凝練聚智聚力的能源互聯(lián)網(wǎng)“朋友圈”

方昀瑋

在全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)大變革的關(guān)鍵時(shí)刻，“雙碳”目標(biāo)進(jìn)一步加速轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新的步伐，面對(duì)新形勢(shì)下能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，清華大學(xué)電機(jī)系副教授魯宗相認(rèn)為，想要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)背景下的普惠能源未來，需要聚智、聚力，識(shí)變應(yīng)變，以核心技術(shù)助力營造關(guān)鍵場(chǎng)景，方可闊步行穩(wěn)，“希望通過能源互聯(lián)網(wǎng)國際創(chuàng)新峰會(huì)等平臺(tái)，聚攏更多的力量，比如電力、能源、固廢處理、綠色建筑、社會(huì)治理等，促成與能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域形成一個(gè)大交叉、大融合的綜合體系，在這樣一個(gè)廣域的‘朋友圈里，各方明晰自身定位，充分發(fā)揮作用。”

“雙碳”演進(jìn)機(jī)遇與挑戰(zhàn)

產(chǎn)城：“雙碳”目標(biāo)背景下，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展面臨怎樣的機(jī)遇與挑戰(zhàn)？

魯宗相：“雙碳”是近年來談?wù)撦^多的熱點(diǎn)話題，如若談及相關(guān)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，我想從一份國際上最新的關(guān)于轉(zhuǎn)型路徑的技術(shù)報(bào)告來展開。這份報(bào)告中提出很重要的一個(gè)觀點(diǎn)即是，未來有6條關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)碳減排或者說脫碳的技術(shù)路徑，第一條是可再生能源發(fā)電，貢獻(xiàn)可占到25%，第二條是提高能效，貢獻(xiàn)占到25%，第三條是電氣化，貢獻(xiàn)占到20%，這三條路線已經(jīng)占據(jù)了脫碳目標(biāo)70%的貢獻(xiàn)，而這70%的貢獻(xiàn)都可被視為能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的新機(jī)遇。

能源互聯(lián)網(wǎng)作為傳統(tǒng)電力系統(tǒng)到智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展的新階段，是電力系統(tǒng)向能源系統(tǒng)綜合融通的轉(zhuǎn)化，在物理層形成各種能源互通互濟(jì)的格局，在信息層形成物理信息深度融合的局面，在價(jià)值層其核心是建立創(chuàng)新能源的運(yùn)營模式。不管是可再生能源發(fā)電，還是提高能效，還是電氣化，都是未來所面臨的機(jī)遇。從這個(gè)角度而言，未來的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)具有更好的機(jī)會(huì)，有著前所未有的廣闊市場(chǎng)。

但需要引起重視的是，所面臨的挑戰(zhàn)同樣巨大?，F(xiàn)在大家談及未來電力系統(tǒng)建設(shè)所提到的關(guān)鍵詞，一個(gè)是“雙高”，未來電力系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)出高比例可再生能源、高比例電力電子裝備接入的特點(diǎn)，這種“雙高”特性對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行和安全性帶來了極大的挑戰(zhàn)。我們面臨的第二個(gè)關(guān)鍵詞是“雙峰”，電網(wǎng)的夏、冬季負(fù)荷高峰給電源籌措和電網(wǎng)傳輸都帶來了巨大壓力。新形勢(shì)下如何做到電力電量平衡就成了整個(gè)行業(yè)運(yùn)營的技術(shù)挑戰(zhàn)。第三個(gè)挑戰(zhàn)是關(guān)于市場(chǎng)方面的，從國發(fā)2002年5號(hào)文到中發(fā)2015年9號(hào)文，電力體制改革一直在努力前行，我們?cè)谂ㄔO(shè)中國的電力市場(chǎng)。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，傳統(tǒng)的電力市場(chǎng)之外增加了關(guān)于碳市場(chǎng)的建設(shè)內(nèi)容，如何把兩者融合起來達(dá)到相互促進(jìn)的效果，也是很大的一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。

場(chǎng)景解析與技術(shù)賦能并行

產(chǎn)城：第三屆能源互聯(lián)網(wǎng)國際創(chuàng)新峰會(huì)立足“智慧城市”、“流域”、“重工業(yè)”三大場(chǎng)景，在您看來，為何會(huì)把這三大場(chǎng)景做優(yōu)先的解析？其中是否存在亟待解決的難點(diǎn)？

魯宗相：這三個(gè)場(chǎng)景都有其發(fā)展邏輯，也各有其特色及現(xiàn)實(shí)意義。

首先是“重工業(yè)”場(chǎng)景，我國目前處于工業(yè)化的后期階段，尚未完成工業(yè)現(xiàn)代化的全過程，與發(fā)達(dá)國家相比，我們處于工業(yè)化的關(guān)鍵階段。我國工業(yè)發(fā)展有幾個(gè)顯著特征，比如擁有世界上最齊全的工業(yè)門類，基本屬于國際上獨(dú)一無二的存在。但這是既有利又有弊的事情，好的方面來看我國作為世界工廠，與他國競(jìng)爭(zhēng)時(shí)具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)，壞的方面而言我們保留了部分產(chǎn)能較低、能耗較高的行業(yè)。那么，如何在重工業(yè)領(lǐng)域?qū)⒛茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的場(chǎng)景建設(shè)好，解決能效的提升問題，便成為整個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn)。

再看“智慧城市”場(chǎng)景，這涉及到城鎮(zhèn)化的推進(jìn)。數(shù)據(jù)顯示，我國的城鎮(zhèn)化率大約是60%，從戶籍城鎮(zhèn)化率的指標(biāo)來看數(shù)值還會(huì)更低。城市化率代表著一個(gè)國家的先進(jìn)水平，與能源的發(fā)展有著密切的關(guān)系。每提升一個(gè)百分點(diǎn)的城鎮(zhèn)化率，對(duì)應(yīng)的各種能耗將增加8000萬噸左右，所增加的碳排放數(shù)值驚人，將達(dá)到約2億噸。這種情況下給我們帶來的壓力非常大，需要利用智慧城市建設(shè)實(shí)現(xiàn)提高城鎮(zhèn)化率的同時(shí)做到可持續(xù)的城市發(fā)展。此時(shí)結(jié)合成都公園城市建設(shè)，有很多內(nèi)容可以探討。

第三個(gè)場(chǎng)景“流域”。這是很有四川特色的場(chǎng)景，并以此映射到全球范圍的類似場(chǎng)景。成都所在的川西平原，都江堰是數(shù)千年來水利綜合治理的標(biāo)桿性工程，那么現(xiàn)代水利工程如何在全流域?yàn)榘l(fā)電及綜合利用等方面做好保障，讓空氣、水、土壤不受污染前提下可持續(xù)發(fā)展？總體思路是在一邊治理一邊利用的條件下，實(shí)現(xiàn)更好的區(qū)域建設(shè)。從更全局的層面來看，目前全球風(fēng)電、光伏是發(fā)展重點(diǎn)，但水電在整個(gè)清潔能源中還占據(jù)著50%左右的份額，不能忽略。結(jié)合地域特點(diǎn)而言，智慧流域是必須關(guān)心和優(yōu)先的場(chǎng)景。

產(chǎn)城：本屆峰會(huì)聚焦智慧氫能、儲(chǔ)能及循環(huán)利用、能源半導(dǎo)體、能源數(shù)字化和金融科技五大核心技術(shù)，這些技術(shù)目前現(xiàn)況及發(fā)展趨勢(shì)如何？

魯宗相：應(yīng)該說，這五大核心技術(shù)都有著非常高的潛力，或者說會(huì)成為未來能源支撐的五大技術(shù)驅(qū)動(dòng)這樣的理念。當(dāng)然，從現(xiàn)況來看，各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展并不均衡，需要將問題提出，聚攏各方智慧共同探討。

第一項(xiàng)核心技術(shù)“智慧氫能”，想要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，就得努力在終端做到盡可能的電氣化，但電氣化做到100%并不現(xiàn)實(shí)，少量的非電氣化必然存在。在終端能源維持電氣化和氫能化的組合，構(gòu)成了當(dāng)前終端能源完全無碳化的最佳途徑，如此氫能的發(fā)展非常必要。如何從氫能的制備到傳輸轉(zhuǎn)換及至最終的終端運(yùn)用都實(shí)現(xiàn)清潔低碳需要發(fā)展綠氫技術(shù)，以做到不涉及化石能源的參與。目前綠氫技術(shù)成本還偏高，如何實(shí)現(xiàn)成本控制很關(guān)鍵。此外從特性上看，氫既是材料又是能源，做好氫能全面推廣的價(jià)值對(duì)我國及至全球的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展都非常關(guān)鍵。

第二項(xiàng)核心技術(shù)“儲(chǔ)能與循環(huán)利用”，《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》中提到我們關(guān)注的幾項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)，太陽能利用、風(fēng)電技術(shù)、先進(jìn)儲(chǔ)能等，先進(jìn)儲(chǔ)能的核心要素在于如何解決儲(chǔ)能材料的循環(huán)利用問題。比如大家所用到的電化學(xué)，除了關(guān)心其安全和成本，還得重點(diǎn)解決循環(huán)利用問題。動(dòng)力電池退役后如何處置，加上鋰資源的制約，鋰電材料回收勢(shì)在必行。碳中和帶來的變化造成電動(dòng)車和儲(chǔ)能市場(chǎng)的大幅增長，所涉及的需求非常巨大，綜合考慮環(huán)保和資源約束、價(jià)格成本，注重循環(huán)利用就非常必要了。

第三項(xiàng)核心技術(shù)“能源半導(dǎo)體”，剛才提到了“雙高”的問題，事實(shí)上去年年末國家提出以新內(nèi)容為主體的新型電力系統(tǒng)，新的能源戰(zhàn)略下怎樣把新能源發(fā)展好成為重中之重。不管是風(fēng)電還是光伏，都采用逆變器接入到電力系統(tǒng)，逆變器的基礎(chǔ)單元就是能源半導(dǎo)體。從這個(gè)角度來講，如何研制新型的功率半導(dǎo)體器件，再把其做成一個(gè)裝備再到系統(tǒng)構(gòu)建，整個(gè)過程中的技術(shù)都會(huì)成為關(guān)注的重點(diǎn)。目前來看還有很多關(guān)鍵環(huán)節(jié)實(shí)際上對(duì)我國是“卡脖子”技術(shù)，需要予以重點(diǎn)解決。

第四項(xiàng)核心技術(shù)“能源數(shù)字化”，數(shù)字化可實(shí)現(xiàn)廣譜施效，對(duì)能源系統(tǒng)及其他領(lǐng)域的應(yīng)用都有很好的實(shí)效。能源領(lǐng)域必然利用其進(jìn)行賦能，要推動(dòng)全球的能源轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)低碳化、清潔化、電氣化，要把數(shù)字化技術(shù)作為關(guān)鍵基礎(chǔ)，不可替代。在這個(gè)過程中，其作用一方面是通過自動(dòng)化推動(dòng)數(shù)字化進(jìn)入新階段，提升效率、降低成本，讓整體競(jìng)爭(zhēng)力得以提升；一方面是數(shù)字化技術(shù)的升級(jí)迭代，能夠讓整個(gè)能源行業(yè)的轉(zhuǎn)型具有更好的技術(shù)基礎(chǔ)，并且所有的用戶在數(shù)字化技術(shù)充分應(yīng)用的基礎(chǔ)上將有更好的體驗(yàn)。

第五項(xiàng)核心技術(shù)“金融科技”，撇開技術(shù)不談，金融的力量對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)有非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)性的促進(jìn)作用。結(jié)合能源領(lǐng)域和氣候變化，提出氣候金融科技的概念，形成氣候金融和數(shù)字科技的交叉融合，這是一個(gè)跨行業(yè)的大交叉，搞技術(shù)的專家跟搞經(jīng)濟(jì)學(xué)的專家以及搞社會(huì)治理的專家共同探討發(fā)展問題。從底層技術(shù)來講，大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，疊加數(shù)字貨幣、移動(dòng)支付、銀行、風(fēng)險(xiǎn)投資等場(chǎng)景，悉數(shù)融合起來才能夠更好解決問題。

能源互聯(lián)網(wǎng)與“人城境業(yè)”

產(chǎn)城：在您看來，成都如何借勢(shì)“雙碳”目標(biāo)背景，在能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開辟新賽道？

魯宗相：成都是一個(gè)有特色的城市，特質(zhì)標(biāo)簽眾多，底蘊(yùn)深厚?！半p碳”目標(biāo)背景下，成都有一項(xiàng)非常重要的優(yōu)勢(shì)是公園城市建設(shè)，即“人、城、境、業(yè)”高度和諧統(tǒng)一的現(xiàn)代化城市。若從能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展來闡述這四大核心，“人”即以人為本，依托高效、穩(wěn)定的電網(wǎng)，為城市民眾和各種服務(wù)行業(yè)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，以客戶需求為基礎(chǔ)促進(jìn)技術(shù)發(fā)展；“城”即城鎮(zhèn)化，現(xiàn)代化城市需要構(gòu)建泛在感知的智慧電網(wǎng)，準(zhǔn)確調(diào)控整個(gè)城市的能源脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)清潔綠色電力的高效利用，期間的智慧樓宇、智慧小區(qū)建設(shè)是每個(gè)民眾真實(shí)感受到的，是城市變化、發(fā)展的內(nèi)涵所在；“境”即環(huán)境，緊扣公園城市理念將之建設(shè)實(shí)現(xiàn)，需要將電力設(shè)施有機(jī)融合到城市景觀的設(shè)計(jì)中；“業(yè)”即產(chǎn)業(yè)，此處應(yīng)是在能源互聯(lián)領(lǐng)域開辟的新技術(shù)發(fā)展方向與產(chǎn)業(yè)再造，比如綠氫等，以及結(jié)合以智慧電網(wǎng)為樞紐的新型服務(wù)平臺(tái)，所延展出來的多元業(yè)務(wù)、新型市場(chǎng)等，都是可以積極拓展的新賽道。

產(chǎn)城：政策與金融的利好之下，能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)如何探行發(fā)揮創(chuàng)新之力？

魯宗相：創(chuàng)新并非一個(gè)可以一概而論的話題。政策和金融的發(fā)力帶來了諸多利好，但如何利用好各項(xiàng)支持舉措，更好地借力施為，使能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)創(chuàng)新、煥新前行，考究的是企業(yè)的智慧與技巧以及執(zhí)行力。

首先一定要把握能源互聯(lián)網(wǎng)的核心特點(diǎn)和思維，即“去中心化”，每一方都可以建立自己的“朋友圈”，凸顯自己的特色。然后是關(guān)鍵技術(shù)賽道的選擇，要抓住現(xiàn)在碳技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，圍繞高效率、低排放的目標(biāo)發(fā)揮創(chuàng)新要素，以科技和理念的創(chuàng)新促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。厘清與碳相關(guān)的新技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，以此創(chuàng)造新的產(chǎn)品思維，此時(shí)若將視線轉(zhuǎn)至公園城市建設(shè)，可以圍繞公園城市來探索如何在智慧交通、智慧建筑、智慧家居等領(lǐng)域發(fā)力，城市居民的衣食住行皆有可創(chuàng)新的點(diǎn)，只要有新的理念、新的想法都可以探索施行。最后是利用好金融政策，以之加速產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化上市，盡快見到成效，讓創(chuàng)新步入穩(wěn)步加速的軌道。最終，在“雙碳”目標(biāo)背景下，多措并舉實(shí)現(xiàn)普惠能源的未來。