陳騰瀚
( 復(fù)旦大學(xué)一帶一路及全球治理研究院)
能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建是基于全球能源結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)施的發(fā)展,以及各個(gè)國家和地區(qū)的能源現(xiàn)狀。自第一次工業(yè)革命以來,能源便朝著能量密度不斷增大、更高能效、更低碳排放、結(jié)構(gòu)種類增多而非單一能源市場獨(dú)大的更加多元化的方向發(fā)展。
從能源工業(yè)的發(fā)展方向上看,一方面,當(dāng)前的傳統(tǒng)能源網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)行結(jié)構(gòu)已無法滿足能源發(fā)展的整體新趨勢,這一新趨勢要求多樣化與減排并重,并且與其他產(chǎn)業(yè)部門聯(lián)系更加密切;另一方面,分布式發(fā)電、熱電耦合網(wǎng)絡(luò)、新能源發(fā)電組等新型能源基礎(chǔ)設(shè)施,以及電力融資、綠色能源等相關(guān)機(jī)制的建設(shè)與完善給能源互聯(lián)網(wǎng)提供了相應(yīng)基礎(chǔ)和條件。
從結(jié)構(gòu)內(nèi)涵上看,能源互聯(lián)網(wǎng)主要由物理平臺、信息平臺和智能市場平臺構(gòu)成。物理平臺即傳統(tǒng)能源網(wǎng),以產(chǎn)儲、傳輸為核心,同時(shí)還與地區(qū)交通網(wǎng)相關(guān)聯(lián);信息平臺即能源組網(wǎng)技術(shù),利用信息通信技術(shù)等為能源產(chǎn)業(yè)鏈提供支撐;智能市場平臺即智能終端,是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代商戶對用戶(B2C)、商戶對商戶(B2B)、用戶對用戶(C2C)、線下/線上(O2O)、個(gè)人對個(gè)人(P2P)等各種形態(tài)的商業(yè)模式和市場機(jī)制的基礎(chǔ)。具體見圖1。
圖1 能源互聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)與內(nèi)涵
與傳統(tǒng)能源網(wǎng)相比,新興的能源互聯(lián)網(wǎng)具有特殊優(yōu)勢,這種優(yōu)勢亦是其構(gòu)建意義所在。從能源網(wǎng)到智能終端的正向過程,即產(chǎn)儲端-運(yùn)輸網(wǎng)-平臺-消費(fèi)端來看,它實(shí)現(xiàn)了能源供應(yīng)的智能化。具體來說,1)完善生產(chǎn)與地區(qū)分配,在生產(chǎn)過程中充分發(fā)揮地區(qū)區(qū)位優(yōu)勢,通過穩(wěn)定輸出功率來克服能源波動(dòng)性和間歇性帶來的損耗,在供電過程中進(jìn)一步優(yōu)化配置,對不同地區(qū)各用戶采取差額配電,以避免同一大區(qū)域內(nèi)供能不足和供能過剩同時(shí)出現(xiàn)的窘境;2)降低能耗,產(chǎn)儲網(wǎng)的優(yōu)化降低了能源生產(chǎn)過程中的報(bào)損率,傳輸網(wǎng)和供電網(wǎng)的優(yōu)化降低了能源消費(fèi)過程中的報(bào)損率,這將促使能源網(wǎng)的整體能耗下降,提高資源利用率,進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展;3)提高安全性和精確度,借助能源組網(wǎng)平臺,可以實(shí)現(xiàn)對用戶的靶向供能和對電網(wǎng)的靶向維護(hù),這將使更大區(qū)域的整體電網(wǎng)安全性和供能精確度得到改善。
從智能終端到能源網(wǎng)的逆向過程,即消費(fèi)端-平臺-產(chǎn)儲端來看,它實(shí)現(xiàn)了能源反饋的智能化。具體來說,1)降低損耗,傳統(tǒng)能源網(wǎng)缺乏有效的能源反饋機(jī)制,供需信息溝通需要通過初級手段實(shí)現(xiàn),這在人力、物力、財(cái)力上都帶來一定經(jīng)濟(jì)壓力,相關(guān)資源在這一過程中被加速損耗,能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建則通過信息技術(shù)克服了這一劣勢;2)優(yōu)化能量調(diào)度,通過大數(shù)據(jù)和云計(jì)算等措施對能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)作出調(diào)整可以優(yōu)化地區(qū)整體供能,實(shí)現(xiàn)不同主體對能源利用的穩(wěn)定性,避免出現(xiàn)區(qū)域統(tǒng)一能源供應(yīng)框架下因地區(qū)內(nèi)部不同個(gè)體需求差異出現(xiàn)的居民區(qū)用戶等低耗區(qū)能源浪費(fèi)和工業(yè)區(qū)用戶等高耗區(qū)供給不足的矛盾;3)加速能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,從消費(fèi)端到產(chǎn)儲端的反饋能夠?qū)⑸鐣?huì)的能源消費(fèi)意向反饋到生產(chǎn)者一方,當(dāng)前對環(huán)保、清潔能源等的重視能夠引發(fā)正外部性效應(yīng)①,倒逼能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,降低碳排放,推動(dòng)環(huán)保進(jìn)程。
歐盟自身對能源互聯(lián)網(wǎng)的概念主要有兩種不同的基本認(rèn)知(見表1),一種重視消費(fèi)端,即能源互聯(lián)網(wǎng)(Internet of Energy, IoE),另一種重視供給端,即多能源互聯(lián)網(wǎng)(Multi-Energy Internet, MEI)。歐盟在構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)過程中擁有其他地區(qū)所不具備的條件與優(yōu)勢,各類實(shí)踐案例也能豐富自身經(jīng)驗(yàn)并使相關(guān)項(xiàng)目得到進(jìn)一步深入與推廣。
表1 全球構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的代表性主體及其主要項(xiàng)目設(shè)計(jì)
2.1.1 歐洲地區(qū)能源現(xiàn)狀的壓力
歐盟能源現(xiàn)狀的壓力倒逼地區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建較早起步,這在2008年全球金融危機(jī)后表現(xiàn)得尤為明顯。具體表現(xiàn)在:1)歐盟自成立以來便嚴(yán)重依賴從俄羅斯進(jìn)口的天然氣,能源安全受地緣政治影響不斷加??;2)2010年日本福島核泄露事故發(fā)生后,核電在歐洲發(fā)展受阻,包括法國和德國在內(nèi)的部分歐洲國家紛紛走上了“棄核”道路,由此造成的核動(dòng)力電能缺額必須由其他能源補(bǔ)充;3)2008年后歐盟經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢,能源市場建設(shè)缺乏投資,能源市場整體偏于疲軟;4)歐盟成員國的能源政策缺乏系統(tǒng)性和一致性,雖然歐盟自上世紀(jì)80年代起便通過提高價(jià)格透明度和公平市場環(huán)境等政策推動(dòng)歐盟內(nèi)部電力和天然氣市場自由化,但相關(guān)政策并未完全得到執(zhí)行;5)隨著美國頁巖油氣革命的興起,國際能源生產(chǎn)重心開始從中東地區(qū)向西移動(dòng),能源消費(fèi)中心則從歐美向東方的新興經(jīng)濟(jì)體轉(zhuǎn)移,國際能源供需格局開始調(diào)整,在此過程中能源定價(jià)權(quán)的競爭日益激烈,歐盟必須采取一致行動(dòng)加以應(yīng)對。這些壓力促使歐盟產(chǎn)生了關(guān)于能源互聯(lián)的緊迫感,力求建成互聯(lián)互通的統(tǒng)一內(nèi)部能源市場,推動(dòng)關(guān)鍵項(xiàng)目投資,以實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多元化。為此,歐盟必須加快推動(dòng)地區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施、政策法規(guī)、新興技術(shù)取得進(jìn)展。
2.1.2 歐洲地區(qū)已構(gòu)建起數(shù)個(gè)規(guī)模性跨國互聯(lián)電網(wǎng)
目前歐洲范圍內(nèi)構(gòu)建起的區(qū)域性同步電網(wǎng)(由交流輸電線路和變電所組成的傳輸交流電能的網(wǎng)絡(luò))主要有5個(gè):歐洲大陸電網(wǎng)(包括東南歐電網(wǎng)、西南歐電網(wǎng)、中部核心電網(wǎng))、北歐電網(wǎng)、波羅的海電網(wǎng)、英國和愛爾蘭電網(wǎng)、希臘和意大利電網(wǎng)。當(dāng)前這5個(gè)同步電網(wǎng)均由歐洲輸電運(yùn)營商聯(lián)盟(ENTSO-E)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)管理,是世界上規(guī)模最大的互聯(lián)電網(wǎng)之一。能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建離不開對傳統(tǒng)能源網(wǎng)的優(yōu)化改造,互聯(lián)電網(wǎng)的搭建一方面對于降低能耗、提高能效能起到積極作用,另一方面也為能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)搭建了一個(gè)更大范圍的規(guī)模性物理平臺,為后續(xù)智能項(xiàng)目的試點(diǎn)和推廣等提供極大便利。
2.1.3 先進(jìn)的能源發(fā)展理念為能源互聯(lián)網(wǎng)的概念先行創(chuàng)造了機(jī)會(huì)
歐盟是全球溫室氣體減排的倡導(dǎo)者和先行者,在推動(dòng)可再生能源發(fā)展和降低碳排放領(lǐng)域有諸多先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),例如2007年3月歐盟理事會(huì)提出并于2008年實(shí)施的首個(gè)“能源和氣候一攬子計(jì)劃”中的“20/20/20 by 2020”計(jì)劃要求歐盟各成員國在2020年之前,實(shí)現(xiàn)溫室氣體(相較1990年)減排20%、可再生能源所占份額提高至20%、能源利用率提高20%[1];2011年12月歐盟委員會(huì)發(fā)布的“2050年能源路線圖”提出了歐盟實(shí)現(xiàn)“到2050年碳排放量比1990年下降80%~95%”目標(biāo)的具體路徑,包括智能家庭等[2];2014年1月歐盟委員會(huì)發(fā)布的《2030年氣候和能源政策框架》要求實(shí)現(xiàn)溫室氣體(相較1990年)減排40%、可再生能源所占份額提高至27%以上、能源利用率至少提高27%[3];2020年9月歐盟委員會(huì)宣布提高減排目標(biāo)至55%,并且要求各成員國強(qiáng)制遵守并重點(diǎn)關(guān)注交通部門[4]。從現(xiàn)實(shí)層面看,單一國家難以靠自身力量推廣清潔可再生能源與實(shí)現(xiàn)減排[5],且在經(jīng)濟(jì)利益需求下相關(guān)積極性亦有不足,歐盟通過超國家層面制定相關(guān)框架政策則要求成員國必須強(qiáng)化能源領(lǐng)域合作,這種合作既體現(xiàn)在電網(wǎng)互聯(lián)上,也體現(xiàn)在電力產(chǎn)儲源頭的低碳化推進(jìn)上,可以說歐盟超國家層面先進(jìn)的能源發(fā)展理念為歐洲整體能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建搭建起了一個(gè)框架雛形。
2.1.4 統(tǒng)一電力市場為能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建提供便利
歐盟先后于1996年、2003年和2009年頒布了3項(xiàng)能源改革法案,目標(biāo)在于統(tǒng)一歐洲電力市場。1996年12月,歐盟理事會(huì)頒布了“Directive/96/92/EC”法令,要求歐盟成員國在統(tǒng)一框架下開展電力市場化改革,推動(dòng)電網(wǎng)與電力生產(chǎn)、供應(yīng)分離[6];2003年7月,歐盟理事會(huì)頒布了“Directive 2003/54/EC”法令,旨在推動(dòng)歐洲電力市場自由化,要求輸配電業(yè)務(wù)從垂直一體化電力企業(yè)中實(shí)現(xiàn)法律剝離并實(shí)施無歧視開放,其中各環(huán)節(jié)須由政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)監(jiān)督以防止壟斷[7];2009年7月,歐盟理事會(huì)頒布了“Directive 2009/72/EC”法令,要求實(shí)現(xiàn)有效的輸送網(wǎng)絡(luò)拆分、建立監(jiān)管框架、網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入及提高透明度,以加快統(tǒng)一電力市場的形成[8],該法案于2011年正式生效。歐盟委員會(huì)提出2014年前要建成歐盟內(nèi)部統(tǒng)一能源市場,2015年前消除歐盟內(nèi)“能源孤島”,實(shí)現(xiàn)歐盟范圍內(nèi)的能源自由輸送和供應(yīng)[9]。能源互聯(lián)網(wǎng)在實(shí)質(zhì)上是智能化市場的聯(lián)合,統(tǒng)一電力市場能給供需雙方提供相同的標(biāo)準(zhǔn)與市場準(zhǔn)則,為后續(xù)能源組網(wǎng)技術(shù)的介入提供了同步非壟斷標(biāo)準(zhǔn)平臺,進(jìn)而極大便利了智能化信息技術(shù)在其中的應(yīng)用,對能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建來說至關(guān)重要。
整體來看,歐盟框架下作為地區(qū)整體的能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的優(yōu)勢和條件歸納起來主要集中在發(fā)展戰(zhàn)略引領(lǐng)、加強(qiáng)電網(wǎng)互聯(lián)、打破市場壁壘、完善電網(wǎng)運(yùn)營與規(guī)劃協(xié)調(diào)4個(gè)層次。其中發(fā)展戰(zhàn)略引領(lǐng)起到了整體指導(dǎo)框架的作用,通過要求成員國推廣清潔可再生能源、加速減排、提升能效,對歐洲傳統(tǒng)能源網(wǎng)(主要是電力網(wǎng))進(jìn)行升級改造,優(yōu)化其內(nèi)在結(jié)構(gòu)并推動(dòng)后期工作的開展;加強(qiáng)電網(wǎng)互聯(lián)與打破市場壁壘(主要是統(tǒng)一電力市場的建設(shè))能夠使歐洲地區(qū)跨區(qū)產(chǎn)儲網(wǎng)和傳輸網(wǎng)進(jìn)一步完善,促進(jìn)歐洲整體能源市場更加公平透明,為歐洲能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中的規(guī)模性建設(shè)以及成員間的協(xié)同推進(jìn)戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ);完善電網(wǎng)運(yùn)營與規(guī)劃協(xié)調(diào)一方面加速了成員國間對于能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的合作,另一方面為后續(xù)必要的消費(fèi)端改造創(chuàng)造了一個(gè)穩(wěn)定的平臺。
當(dāng)前歐盟框架下構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐主要依靠2008年以來歐盟先后發(fā)布的3個(gè)整體戰(zhàn)略性規(guī)劃:2007年發(fā)布的于2008年實(shí)施的“歐洲戰(zhàn)略性能源技術(shù)規(guī)劃”(SET-Plan),2011年啟動(dòng)的“未來智能能源互聯(lián)網(wǎng)”項(xiàng)目(FINSENY),2013年發(fā)布的于2014年啟動(dòng)的“地平線2020”研究創(chuàng)新計(jì)劃(Horizon 2020,H2020)中的能源規(guī)劃。這3個(gè)項(xiàng)目分別重點(diǎn)關(guān)注能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中的物理平臺、信息平臺和智能市場平臺,具體項(xiàng)目理念及內(nèi)容見表2。
表2 歐盟框架下能源規(guī)劃項(xiàng)目理念及內(nèi)容
由表2可知,“歐洲戰(zhàn)略性能源技術(shù)規(guī)劃”的戰(zhàn)略核心在于對歐洲現(xiàn)有能源產(chǎn)儲網(wǎng)的進(jìn)一步升級改造,這種改造主要基于3個(gè)方面:1)推動(dòng)電力網(wǎng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)多元化,將具有波動(dòng)性和間歇性的可再生能源大規(guī)模推廣至電力生產(chǎn)部門,進(jìn)而使能源生產(chǎn)端不斷走向低碳化;2)推動(dòng)多種能源網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)生產(chǎn)部門產(chǎn)儲聯(lián)合,提高能源利用效率并實(shí)現(xiàn)減排;3)強(qiáng)化歐洲電網(wǎng)和市場一體化,提升能源輸送效率和市場透明度。該規(guī)劃起到的最大作用便是搭建起了歐洲能源互聯(lián)網(wǎng)的物理平臺,能源組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與智能化的推進(jìn)均需依賴這一物理平臺,它也是能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的核心基礎(chǔ)部分?!拔磥碇悄苣茉椿ヂ?lián)網(wǎng)”項(xiàng)目的戰(zhàn)略核心在于試行并推廣能源組網(wǎng)技術(shù),它需要在物理平臺的基礎(chǔ)上搭建用戶場景并提供實(shí)際解決方案,但組網(wǎng)技術(shù)必須經(jīng)不斷調(diào)試穩(wěn)定后才能大規(guī)模推廣,因而“未來智能能源互聯(lián)網(wǎng)”項(xiàng)目仍處于起步階段,歐盟后續(xù)實(shí)行的“地平線2020”項(xiàng)目中的能源規(guī)劃也是與之搭配的試點(diǎn)應(yīng)用實(shí)踐?!暗仄骄€2020”能源規(guī)劃項(xiàng)目的戰(zhàn)略核心在于推動(dòng)歐盟框架下歐洲能源市場的智能化,它從能源消費(fèi)市場主體入手,為用戶提供智能解決方案,并逐步實(shí)施市場擴(kuò)張和吸引企業(yè)活動(dòng),同時(shí)還需及時(shí)開展數(shù)字信息反饋活動(dòng)和相關(guān)市場保障活動(dòng),只有將“智能化試點(diǎn)”不斷完善,才能在整個(gè)歐盟甚至更大范圍內(nèi)推廣能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用。
雖然歐盟框架下的能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建正式起步于2008年前后,但歐盟通過超國家治理自20世紀(jì)90年代中期開始已經(jīng)為能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建打下了一定基礎(chǔ)。例如,跨國市場中公平、透明的非壟斷統(tǒng)一電力市場在歐洲地區(qū)的能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中必不可少。正是由于歐盟具有超國家治理的優(yōu)勢[10,11],才能使歐盟在全球范圍內(nèi)的各類能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中取得相對領(lǐng)先地位并能為其他國際行為體提供經(jīng)驗(yàn)。
歐盟為歐洲能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建擬定了指導(dǎo)方針并明確了政策方向,但實(shí)際操作過程中離不開成員國自身的實(shí)踐,尤其是能源組網(wǎng)技術(shù)和智能化市場的試點(diǎn)應(yīng)用更是需要各成員國自行推動(dòng)。如果說歐盟在組織整體上起的是平臺搭建作用的話,那么其內(nèi)部成員國便起到了豐富場景內(nèi)容的作用。對于歐盟內(nèi)部成員國來說,其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)主要分為兩類:1)以瑞士、德國、法國等為代表的國內(nèi)試點(diǎn)推廣工作;2)以挪威、瑞典、芬蘭、丹麥4國為代表的跨國能源互聯(lián)工作。
2.3.1 國內(nèi)實(shí)踐
從國內(nèi)試點(diǎn)推廣來看,歐盟成員國內(nèi)最具典型意義的是德國;法國由于過分依賴企業(yè)行為和對外合作而難以取得實(shí)質(zhì)突破;瑞士則因自身實(shí)力有限而難以推進(jìn),甚至其于2003年提出的“未來能源網(wǎng)絡(luò)愿景”項(xiàng)目至今尚處在概念階段。德國實(shí)踐主要依靠兩個(gè)“四年計(jì)劃”,分別是2008-2012年的“未來能源系統(tǒng)”項(xiàng)目[12]和2016-2020年的“智能能源展示-能源轉(zhuǎn)型數(shù)字議程”(SINTEG)項(xiàng)目[13,14]。其中“未來能源系統(tǒng)”項(xiàng)目在德國挑選了6個(gè)城市(地區(qū))作為試點(diǎn)區(qū)域,“能源轉(zhuǎn)型數(shù)字議程”項(xiàng)目則幾乎將德國全境整體劃分為5個(gè)大區(qū)域分別實(shí)行不同試點(diǎn)項(xiàng)目。歐盟成員國在能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建過程中的主要國內(nèi)實(shí)踐具體項(xiàng)目、區(qū)域及目標(biāo)見表3。
表3 法國、德國、瑞士推行的主要能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目
2.3.2 跨國實(shí)踐
與法國和德國不同,北歐5國(挪威、瑞典、芬蘭、丹麥、冰島)在構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)過程中的實(shí)踐更注重物理平臺建設(shè)(這與其當(dāng)前科技實(shí)力受限也有一定關(guān)系),它們于1963年成立的北歐電力聯(lián)合組織(NORDEL)是其建設(shè)電網(wǎng)互聯(lián)和統(tǒng)一電力市場的紐帶,但在實(shí)際運(yùn)行過程中由于冰島是離島國家往往被其他4國忽視,能源互聯(lián)的跨國實(shí)踐也集中在其余4國。自1991年起,4國通過單一電改(國內(nèi)電力市場改革)或聯(lián)合電改逐漸建立了以北歐電力市場(Nord Pool)為主體的成熟的電力市場交易體系,加之近年來波羅的海3國的加入,北歐電力市場在全球跨國電力市場中已居于領(lǐng)先地位。這4國的實(shí)踐與歐盟框架下加強(qiáng)電網(wǎng)互聯(lián)、打破市場壁壘、完善電網(wǎng)運(yùn)營與規(guī)劃協(xié)調(diào)這3個(gè)方面基本一致,盡管當(dāng)前北歐4國(或者說5國)在能源組網(wǎng)技術(shù)和智能化市場主體改造方面沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,但它的物理平臺促成了歐盟范圍內(nèi)或者說全歐洲范圍內(nèi),甚至是全球范圍內(nèi)最為領(lǐng)先的電力市場之一,北歐4國從生產(chǎn)、融資到交易、消費(fèi),已形成相對透明的統(tǒng)一電力市場。從北歐電網(wǎng)構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)來看,構(gòu)建地區(qū)性能源互聯(lián)網(wǎng)必須通過多邊合作建設(shè)統(tǒng)一電力市場以形成穩(wěn)定的物理平臺,在此基礎(chǔ)上引入能源組網(wǎng)技術(shù)和能源數(shù)字技術(shù)將變得更為便捷。
當(dāng)前歐盟構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐與歐盟的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型相互促進(jìn)。在歐洲經(jīng)濟(jì)與社會(huì)適應(yīng)變革過程中,歐盟先后于2014年和2019年分別提出“適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的歐洲”(A Europe Fit for the Digital Age)和“綠色新政”(Green Deal),能源互聯(lián)網(wǎng)將作為其重要的推動(dòng)工具。從“適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的歐洲”看,歐盟的數(shù)字戰(zhàn)略旨在讓其為民眾和企業(yè)所用,同時(shí)幫助實(shí)現(xiàn)氣候中性目標(biāo)。從“綠色新政”看,歐盟致力于到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和、溫室氣體“凈零”排放、氣候中性(climate-neutral),同時(shí)還要推動(dòng)歐盟內(nèi)部經(jīng)濟(jì)增長與碳排放脫鉤。能源互聯(lián)網(wǎng)基于社會(huì)變革的創(chuàng)新是歐盟在形成繁榮、富有競爭力、綠色和可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)體過程中必不可少的一環(huán)。
能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)對于參與其中的歐洲國家來說將帶來多重積極作用和影響,尤其體現(xiàn)在能源和綠色轉(zhuǎn)型方面。1)太陽能和風(fēng)能的間歇式發(fā)電將塑造未來歐洲地區(qū)的供電系統(tǒng)[15],化石燃料的使用將顯著減少,“在可再生能源占據(jù)主導(dǎo)的混合供電系統(tǒng)中,其穩(wěn)定性更能得到保障”[16],相反傳統(tǒng)能源網(wǎng)絡(luò)將逐漸被淘汰。2)歐洲電力市場的一體化趨勢更加明顯[17],并且電力供應(yīng)安全應(yīng)由逐步走向一體化的歐洲內(nèi)部電力市場框架來保障[18]。3)實(shí)踐中能源利用效率不斷提高,歐洲地區(qū)越來越多的產(chǎn)業(yè)部門、交通部門、熱力部門更加青睞可再生能源而非傳統(tǒng)化石燃料[19],生物質(zhì)能在交通和工業(yè)部門的應(yīng)用越來越廣[20],現(xiàn)代熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的剩余電量推動(dòng)熱力部門的能源轉(zhuǎn)型[21],不斷適應(yīng)新的市場環(huán)境,迎合碳中和目標(biāo)。4)強(qiáng)化歐洲比世界其他國家和地區(qū)更為發(fā)達(dá)的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)勢,為能源互聯(lián)網(wǎng)的推廣和發(fā)展創(chuàng)造更低成本、更高靈活性的基礎(chǔ)[22,23],利用日漸公平的電網(wǎng)融資體系滿足以綠色轉(zhuǎn)型為特征的能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的需求[24],帶動(dòng)歐洲整體(主要是在歐盟框架下)數(shù)字化產(chǎn)業(yè)發(fā)展[25]。從影響和作用上看,能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建對于歐盟來說具有重要的促進(jìn)作用,但不可否認(rèn)的是,能源互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)并非一帆風(fēng)順,甚至還將面臨多重阻礙,其經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)也能給其他國家提供借鑒。
3.1.1 大型互聯(lián)電網(wǎng)和超級電網(wǎng)構(gòu)建
根據(jù)歐盟的能源和氣候發(fā)展規(guī)劃,當(dāng)前歐盟框架下的5個(gè)主要區(qū)域同步電網(wǎng)和其他主要分布在城市當(dāng)中的微型跨區(qū)域同步電網(wǎng)在未來將不斷整合、向外擴(kuò)張并加強(qiáng)聯(lián)合,例如此前波羅的海3國加入北歐統(tǒng)一電網(wǎng),德國通過C/sells項(xiàng)目整合地區(qū)電網(wǎng)等,最終實(shí)現(xiàn)“Directive 2009/72/EC”中要求的實(shí)現(xiàn)“歐洲范圍內(nèi)能源自由輸送和供應(yīng)”的目標(biāo)。大型互聯(lián)電網(wǎng)和超級電網(wǎng)的構(gòu)建將在建設(shè)歐洲統(tǒng)一電力市場的同時(shí),搭建起更為堅(jiān)實(shí)的能源互聯(lián)網(wǎng)物理平臺,超級電網(wǎng)包含的大量可再生能源發(fā)電將傳統(tǒng)能源網(wǎng)中的電力網(wǎng)和熱力網(wǎng),以及部分燃?xì)饩W(wǎng)、其他能源傳輸網(wǎng)都聯(lián)系在一起,既有助于節(jié)能減排的推進(jìn),也為能源組網(wǎng)技術(shù)的介入提供了便利。
3.1.2 低碳可再生能源的推廣和節(jié)能減排的深化
從2007年的“歐洲戰(zhàn)略性能源技術(shù)規(guī)劃”到2013年的“地平線2020”,歐盟對于組織內(nèi)可再生能源使用率和推廣程度的要求不斷提高,對二氧化碳捕集與封存(CCS)的技術(shù)要求也日益趨于嚴(yán)格。加之歐盟先后出臺了3個(gè)能源改革法案,根據(jù)法案以及相關(guān)一攬子計(jì)劃的要求,歐盟對成員國在低碳化道路上提出了明確的強(qiáng)制要求,而且能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建所要求的三網(wǎng)聯(lián)結(jié)與節(jié)能減排的內(nèi)在要求一致,這將促使歐盟整體必須重視可再生能源的開發(fā)和利用[26],加速能源互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)儲端升級改造。與此同時(shí),清潔能源的開發(fā)利用可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)能源自給,在歐盟范圍內(nèi)推廣清潔能源無疑能降低歐盟國家的能源對外依存度,中東的石油和俄羅斯的天然氣所產(chǎn)生的潛在地緣政治制約將被降低[27],這種政治效益伴隨經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生的前景將給歐盟能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建帶來更大的自由度和可操作空間。
3.1.3 通過智能化改造促進(jìn)能效上升、能耗降低
歐盟對成員國的能源和氣候發(fā)展提出了智能化要求,這些要求比各成員國的國內(nèi)措施更加宏觀,尤其是與德國相比。盡管歐盟方面尚未制定具體的智能化措施,但其通過智能化改造以完成組織設(shè)定目標(biāo)的策略未發(fā)生變化?!拔磥碇悄苣茉椿ヂ?lián)網(wǎng)”項(xiàng)目和“地平線2020”要求歐盟最終完成配電網(wǎng)、區(qū)域和微電網(wǎng)、智能建筑、電力移動(dòng)和能源電子市場智能化的目標(biāo),這些要求對于歐盟能源改革法案中關(guān)于提升能效、降低能耗的實(shí)現(xiàn)將起到重要作用,即完成前文所提的關(guān)于從智能終端到能源網(wǎng)的逆向過程中實(shí)現(xiàn)的能源反饋智能化。
3.1.4 現(xiàn)實(shí)阻礙
歐盟能源改革和能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的前景良好,但在這一過程中將同樣面臨現(xiàn)實(shí)阻力。1)短期內(nèi)過大的減碳壓力可能會(huì)對現(xiàn)有產(chǎn)儲網(wǎng)造成損害[28]。2020年9月歐盟委員會(huì)提出的55%強(qiáng)制目標(biāo)對當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢下的歐洲來說是一個(gè)挑戰(zhàn),疫情后相對疲軟的歐洲經(jīng)濟(jì)甚至可能會(huì)對產(chǎn)儲網(wǎng)進(jìn)行不當(dāng)改革,例如強(qiáng)行降低化石能源使用率會(huì)造成能源供應(yīng)缺口出現(xiàn);盲目擴(kuò)張可再生能源會(huì)造成工業(yè)資源浪費(fèi);不成熟技術(shù)的大規(guī)模推廣可能存在附加的環(huán)境污染威脅等,這些都將對能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。2)當(dāng)前歐盟的經(jīng)濟(jì)科技實(shí)力不足以支撐大規(guī)模的能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建。盡管當(dāng)前歐盟框架下能源互聯(lián)網(wǎng)物理平臺已處于先進(jìn)水平,但信息平臺和智能市場平臺尚未推廣,除德國已有顯著成就外其余成員國均無實(shí)質(zhì)進(jìn)展。一方面,歐盟的數(shù)字技術(shù)和智能化產(chǎn)業(yè)并不處于全球領(lǐng)先地位,智能化改造不可能一步到位;另一方面,建設(shè)信息平臺和智能市場平臺需要大量資金投入,當(dāng)前面臨諸多問題的歐盟將在這一領(lǐng)域出現(xiàn)掣肘。
相比歐盟整體能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建對產(chǎn)儲端和運(yùn)輸端的重視,歐盟各成員國在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展上兼重市場端,即智能用戶的推廣,這主要在于主權(quán)國家的境內(nèi)管轄相比歐盟更為有效,因此政策實(shí)行和推廣也更為便捷。
3.2.1 促使能源結(jié)構(gòu)多樣化、清潔能源普及和“棄煤”“棄核”進(jìn)程的加快
歐盟能源改革方案和減排目標(biāo)的實(shí)際推行者在于組織內(nèi)各成員國,為實(shí)現(xiàn)歐盟提出的強(qiáng)制性目標(biāo),各成員國必須加快國內(nèi)立法,推動(dòng)內(nèi)部能源改革,例如自2008年以來英法德3國的國內(nèi)減排立法行動(dòng)。相關(guān)改革方案與措施將實(shí)現(xiàn)與能源互聯(lián)網(wǎng)的同步推進(jìn),通過能源改革創(chuàng)造出獨(dú)立穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)多元、聯(lián)系緊密、統(tǒng)一透明的生產(chǎn)平臺和市場平臺,能為未來大規(guī)模的智能化改造搭建出合適場景。
3.2.2 推動(dòng)智能城市與社區(qū)的構(gòu)建,以及能源產(chǎn)消的智能化
以“未來智能能源互聯(lián)網(wǎng)”項(xiàng)目和“地平線2020”為代表的能源網(wǎng)絡(luò)及市場的智能升級改造框架對于成員國內(nèi)部智能單元的構(gòu)建和供需智能化至關(guān)重要,它將能源產(chǎn)儲運(yùn)輸、交通、智能消費(fèi)終端等通過信息通信等技術(shù)聯(lián)系在一起,可以極大提高能源產(chǎn)業(yè)效率,還能促進(jìn)各層次減排目標(biāo)的達(dá)成,這尤以德國實(shí)踐為代表。
3.2.3 中小企業(yè)的廣泛參與
無論是國內(nèi)的還是跨區(qū)域的能源互聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建過程中信息平臺與智能市場平臺的搭建對技術(shù)的需求門檻較高,但各國為避免出現(xiàn)壟斷,必須擴(kuò)大市場參與主體,這就使得除規(guī)模以上企業(yè)外各行業(yè)中小企業(yè)也將被納入到發(fā)展規(guī)劃當(dāng)中來,例如路由器制造商、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商、大數(shù)據(jù)處理商、云平臺商、信息通訊商等。市場主體的廣泛參與不僅對能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建本身具有積極作用,還能促進(jìn)市場良性競爭、推動(dòng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)步、加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
3.2.4 現(xiàn)實(shí)阻礙
歐盟成員國國內(nèi)開展能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建實(shí)踐固然比停留于歐盟框架中更為直接有效,但它同樣面臨現(xiàn)實(shí)阻力。1)智能技術(shù)門檻較高,前期投入大,企業(yè)主體的積極性難以調(diào)動(dòng)。中小企業(yè)廣泛參與的前提是它們達(dá)到了市場相關(guān)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),尤其是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)達(dá)標(biāo)需要大量的前期研發(fā)與投入,這對于大多數(shù)中小企業(yè)來說無疑是巨大的現(xiàn)實(shí)壓力,除規(guī)模以上企業(yè)外難以調(diào)動(dòng)其他行為體的市場積極性,這也不利于市場環(huán)境的改善。2)國家戰(zhàn)略目標(biāo)差異。盡管歐盟制定了統(tǒng)一電力市場、智能社區(qū)等戰(zhàn)略框架,但成員國對國內(nèi)所采取的措施仍有較大的自主決定權(quán),這就導(dǎo)致成員國間國內(nèi)政策的差異難以協(xié)調(diào),例如瑞士和德國截然不同的能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建方案制定等。國家間政策差異上升至歐盟層面后可能出現(xiàn)相互排斥對立的現(xiàn)象,進(jìn)而阻礙整個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的推進(jìn)。
能源互聯(lián)網(wǎng)在實(shí)質(zhì)上是一種能源供需體系的“雙向機(jī)制”,它通過多平臺連接,構(gòu)建出高能效、低能耗、可持續(xù)的智能系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建與人類經(jīng)濟(jì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)一致,完整的能源互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠?yàn)楦黝愋袨橹黧w同時(shí)提供可觀的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境收益。
通過對歐盟及其成員國實(shí)踐的梳理和分析,可以得出以下幾個(gè)結(jié)論。1)能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建需要戰(zhàn)略先行。無論是歐盟還是德國,只有在國家或超國家戰(zhàn)略制定后推出地方實(shí)施細(xì)則才能使能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建取得成效,類似法國自下而上的項(xiàng)目不具備普適性。2)地區(qū)性統(tǒng)一市場是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建必須對傳統(tǒng)能源網(wǎng)進(jìn)行升級改造,這一過程中需要形成地區(qū)性統(tǒng)一的能源市場尤其是電力市場,并且該市場要具備非壟斷、規(guī)則透明的特征,歐洲統(tǒng)一電力市場的形成在它后續(xù)能源互聯(lián)技術(shù)推廣中起到了關(guān)鍵作用。3)能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建必須要有技術(shù)支持,德國案例與北歐案例所形成的對比突出了技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的重要性,只有能源組網(wǎng)技術(shù)獲得突破才能將信息技術(shù)更好地融入能源網(wǎng)。4)能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建必須要經(jīng)濟(jì)保障,能源互聯(lián)網(wǎng)的微觀主體在于中小企業(yè),歐盟的“地平線2020”規(guī)劃和德國的“能源轉(zhuǎn)型數(shù)字議程”規(guī)劃表明,僅僅依靠規(guī)模以上企業(yè)參與能源互聯(lián)網(wǎng)不足以實(shí)現(xiàn)國家和跨國戰(zhàn)略目標(biāo),吸引中小企業(yè)參與則必須要通過相關(guān)經(jīng)濟(jì)保障調(diào)動(dòng)其積極性。
同樣地,當(dāng)前歐盟框架下構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略規(guī)劃和實(shí)踐對于其他行為體來說具有啟示意義,尤其是對那些清潔能源改革需求大、能源對外依存度高、計(jì)劃向能源部門推廣數(shù)字信息技術(shù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型目標(biāo)的行為體,包括政府和能源企業(yè)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)層面。
4.2.1 體制機(jī)制層面
市場機(jī)制的完善是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的核心要素之一,尤以供求機(jī)制和競爭機(jī)制為代表。在供求機(jī)制上,價(jià)格和市場供需量等市場信號是調(diào)節(jié)生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)供求平衡的基礎(chǔ),市場信號的及時(shí)反饋與調(diào)節(jié)則要求信息通信技術(shù)在供需雙方深入應(yīng)用,歐盟尤其是德國的實(shí)踐表明信息通信技術(shù)在需求端的應(yīng)用能更好地處理不同地區(qū)的供需關(guān)系,并以此為基礎(chǔ)對能源開展配額調(diào)整,以更好地實(shí)現(xiàn)綠色智能的目標(biāo)。競爭機(jī)制的完善需要強(qiáng)化能源領(lǐng)域的非價(jià)格競爭,能源互聯(lián)網(wǎng)的最終呈現(xiàn)是能效上升,這種“質(zhì)量性”的發(fā)展過程在價(jià)格競爭中并不適用,早期的創(chuàng)新需要以成本提升為代價(jià),“價(jià)格戰(zhàn)”則會(huì)產(chǎn)生阻礙作用,歐盟在這一領(lǐng)域的主要措施便是搭建地區(qū)性統(tǒng)一電網(wǎng),法國案例恰恰是價(jià)格競爭機(jī)制下難以取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的佐證。作為參與市場供求與競爭的主體的企業(yè)應(yīng)在公司運(yùn)營過程中充分搭建和利用信息通信技術(shù)平臺,維護(hù)能源市場供求穩(wěn)定,避免陷入價(jià)格戰(zhàn),從根源上杜絕類似上世紀(jì)后半葉第一次石油危機(jī)與“石油七姊妹”壟斷現(xiàn)象的重現(xiàn)。國家則應(yīng)建立更完善的制度體系,一方面要完善自身能源安全體系,降低對外依賴;另一方面要防止壟斷、傾銷等各種不正當(dāng)競爭的行為的出現(xiàn),在國家乃至區(qū)域?qū)用嫔弦?guī)制企業(yè)行為。
4.2.2 政策規(guī)劃層面
多層次政策的制定與實(shí)施能夠完善能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建。多層次首先體現(xiàn)在戰(zhàn)略-動(dòng)態(tài)政策上,戰(zhàn)略規(guī)劃的提出是行為體構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),動(dòng)態(tài)政策的調(diào)整則起到同步市場的作用,歐盟在確定發(fā)展綠色可持續(xù)能源戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上通過不斷調(diào)整節(jié)能規(guī)劃倒逼成員國在能源互聯(lián)網(wǎng)的道路上走深、走實(shí)。其次體現(xiàn)在中央-地區(qū)政策上,德國在歐盟中的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)表明即便是在一國內(nèi)部構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)也不能采取簡單的統(tǒng)一政策,而應(yīng)根據(jù)各地自身的能源市場特點(diǎn),包括生產(chǎn)、供需、消費(fèi)等特點(diǎn),建立分布式能源互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu),而后形成國家級的網(wǎng)絡(luò),中央級的政策必不可少但也只是主要起到引領(lǐng)方向的作用。換言之,構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)不能一概而論,必須因地因勢制宜,結(jié)合具體地區(qū)試點(diǎn)的能源狀況開展各有側(cè)重的布局推廣。這既需要國家的戰(zhàn)略規(guī)劃指導(dǎo),也需要企業(yè)深入基層進(jìn)行深度調(diào)研,建設(shè)“共同但有區(qū)別”的具體項(xiàng)目。
4.2.3 應(yīng)用技術(shù)層面
能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要推動(dòng)能源技術(shù)革新和深化信息通信技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用“兩手抓”,德國與瑞士的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證了技術(shù)支持在能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中的重要性,改造傳統(tǒng)能源網(wǎng)需要進(jìn)一步提升能源產(chǎn)儲與轉(zhuǎn)換技術(shù)之間的聯(lián)動(dòng),建設(shè)新型能源互聯(lián)網(wǎng)需要將智能技術(shù)應(yīng)用于不同的終端,包括生產(chǎn)端和消費(fèi)端。能源企業(yè)在這一領(lǐng)域應(yīng)發(fā)揮更大作用,包括但不限于:提高能源開發(fā)和利用效率,秉承可持續(xù)理念對自有產(chǎn)儲網(wǎng)進(jìn)行改造,引進(jìn)、發(fā)展、推廣熱電耦合、二氧化碳捕集封存等綠色能源技術(shù);在企業(yè)內(nèi)部增加研發(fā)力量并建設(shè)自有的能源數(shù)字化和智能化部門;借助國家現(xiàn)有的產(chǎn)學(xué)研體系加強(qiáng)與信息通信技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門和研究機(jī)構(gòu)的合作交流,借助外部力量發(fā)展自身的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè);借助和利用其他市場主體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺解決自身的數(shù)字化轉(zhuǎn)型障礙。
對于中國來說,“碳中和”目標(biāo)或能成為當(dāng)下構(gòu)建現(xiàn)代能源互聯(lián)網(wǎng)的重要契機(jī),中國統(tǒng)一電力和能源市場避免了價(jià)格競爭機(jī)制的劣勢,因此中國構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵在于地區(qū)政策制定和技術(shù)應(yīng)用。早期的北煤南運(yùn)、西電東輸?shù)冉沂玖酥袊茉串a(chǎn)消的地區(qū)性差異,其中能源轉(zhuǎn)換的相對落后和非智能化供需結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了運(yùn)輸效率和能效低下、碳排放高企,通過熱電耦合、二氧化碳捕集封存、信息通信等技術(shù)革新構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)則能在很大程度上解決上述問題,德國在C/sells項(xiàng)目與Designetz項(xiàng)目中的實(shí)踐或可成為短中期借鑒。這需要各地區(qū)根據(jù)自身能源供需特點(diǎn)制定各有側(cè)重的政策方案:以西部為代表的重生產(chǎn)的地區(qū)需要大力發(fā)展能源產(chǎn)儲和轉(zhuǎn)換,以東部為代表的重消費(fèi)的地區(qū)需強(qiáng)化對能源網(wǎng)絡(luò)智能化改造,二者均離不開政府-企業(yè)聯(lián)動(dòng)和新型電力技術(shù)及智能技術(shù)的應(yīng)用。