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| 發展智能能源網是構建21世紀新型能源結構的基石 |
| 時間：2010/8/9 |
編者的話
中國國際經濟交流中心智能能源研究組組長武建東在國際上首次提出了綜合網架為基礎的智能能源應用學說，明確了智能能源網的概念、從傳統能源結構到新型能源結構的四大系統、智能能源網的八大子網絡、智能能源網的十要素流程模型，以及智能能源網的變革和應用，展現了對中國發展智能能源網變革與應用的長期戰略的認識和思考。同時，他還提出了沒有市場化就不會實現能源智能化的結論。武建東也被國際業界譽為智能能源學說的創始者，是新能源結構架構的設計者。
智能能源網對現有美國能源部、美國電科院、歐洲技術論壇以及中國國家電網公司的堅強智能電網概念，都有更加創新性的提升，是一個超越以單一電力系統網架智能化為主的改革方案，在更大范圍的能源領域中確立了能源體系的智能化。
2010年8月5日在北京召開的中國智能能源網成果發布會上，上述結論得到了國內外能源界的高度認可。全國政協經濟委員會副主任、中國國際經濟交流中心（CCIEE）常務副理事長鄭新立認為，智能能源研究成果反映了推動智能能源發展的創新模式和實施方案，展示了對新能源產業的價值鏈重組、發揮后發優勢促進經濟結構智能化的廣闊前景。全國政協經濟委員會副主任、國家電監會原主席、中國能源研究會理事長柴松岳明確表示，按照綜合網架理論推動智能能源網建設，可能有更好的效果，中國應該走有別于西方國家的能源變革道路，這個模式以智能能源網的形式概括是恰當的。
國際智能電網產業聯盟（Gridwise Alliance）主席圭特·巴特爾（Guido Bartels）說，中國已經在能源領域的許多思想創造方面處于世界領先地位，“武建東教授和他的團隊以先進理念被高端業界廣泛認可，武教授使人們越來越清晰地認識智能能源網是成功的能源變革中的關鍵支撐要素。”
國際電工委員會智能電網工作委員會特別代表根特博士（Eckardt Guenther）表示，武建東教授確立了十個要素流程模型和優先發展的八個重要領域，這些都是非常精彩和有遠見的提議。
2009年，中國最高智庫國經中心成立了以鄭新立為總顧問、武建東為組長的智能能源網研究組，目前參與課題的單位包括中國電力工程顧問公司、中科院電子學研究所等10家國內外知名機構。通過此次成果發布會，國經中心與多個國際組織和示范項目之間達成共識：發展智能能源是實現全球能源變革的最明智的選擇，不能以單一電力系統的智能化代替能源全系統的智能化，能源體系的智能化對全球能源變革至關重要。
武建東業已獲任國際智能電網產業聯盟理事會理事，將參與制定國際智能能源網絡標準與規范。另悉，武建東9月下旬將赴美國華盛頓參加“全球智能電網聯盟”（Global Smart Grid Federation）大會。
發展智能能源網到底是以電力為突破口，還是以電力和燃氣為共同突破口？智能電力和智能油氣網是中國發展智能能源網的共同引擎和突破口。因為電力、燃氣是能源網絡之中兩個巨系體量的高壓、中壓、低壓兼具的網絡，迫切需要整合運行。
中國的水資源利用方略，到底是依靠跨河域調水，還是應該轉向工廠化人造淡水？中國可以以海咸水淡化取代南水北調工程。未來中國1/3的淡水、尤其是工業用水應該來自于海咸水淡化，使國內水資源和其他資源形成優化配置，推進構建中國的智能水務系統。
對于全球第三次能源革命的主力內容，到底是直接以發展清潔能源為主，還是以不同能量間的智能配置和發展清潔能源并重？應用本人提出的智能能源與人類能源優化配置的路線圖這一新型能源學說，全球將實現節能15%；以2009年全球能源消費近110億噸油當量而論，大約全球每年可節省近10多億噸標準油，按原油價格每桶70美元估算，大約可節省7000億美元，相當于由中國拉動一次全球能源系統運轉體系的更換。
推動智能能源網發展到底需不需要市場化？沒有市場化就沒有能源的智能化，沒有市場化就沒法以網絡化的管理實現能源交易和服務的優化。組構不同能量網架間的互動將提高能效15%，由此將構成新的利潤來源。
四大核心系統
本人在國際上首次對智能能源網作出定義。
智能能源網是指利用先進的通訊、傳感、儲能、新材料、航天、化工、微電子、海量數據優化管理和智能控制等技術，對傳統能源的流程架構體系進行革新改造和創新，建構新型能源生產、消費的交互架構，形成不同能源網架間更高效率能源流的智能配置、智能交換，推動現有單向運轉的能源體系向更高級發展，進化為生產、輸送、分配、使用、市場、運行、客戶、服務、遠期能源價格管理和監管、碳權利與低排放獎勵和不同能量網架之間優化整合互動這十要素的流程。
智能能源網更準確地說是互動能源網，目前也被稱為更先進的智能網學說。
發展智能能源網對人類能源體系的創新意義在于，“實現從科層制的能源結構到多元互動能源結構的結構創新，這個新型的能源結構包含四大并列的產業系統，即智能化的集中分層式能源生產和輸送系統、先進的儲能系統、智能終端能源系統、智能能源服務系統。”
這四個系統表明了人類對新型能源結構的創新思考，反映了人類可以更好地駕馭新型能源系統的意志和動力。
核心系統之一
智能化集中分層式能源生產輸送系統
智能能源網推動能源生產和輸送系統從等級制的能源結構之中獨立出來，構成一個更加專業的新產業體系，并成為人類有效利用能源的基礎鏈條，它將實現不同能源網架間的通用模型、通用標準、通用協議、通用網絡、通用數據的構建，以期推動數以億計的能源系統的各種組件實現積極運行。
因此，智能化的集中分層式能源生產和輸送系統就是兼容了不同能源網架間通用性的新型的能源生產和輸送的集成系統，是具有柔性性質的網絡化、智能化、生態化能源設備集群。
智能化的集中分層式能源生產和輸送系統的發展方向：推動不同能源網架之間更加智能化的配置；推動能源從單網架的運轉演進為綜合網架的協同運轉；推動能源從分層式由上而下的方式進化為互動化鏈式運轉；推動能源系統的設備從自動化、機械化的專業適應性演進為網絡化、智能化、生態化的柔性能源設備集群；推動能源設備從高耗能材料轉向低耗能材料；尤為重要的是，它將推動能源從地球內部的工廠化生產和管網輸送提升到兼容外太空的能源生產和微波、激光等能源輸送；推動不同能源網絡之間實現互操作性和安全性協同；推動不同能源網架間的通用模型、通用標準、通用協議、通用網絡、通用數據的構建，以期推動數以億計的能源系統的各種組件實現積極運行。
b智能能源網的儲能系統是指將能量以可控制性、可觀察性、互操作性的方式直接、間接存儲起來的能源集成系統，它推動能量從單一流向演變為雙向、多向流動，推動能源系統從集中式控制演變為扁平化分散式控制。
智能能源網推動儲能系統從傳統的能源體系之中獨立出來并構成一個新的產業體系；儲能系統將成為日后生產和生活的基本儲備，是能源體系穩定的基石，是更加合理地利用現有能源資產的基本通道，也是合理兼容吸納推動清潔能源的必要條件，構建儲能系統是一場革命，它將組建生產、輸送、分配、客戶服務以外的第五能源價值鏈。
核心系統之三
營建智能終端能源系統
什么是智能終端能源系統？
在傳統的能源結構之中，建筑、交通 、工業設施等終端系統主要是能源的消費體系；而在智能能源網絡之中，它們既是能源的消費體系，也是能源的儲備系統、簡單的生產體系和參與能源市場的交易者。
建基于智能能源網的終端能源管理體系就是利用系統集成的方法，推動通訊技術、信息技術、建筑技術和能源系統的有機結合，充分利用終端內部的智能設備、綜合布線、綠色低碳材料、終端專用軟件服務、燃料電池、儲能技術、微型燃氣輪機和內燃機等先進技術，實現終端內部照明、燃氣、電力、熱力暖通、空調、給排水、防災、防盜等設備的綜合智能控制，以期實現建筑、交通、工業設施等終端系統的高效能源管理，它可以通過電能、氣能、熱能的高效結合大幅提高能量的利用率，實現終端內部靈活定制、多種選擇、高效便捷的多網融合服務。
構建智能終端能源系統的目標：智能終端能源系統不是孤立能源系統的簡單回歸，而是采用了智能技術構造的與集中分層式能源生產和輸送網絡有機結合的產業體系, 它可以靈活連接和智能斷開等方式, 實現能源系統更高效的運行。
終端能源系統的產業發展方向：機動（例如：車船飛機等）能源終端 、固定能源終端（例如：工廠住宅和寫字樓等）構成新的能源價值鏈，形成與集中式能源生產并列的產業體系，可將其稱為終端能源系統，這個新的產業體系目前需要加快構造，使之獨立形成新產業的標準、流程、網絡、商業模式和發展空間。
核心系統之四
營建能源產業的智能服務網絡
智能服務網絡的定義：它是指具有通用語義、通用語法、通用網絡、通用規范、通用端口，基于標準化流程、接口，能夠聯結先進組件和現有技術架構，能夠簡化和便捷各系統應用之間信息交換和邏輯服務，能夠實現即時數據傳感監測，有效實現高精度、全系統、時間同步的能源服務體系。它通過互操作性實現能源網絡的高效、安全、穩定的運轉。
智能服務網絡的構成：智能能源網推動智能服務網絡從傳統的能源體系之中獨立出來并構成鏈式互動能源結構的核心體系，它將包括傳統能源系統未曾建立的若干內容：能源引擎服務；氣象能源服務系統；遠程能源控制；機器與機器通訊協議；基于IPV6的信息基礎網絡；其他新產業業態。
智能服務網絡推動能源設施從孤島系統、自動化運轉到柔性能源生態集群。
從1882年愛迪生建立第一個電力系統以來的128年，能源系統、特別是電力系統逐漸成為強制性的科層體制，這個制度具有集權分層、自上而下的等級制、非人格化的公共服務組織、相對高效的管理程序、產業可預見性等特點，但是這個結構也具有管理僵化、產業結構的創造性不足、過度依賴壟斷、資源浪費性高、囿于化石能源等不足，亟須轉型。
基于智能能源網的智能服務體系是傳統能源結構裂解的最好觸媒，它推動能源設施從孤島系統、自動化運轉到柔性能源生態集群，這是人類智能化歷史上最大的產業升遷。
智能能源服務體系將推動所有能源設施從孤立設施、專業系統、行業網絡整合為網絡化能源生態集群，形成人、機、網、市場四位一體的格局，全球能源結構正面臨著一次前所未有的巨大轉型和產業增長的爆發。
十大流程要素
智能能源網的概念有廣義和狹義之分。
廣義的智能能源網是指將人類使用的能源轉變為更高效率、更智能配置、更加清潔和更加安全的體系結構、互動能力和運營模式。
狹義的智能能源網建設包括智能油氣網、智能電力網、智能水務網、智能熱力網、智能建筑、智能交通、智能工業管理和智能交互架構管理。這八個部分相互影響，將會形成一個智能互動的、全新的能源產業體系。
智能能源網包括十要素：即生產、輸送、分配、市場優化、運營、服務、客戶、遠期能源價格管理和監管、碳權利管理和不同能量網架間的優化互動。
這個十要素論是國際首創，具有重要的實踐價值，目前已完成了國際上第一份智能能源網流程圖。
與美國NIST的七要素模型相比，該流程模型增加了如下三個要素，即：遠期能源價格管理和監管、碳權利管理和不同能量網架間的優化互動。
遠期能源價格運行和監管是指，智能能源網的建設應建立遠期能源價格的合理運行機制，以大幅提高現有的電網、氣網、水網、綠色建筑的資產價值，而政府主管部門應加快確立新的法規、條例和能源監管規則，對能源產、輸、配、用等各個環節進行監管，以將中國的能源體系重組為更高配置的能源運行體系。
碳權利管理是指，為推動能源產、輸、配、用等各個環節利用智能化信息系統和優化方法提高能源效率，降低碳排放，應在能源價格的制定中加入碳權利等的管理費用。推進碳權利管理將推動中國的能源管理加快提升至能量管理的水平，繼而可將能量管理構造為與紙幣通貨管理同等重要的第二通貨體系，掌握未來國際分工；而推進遠期能源價格管理與監管的核心就是建立中國能源資產市場化增值的先進手段，為中國新能源變革建立新的資產積累戰略平臺。
不同能量網架間的互動是指，中國智能能源網的建設應該實現大幅提高不同形式能量的相互轉換。并且，十要素與七要素最重要的不同是，它把不同能量間的智能配置作為核心，認為能源網架真正的優化運行是實現不同能量間的互動。例如用電高峰時增加油、氣發電，將油、氣能轉換為電能，用電低谷時給大型儲能裝置充電，將電能轉換為化學能等。
十要素論是國際首創，具有重要的實踐價值，可以使現有的能源網架在更高模式下實現統一。有權威專家表示，它很可能替代現有的智能電網的七要素流程。
十大變革應用
接下來，介紹一下智能能源網的十個戰略要害及其應用。
一 智能電力和智能油氣網是中國發展智能能源網的共同引擎
現在對中國推進智能能源網建設有三條主要路徑：一是直接推進智能能源網的八個組成部分的建設，二是推動以電力為主的智能能源網建設，三是推動以電力和燃氣為主的智能網絡建設。
從能源架構來說，至少要做到將智能電力和燃氣網絡作為突破口。這主要是因為，電力、燃氣是能源網絡之中兩個巨系體量的高壓、中壓、低壓兼具的網絡。如果單獨推進智能電力系統，將使轉型成本加大。因此我認為，智能電力和智能油氣網是中國發展智能能源網的共同引擎。
以燃氣網作為突破口有幾大優勢：燃氣網絡資產一般由地方掌握，可以形成以城鎮為中心的改革格局；燃氣網具備與其他網絡之間互動的基礎；最新技術已經使得燃氣網也可以作為終端能源的主要供應者，即用燃氣發電直接解決終端用電問題；中國煤炭具備大量汽化的條件；燃氣可以作為新能源機動車的理想動力支撐。
二 發展先進的儲能系統建設是中國能效水平的命脈
從中國能量的生產和消費結構分析，未來五年，網絡化儲能設施可以將中國能源消費的10%直接存儲，中國能源的20%可納入緩沖存儲；未來十年，網絡化儲能設施可以將中國能源消費的10%通過大容量儲備直接存儲，中國能源的30%可納入緩沖存儲。
如果將分散式和孤島型的中國儲能實例聯結成網絡并實現優化，中國能效能夠至少提高8%，如果推向更高級的儲能網絡運轉形式，中國能效可提高10%，相當于2011年可節省3億噸標準煤。如果由此推動構建全球儲能系統網絡，相當于行將激發一次能源局部產業革命，造就一個創新的新能源產業。
中國建立儲能產業的要素：直接儲能；緩沖系統儲能；實現不同能量的智能配置儲能；建立公共的虛擬儲能網架；推進以城市為主的儲能系統建設；推進以市場化為主的儲能交易市場建設。
注重緩沖存儲是構建中國最具潛力的儲能產業的關鍵，注重芯片、網絡與儲能設施的產業結合是儲能設施效益最大化的必然途徑！
三 中國淡水、特別是工業用水的三分之一可以來自海咸水淡化
2009年中國全年總用水量5933億立方米，其中大部分來自于地下水和江河水，伴隨著工業化和城鎮化，我們用水規模太大了，我們水資源在減少，但是中國又是一個大洋大海的國家，如果通過多聯產的形式，通過海水淡化的方式，將可以重構中國的水利來源。
我建議中國未來5年爭取建立日處理量3000萬噸的海水量化處理體系，未來10年日處理量達到6000萬噸。咸水在國內是很豐富的，它的處理成本比較低，三四元錢左右，這對國內未來資源需求價格來說還是可以接受的。
大膽設計：未來中國1/3的淡水、尤其是工業用水應該來自于海咸水淡化。基于這樣一個研究，應該及時依據新能源發展，調整南水北調以及其他跨江、跨河調水的計劃，使國內水資源和其他資源形成優化配置，推進構建中國的智能水務系統。
四 智能建筑是建設智能終端網絡的核心
目前大陸地區建筑物的用電量占全國用電總量的70%以上，建筑能耗占國內整體能耗的40%，加上間接損耗大約接近50%，溫室氣體排放占國內溫室氣體排放總量的40%， 通過改造國內傳統建筑可以大幅減少終端能源的浪費和污染，可以實現能源節約的規模效應，實現這個轉變的最理想途徑就是通過發展智能能源網，將中國的城鎮建筑改造為智能建筑，并以這個終端體系為基礎，重組中國的能源消費方式。
根據我的統計，中國城鎮房屋面積大約580億平方米，每年使用的能源總量超過15億噸標準煤，如果國內一半以上的建筑實現節能20%至40%，相當于減少3億-6億噸的標準煤的消耗，由此發展綠色建筑反而可以推動中國增長能力。
如把強制性將國內每年新建的10億-15億平方米的房屋轉建為綠色建筑，又相當于中國每年可以減少3億噸以上的煤炭開采；如改建房屋大規模地使用綠色建材和智能設施，意味著中國在未來10年應有100億以上平方米房屋的綠色建材需求，而這個全球最大的市場將直接拉動新興的中國綠色產業。如成功推動綠色建筑的轉型，每年對GDP（國內生產總值）的貢獻大約可達到1%-3%之間，一二十年內，中國經濟有望保持8%左右的發展水平。
以上海為例，每年大約竣工5000萬平方米，目前施工的面積大約2億平方米，倘若大部改造為智能建筑、綠色建筑，將使上海成為新的國際智能城市改造的領航城市，也可為上海帶來巨大的內需組構機遇，分期十年實現上海智能建筑改造是上海低碳社會建設的最大本錢。
五 城市是智能能源網建設的突破口
智能能源網行業可以電力、燃氣為主突破口，但是，有條件的地區可以實現智能能源網的整體改革；條件不夠理想的地區可以因地制宜、因時制宜分業改革。但是，行業改革不可能解決中國能源現代化的主要問題。
智能能源網整體或試點改革，應該確定以推動600多個市級單元為主導的集成化改革，它應該是智能中國、價值中國、效率中國建設的重要體制突破口，這個突破的實質是重新劃分從中央到地方的改革利益。應該據此減權讓利，推進電力的輸配分離，在有條件的地區，應該制定地方法律，推進電熱氣水等公用企業的虛擬網架間的整合，以實現能源智能化。
與此同時，新能源的接入、調峰利益的分配、用戶的再分配、碳減排的收益、有線電視、寬帶等數據網服務、通訊網租賃等利益的整合，將解決中國智能能源網多元投資的動力問題、有效平衡改革的成本問題。
六 高精度能源組件和專業網絡的整合，催生全球信息網絡的跨越式代際更新
目前互聯網使用的IPv4協議地址長度為32位，理論上網址資源可容納43億個主機，這個網址資源2010到2012年左右行將用盡。但是，數以百億計的能源組件高精度的互聯需要更多的網址資源。
IPv6將現有IP地址長度擴大到4倍即128位，這樣IPv6地址總數大約有3.4×1038，平均到地球表面來說，每平方米將獲得6.5×1023個地址，這將使地球上每一粒沙子都將擁有一個網址。
全球下一代大約需要更新10億臺以上的路由器，更換價值千億美元以上的互聯網軟、硬件設施。全球信息產業再一次帶來更換版圖的機會，而這個機會應該屬于優先推動智能能源網變革的國家，智能表計系統將營造中國互聯網升級的巨大需求，中國應該成為領先升級IPv6并獲得知識產權創造的國家。
七 能源的智能化將推動全球人、機、網的運行和服務組構發生革命性變遷
發展智能能源網將推動中國100億個以上的能源設施組件從專業系統和行業網絡之中整合為一個網絡化能源生態集群，這個集群運營的主體超過5億人口；這個新型的能源生態群運營的網絡在IP地址的長度為128，世界上人、機、網的組構將發生革命性變遷。
為此，應在發展數據傳感系統、智能表計系統等一般技術體系之上，實現契約性合作性能源信息的管理，開拓更高級的能源引擎服務，它的產業價值將超過谷歌的業務量；應大力發展終端能源電腦管理系統，中國的水電氣表就超過6億塊，它的業務量將超過蘋果；應大力發展能源終端的視窗系統，在中國能源終端超過了上網人口，它的業務量可能將超過微軟。
八 從標準到實踐，全球能源分工新的制高點
智能能源網發展轉型的理想模式應是先制定標準和規劃，后推動業界共同轉型。
加快構造智能能源技術標準有三個途徑：充分整合現有的標準；補充提升現有的標準；創立新的技術標準。
建議：中國應抓住這一次能源產業變革中制定國際標準的戰略機遇，盡快與國際社會共同制定一套先進的智能能源網技術和產業標準體系，推動中國能源變革事半功倍。
九 誰優先其他國家運轉能量通貨，誰就可能掌握未來國際分工的主動權
建議在智能能源網的十要素中加進以推進碳權利管理為核心的新元素，由此將推動中國的能源管理加快提升為能量管理的水平，繼而可將能量管理構造為與紙幣通貨管理同等重要的第二通貨體系，這對全球調整以紙幣通貨為主的體系具有重要意義，誰優先其他國家運轉第二通貨誰就可能掌握未來國際分工的主動權，為此，我認為中國應該加快研究將碳權利管理列入能源管理的流程之中。
能量通貨管理的具體表達肯定包括實行低碳獎勵、高碳懲罰的舉措。低排放獎勵是指，為推動能源產、輸、配、用等各個環節利用智能化信息系統和優化方法提高能源效率，降低碳排放，應在能源價格的制定中加入碳權利排放約束等的政府管理費用。
過高地使用紙幣通貨制造了全球經濟發展的不平衡，支撐了世界上最重要的經濟體系的發展，但是也造就了紙幣通貨相對貶值的特征，現有經濟體系中加進新的能量通貨的元素，必將推動現有紙幣通貨流向低碳經濟，形成新的國際分工和財富轉移的效果。
十 市場化是智能能源網建設的有力驅動
組構不同能量網架間的互動模式，推進水電氣熱建筑交通和工業管理的智能配置的優化結果，將構造為新的利潤、價值和效率來源。組構不同能量網架間的互動將提高能效15%，由此將構成新的利潤來源，智能能源網改革的費用主要不應由消費者承擔，因此，將不同能量網架間的互動界定為推動智能電網或智能能源網建設的核心，將使中國能源體系的建設擁有更高端戰略的拉動優勢。
沒有市場化就沒有真正的能源智能化，沒有市場化就沒法以網絡化的管理實現能源交易和服務的優化。
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