”余貽鑫表示，由于風光資源的間歇性、波動性及不確定性，與之相匹配的靈活電源必不可少。

在我國電力系統(tǒng)中，靈活電源的比重現(xiàn)僅為5.6%，約相當于美國的1/8、德國的1/4。也就是說，面對大規(guī)模、遠距離輸送模式的送端系統(tǒng)，火電電量至少占到打捆電量的69%，每產生1千瓦時的可再生能源電量至少產生2千瓦時的火電，受電端可再生能源電量滲透率僅為11.52%，與高比例可再生資源發(fā)展目標相悖。“相比之下，就地開發(fā)與利用模式更可取。”余貽鑫稱。

“就地利用的風電形成一個個分區(qū)，電網系統(tǒng)接入這些分布式電源后互相備用，一定區(qū)域的系統(tǒng)可通過孤島運行，在故障期間繼續(xù)向負荷供電，尤其是向部分重要負荷供電。這樣的控制和運行方式，可大大提高電網系統(tǒng)的可靠性與韌性。”余貽鑫表示，通過智能電網實現(xiàn)電力和信息的雙向流動，把云計算、大數(shù)據(jù)等分布式計算等優(yōu)勢引入電網，達到信息的實時交換和設備層面瞬時的供需平衡。“智能電網就是一個典型的物聯(lián)網，極具顛覆意義。”

智能電網既是“動力網”也是“通訊網”

“沒有智能電網的支持，高比例分布式可再生能源難以克服瓶頸；反過來，若離開廣泛的分布式電源，我認為談智能電網也是一件可笑的事情。”提及具體做法，余貽鑫表示，智能電網既是一張“動力網”，也是一張“通訊網”，目標在于建立一個高度自動化和廣泛分布的能量交換網絡，就像互聯(lián)網那樣去改變人們的生活、工作等方式。

在此基礎上，智能電網建設既包括通信、信息技術集成，分布式可再生能源發(fā)電集成，也涉及輸電系統(tǒng)、配電網、成熟市場等配合。“尤其在用戶需求配合方面，為實現(xiàn)需求響應，現(xiàn)在要做的是通過用戶電表，帶動整個電網最末梢一公里通信線路的完善。因為上面的線路已經建得很好了，完善‘最后一公里’，不止對電網本身有好處，也為智能城市的整體發(fā)展提供了契機。”

此外，余貽鑫提醒，目前還有一些潛在的分布式電源同樣值得關注，給智能電網發(fā)展提出新的要求。

以電動汽車為例，余貽鑫稱，其用電量十分可觀，甚至在部分城市家庭，把家中其他用電設備加起來，也不抵一輛電動汽車的耗電量。根據(jù)現(xiàn)有規(guī)劃，到2030年，我國電動汽車保有量最高將達8000萬輛，對應電池容量24億千瓦時。“未來，電動汽車不僅是一個大功率電器，也可以是重要的分布式儲能裝置。管理不好，會給電網增加壓力；管理得好，在低谷時用電時可作為重要調節(jié)手段。因此，包括市場、技術等支持在內，智能電網也應該為這樣的潛在電源提供一個即插即用的平臺。”