2017年能源互联网的价值链分析

　　当前世界范围内信息通信、新能源、智能电网等技术快速发展，给能源、制造、交通等多个领域带来深刻影响。能源互联网被视为信息通信技术与能源技术融合的产物，将为转变能源发展方式、实现可持续发展提供可能的解决方案，引起了国内外学者的广泛关注。当前对能源互联网的研究正在兴起，技术方案白花齐放，概念理解尚未达成统一，可以按照缘起和特点分为3类。

　　1）源于互联网发展而来的能源互联网。主要针对用户侧分布式可再生能源、电动汽车等智能终端大量接入产生的设备即插即用、能量信息双向流动等需求，借鉴互联网开放对等的理念及体系架构，对电网的关键设备、形态架构、运行方式及发展理念等进行深刻变革。里夫金提出了人们可分散白由生产可再生能源并共享的能源互联网发展愿景fll。在互联网发展理念下，能源互联网的核心设备是电力路由器，它起着与信息网中路由器类似的关键作用，多位学者就电力路由器开展了研究。美国北卡罗莱纳州立大学研制了基于电力电了技术和信息技术实现电力流和信息流融合的能源路由器（energy muter）装置。日本早稻田大学和VPEC公司联合研制了集群电网电力路由器，根据蓄电池的剩余电量改变输出电力的频率。东京大学研发的数字电网电力路由器可根据“IP地址”识别电源及区域电网。美国克莱门森大学Corzine教授则借鉴互联网中传输信息包的方式研制了传输能量包 （energy packet）的电路。清华大学信息技术研究院的研究团队认为能源互联网是以大电网为主干网，以微网和分布式能源等能量白治单元为局域网的新型信息能源融合广域网。另外，中国电力科学研究院、国防科技大学等研究团队均基于互联网思维对能源互联网进行了研究。

　　2）源于大电网发展而来的能源互联网。主要针对电网在配置范围、调控能力、双向互动等方面存在的局限性，利用信息通信技术与能源电力技术的融合，全面提升电网性能，促进清洁能源大规模利用。德国联邦经济技术部与环境部提出E-Energy促进计划，基于面向服务体系结构使得电网和信息网深度融合，实现电网从最初大型发电厂统一供电的方式，转变为分布式发电主导的供电方式。刘振亚提出以特高压电网为骨干网架，以输送清洁能源为主导，全球互联泛在的坚强智能电网的全球能源互联网理念。赵俊华等提出了基于信息物理融合系统（cyber-physical system CPS）的电网、信息网融合的基本理论和方法，讨论了模型的建立、分析和控制等问题。

　　3）源于多种能源综合优化发展而来的能源互联网。主要强调多种能源网络的高度祸合。瑞典联邦理工学院Favre-Perrod等提出了能量集线器 （energy hub）的概念，能够实现电能、天然气、热能等多种能源相互转化和存储。董朝阳教授将能源互联网视为电力系统、交通系统、天然气网络和信息网络4个紧密祸合而成的网络。武建东提出了包含水、电、气甚至热力的智能能源网。新奥集团提出由基础能源网、传感控制网和智慧互联网组成的泛能网。

　　从已有的研究成果可以看出，能源互联网的范畴有广义和狭义之分。广义上，能源互联网涵盖电力系统、油气管网、能源运输物流网络等网络集合；狭义上，能源互联网涵盖智能电网、发电设备设施及分布式能源系统。虽然范畴上有所差异，但其本质上均蕴含着信息通信技术与能源系统深度融合而引起的能源系统价值创造方式的深刻变化。以互联网为代表的信息通信网络迅猛发展，并衍生出了互联网经济业态，“互联网+”全面兴起。以分散、共享、扁平、高效、透明、开放等为代表的互联网思维背后蕴含着新的基于信息网络的经济发展规律的变化。本文将以价值为主线在狭义能源互联网的范畴内进行研究和探讨，首先从互联网经济下价值创造方式的变化入手，分析用户需求视角下能源互联网的价值主张，进而提出能源互联网从能源融合、信息融合和业务融合三个层面实现价值创造的基本架构和可能途径。

　　从价值创造的角度看，能源互联网是以智能电网为基础，连接各类发电设施、各类用电终端及分布式能源系统的智能化、互动化的能源网络，并融合互联网理念形成能源电力新型业态。其基本概念示意图如图所示。

能源互联网基本概念示意图

资料来源：公开资料整理

　　与互联网架构类似，能源互联网将由能源获取系统和利用设备构成“端”，由分布式和集中式能源输送配置网络构成“网”，由信息网络及智能控制系统构成“云”，由多元业务和商业模式构成“服务”，端一网一云一服务形成有机、开放的平台系统，实现电力流、信息流及多种能源流的深度融合、双向互动。

　　能源互联网的特点有：

　　1）在智能电网基础上纳入各种电源和负荷转化设备，具有集中式与分布式相结合、系统优化与局部白治相得益彰的互联、分层的网络结构，通过推动网一源一荷的深度互动，并促进多种能源形式的优化梯级利用，最大程度上支撑清洁能源的发展。

　　2）互联网及信息通信相关技术与能源融合，通过互联互通、开放共享的信息网络和功能平台，提升能源系统智能化水平，推动新价值创造。

　　3）互联网理念渗透下形成能源生态系统，用户将依托设备级无缝接入、系统级优化配置、能源信息的双向互动，满足对能源提供和多元使用者的身份诉求，并孕育发展新商业模式。

　　传统电网是一个刚性系统,电源的接入与退出、电能量的传输等都缺乏弹性,致使电网没有动态柔性及可组性；垂直的多级控制机制反应迟缓,无法构建实时、可配置、可重组的系统；系统自愈、自恢复能力完全依赖于实体冗余；对客户的服务简单、信息单向；系统内部存在多个信息孤岛,缺乏信息共享。虽然局部的自动化程度在不断提高,但由于信息的不完善和共享能力的薄弱,使得系统中多个自动化系统是割裂的、局部的、孤立的,不能构成一个实时的有机统一整体, 所以整个电网的智能化程度较低 。

　　互联网能源对能源行业的重要意义体现在以下方面：首先，我国传统能源（如煤炭、石油与天然气等非可再生能源）供应正日趋紧张，发展互联网能源有利于提高能源使用效率、避免能源浪费，是可持续性发展的需要。

　　其次，对可再生能源而言，互联网能源可加速这类能源的普及与推广。正在调整能源结构，用光伏、风电等新能源替代煤炭为主的火力发电形式。不过，光伏与风电具有间歇性与波动性的特点，集中式电网运行架构无法完成这两类可再生能源的接入，这是当前我国“弃光弃风”现象存在的重要原因。在此背景下，互联网能源能解决光伏、风电消纳问题，确保新能源快速发展。

　　最后，发展互联网能源将加快电力体制改革进程。互联网能源不是对现有电力架构的替代，而是对后者的有益补充，通过借鉴互联网理念提供一种自下而上的新型组网方式，互联网能源保证了电力系统可靠性、保持了一定的利用率，并降低了大电网的安全风险。

　　能源系统是能源生产和俏费所有技术体系的总称，包括能原的生产、加工转换、传输配送、存储、终端消费等各个环节，是十分庞杂繁复的。

智慧能源=能源系统+信息系统

资料来源：公开资料整理

智慧能源的普适性架构

资料来源：公开资料整理

能源互联网结构

资料来源：IOE

　　能源互联网是一种能源产业发展新 形态，相关技术、模式及业态均处于探索 发展阶段。为促进能源互联 网健康有序发展，计划近中期分为两个阶 段推进，先期开展试点示范，后续进行推广应用。具体来看，2016年至2018年，重点 推进能源互联网试点示范工作，建成一批不同类型、不同规模的试点示范项目， 攻克一批重大关键技术与核心装备，能 源互联网技术达到国际先进水平。要初 步建立能源互联网市场机制和市场体系，形成一批重点技术规范和标准，探索 一批可持续、可推广的发展模式，积累一 批重要的改革试点经验。2019 年至 2025年，着力推进能源互联网多元化、 规模化发展，初步建成能源互联网产业 体系，形成开放共享的能源互联网生态 环境，能源综合效率明显改善，可再生能 源比重显著提高。

　　我国已成为可再生能源第一投资大国，以投资增速20%计算，到2020年可再生能源与相关产业链增加值将可超过6000亿美元，能源供应与新增能效投资市场规模将达到3000亿美元。

　　频繁的政策获利下，能源互联网将逐渐走向实际应用，市场空间不断打开，并成为能源领域的重心，投资价值也将不断凸显。能源互联网价值链中，发电、输电、配电与售电/用电是主要环节，围绕四大环节开展业务的公司如发电企业、储能企业、电网企业、设备制造企业等将迎来发展利好。

能源互联网的价值链与参与者

资料来源：公开资料整理

　　围绕能源互联网价值链，又可将能源互联网分为智能发电，智能电网，智能储能，智能用电，智能能源交易，智能管理和服务6大板块，其中，智能发电、智能电网与智能储存是三大重心，值得投资者关注。

　　2015年，全国能源生产总量36.2亿吨标准煤，比2012年增长3.1%，年均增长1%，比2005年至2012年年均增幅低5.3个百分点，保持了稳定增长的态势。其中，原煤生产在2013年达到创纪录的39.7亿吨之后，2014年和2015年分别降至38.7亿吨和37.5亿吨，分别比上年下降2.5%和3.3%。2015年，原油生产21456万吨，比2012年增长3.4%；天然气生产1346亿立方米，比2012年增长21.7%；电力生产58106亿千瓦时，比2012年增长16.5%，其中新型能源（核电、风电以及其他新型能源）发电4375亿千瓦时，比2012年增长1.3倍。

　　在一次能源生产构成中，原煤占72.1%，比2012年下降4.1个百分点；原油占8.5%，与2012年持平；天然气消费占4.9%，比2012年提高0.8个百分点；一次电力及其他能源占14.5%，比2012年提高3.3个百分点。煤炭生产比重的持续降低和清洁能源比重的不断提高，表明我国能源生产结构正朝着多元化的目标不断前进。