全球能源互联网建设提速特高压万亿市场开启

2016/04/01 10:41中国投资咨询网

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从倡议到架构，全球能源互联网一步步向我们走来。近日，由国家电网公司等主办2016全球能源互联网大会在北京举行，各方纷纷为全球能源互联网走向现实建言献策。

在一些业内人士看来，随着全球能源互联网的推进，将创造出巨大的电力基础设施投资和建设需求。特别是中国特高压技术和产品，将赢得更广阔的市场前景，带动中国标准、中国技术、中国产品“走出去”。

构想走向现实

2015年9月，“中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”一经提出，得到了国内外广泛关注。

国际能源署署长法提赫·毕罗尔表示，国际能源署一直和国家电网公司进行人员和专家交流，目标就是要促进全球能源的互联互通。

在埃塞俄比亚水、灌溉及电力部部长莫图马·梅加萨看来，中国提出的构建全球能源互联网的倡议为全球能源发展指明了一条崭新的发展方向。

他说，“东非地区具有实施全球能源互联网得首批条件，埃塞俄比亚尼罗河上游具有丰富的水资源，被称为‘非洲水塔’。根据埃塞俄比亚发电计划，到2020年，整个发电装机容量将达到1700万千瓦，这意味着巨大的外输潜力。在东非地区，布隆迪、卢旺达、乌干达等国家经济发展迅速，他们需要有大量的电力供应来支持他们的经济增长。”

在各方的积极响应下，在本次大会上，全球能源互联网发展合作组织揭牌成立。该组织的成立意味着全球能源互联网的构想正在加快变成现实。

万亿级市场空间来临

全球能源互联网，是以特高压电网为骨干网架、全球互联的坚强智能电网，是清洁能源在全球范围大规模开发、配置、利用的基础平台，实质就是“特高压电网+智能电网+清洁能源”。特高压电网是关键，智能电网是基础，清洁能源是根本。

据国家电网公司董事长刘振亚介绍，全球能源互联网构建方式是分为国内互联、洲内互联、洲际互联三个阶段，各阶段可结合实际协调推进。从现在到2020年，重点加快各国清洁能源开发和国内电网互联建设；到2030年，重点推动洲内大型清洁能源基地开发和电网跨国互联；到2050年，重点开发“一极一道”能源基地和推动电网跨洲互联，基本建成全球能源互联网。

对于特高压行业来说，机遇的窗口在国内互联阶段就开启了。东北证券电力设备与新能源行业分析师龚斯闻认为，随着能源互联网时代来临，2016年特高压将真正大规模启动。

特别是在洲内互联、洲际互联阶段，特高压行业会得到更多的机会。安信证券研报称，“能源”配上“互联网”，提高能源利用效率，万亿级市场空间的能源互联网大时代即将到来，也将是“十三五”期间的重要看点之一。

责任编辑：Keyi

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面向全球能源互联网的电力大数据总体架构

全球能源互联网研究院（原国网智能电网研究院）计算及应用研究所致力于为全球能源互联网提供高性能计算能力、智能计算技术和优质计算服务，目前已成立国家电网公司先进计算及应用智能实验室。近5年，实验室承担了国家“863”等近20项国家级科研项目，40余项公司科技项目。建设形成先进的广域分布式电力大数据分析计算平台，覆盖北京、南京、美国硅谷，为总部业务部门及各省公司提供自助式分析服务。与中科院计算所、中国电子集团、沈昌祥院士团队等机构建立了高性能计算、大数据、可信计算等联合实验室。研究背景电力大数据技术研究与应用已成为国家电网公司当前信息技术发展重点之一，面向全球能源互联网业务的相关需求也迅速增加，国家电网公司电力大数据相关研究亟需总体层面上的规划指导，尤其是在电力大数据基础体系架构、技术标准和应用规范方面的技术储备，统一规划与协同推进公司各系统、各单位的电力大数据相关研究和应用工作，以支撑大数据在公司业务系统建设和全球能源互联网建设中的应用需要。主要创新点面向全球能源互联网的电力大数据总体架构电力大数据的分析流程主要包含数据集成、数据存储、数据计算、业务应用四个阶段，在该流程中融合数据治理、分布式存储、高性能混合计算、数据探索、一体化搜索、可视化展现、智能信息处理、安全治理等信息技术实现数据分析、处理、安全防护的基础平台支撑，通过全球能源互联网多领域交叉融合研究，建立智能化的建模分析及数据使用模式，支撑全球能源互联网业务应用和场景需求，总体架构如下图所示。电力大数据平台功能架构电力大数据功能架构设计可用于规范和定义电力大数据平台在运行时的整体功能流程及技术选型，该平台可整合电力行业不同领域的数据，形成统一的数据资源池，构建具备开放性、可扩展性、个性化、安全可靠、成熟先进的大数据分析服务体系，并具备面向社会的公共服务能力。围绕大数据分析应用生态圈，从底层基础设施、数据集成、数据处理、数据分析、数据可视化五个层面、运维与安全两个保障功能，应用先进技术、工具、算法、产品，构建电力大数据分析与应用平台功能架构，见下图所示。电力大数据平台技术架构电力大数据核心平台基于Hadoop、Spark、Stream框架的高度融合、深度优化，实现高性能计算，具有高可用性，其技术架构如图3所示。数据整合方面，主要采用Hadoop体系中的Flume、Sqoop、Kafka等独立组件；数据存储方面，在低成本硬件（X86）、磁盘的基础上，采用包括分布式文件系统、分布式关系型数据库、NoSQL数据库、实时数据库、内存数据库等业界典型系统；数据分析方面，集成Tableau、Pluto，R语言环境，实现数据的统计分析以及数据挖掘能力；监控管理方面，利用Ganglia，实现集群监控、服务监控、节点监控、性能监控、告警监控等管理服务；可视化展现方面，基于GIS、Flash、ECHART、HTML5等构建可视化展示模块。电力大数据平台技术架构见下图所示。面向全球能源互联网的电力大数据总体架构在基础设施部署架构及容量规划方面，电力大数据平台集群主要由数据存储服务器、接口服务器、集群管理服务器和应用服务器组成，支持存储与计算混合式架构以及广域分布的集群部署与管理。每个省集群由总共30台x86服务器和一台小型机组成，其中核心数据集群由25台构成；剩余5台服务器中，3台服务器组成消息总线集群，部署包括Kafka消息队列集群以及FTP传输入库集群，1台服务器作为集群登陆跳转以及RstudioServer服务节点，还有1台服务器作为ODBC/JDBC服务以及WebHTTP/REST服务节点。小型机作为关系型数据库以及时间序列数据库节点，部署方式如下图所示。电力大数据标准体系通过分析国内外大数据相关标准，并结合电力大数据技术、产品和应用需求，形成电力大数据标准规范18项，重点涵盖基础概念、数据采集、存储、计算、分析、展示、质量控制、安全防护、数据服务等8大方面，适用于全球能源互联网环境下电力大数据平台建设和相关标准编制，如下表所示。解决的问题和意义解决电力海量数据的实时分析问题在输电监测与状态评估业务中，涉及线路台账、在线监测、试验检测、日常巡视、直升机或无人机巡视和卫星遥感等数据，实时获取输电监测与状态的流数据，利用分布式存储系统的高吞吐，实现海量监测与状态数据的同步存储；利用事先定义好的业务规则和数据处理逻辑，结合数据检索技术对监测与状态数据进行快速检索处理；利用流计算技术，实时处理流监测与状态数据，根据流计算结果，实现实时评估和趋势预测，对输电线路健康安全状态进行正确评价，指导输电线路状态检修决策，准确识别输电线路故障，实现异常状态报警，对恶劣自然条件下输电线路气象灾害安全进行预警，为自然灾害防治提供决策支撑。解决电力海量数据的离线分析问题针对配电网规划、运行过程中产生的海量异构、多态的数据，具有多时空、多来源、混杂和不确定性的特点，如图6所示，分析配电网规划数据的种类和格式多样性，建立统一的大数据存储接口，实现配电网规划离线数据的一体化分布式快速存储。在离线数据一体化存储的基础上，建立数据分析接口，提供对配电网规划数据统计处理任务的支撑，并进一步满足配电网规划计算分析、配电网风险评估及预警等高级应用系统的数据要求，为管理层合理调整负荷、调节运行方式、制定电价政策等决策提供科学合理的依据。电力大数据离线分析应用如下图所示。意义通过对公司大数据服务体系框架、总体技术架构及演进路线的研究，以及对集中式数据中心环境下的数据大集中技术架构的研究，设计提出符合电力大数据当前应用现状和需求的公司大数据总体架构，全面指导大数据其他关键技术的研究；研究制定电力大数据的管理规范、应用标准和规范化建设模式，通过标准体系的建立进一步促进与保障电力大数据技术的应用推广；基于基础体系架构和标准体系，可在总体层面上提出公司电力大数据发展规划，在统一规划与协同推进下有序开展公司各系统、各单位的电力大数据相关研究和应用工作。[详细]2016-06-08 15:45

能源互联网与碳交易市场的共享与共赢

能源互联网和碳交易市场是怀着共同的“能源革命理想”走到一起的同志。在2016年2月国家能源局发布的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》（发改能源[2016]392号）中明确提出“加强电力体制改革与油气体制改革、其他资源环境价格改革、以及碳交易、用能权交易等市场机制与能源互联网发展的协同对接”。能源互联网是扩大碳交易覆盖范围、降低交易成本的重要技术和机制性支撑，碳交易体系是推动能源互联网低碳化、实现能源生产和消费革命的重要金融和市场性手段，能源互联网将为碳交易市场提供必要的信息入口，碳交易市场将为能源互联网提供可观的资金支持，两者协同对接、共同搭建起一个能源和环境权益类交易的大数据和价值链的平台（Intenergiets）。随着2016至2018年能源互联网试点示范工作的推进、“两省五市”碳排放权交易试点工作的深化以及2017年全国碳排放交易体系的启动，可以预见能源互联网和碳交易市场建设将有可能逐步完成深度融合，共同支撑能源供给侧的结构调整、需求侧的响应优化，大幅提高非化石能源在一次能源消费中的占比，乃至最终实现生产、传输、存储、消费、交易全链条的重组和再造，完成经济和社会发展的绿色、低碳转型，解决现阶段能源消费中出现的环境、气候、安全、效率、公平等现实问题。一、能源互联网和碳交易市场的共享能源互联网和碳交易市场有共享的基本价值观。两者都是在工业文明遭遇挑战和困局、低碳能源大发展的背景下提出的概念，偏好绿色（再赋权）、扁平（再排序）、开放（再定界）、分散（再集中）、协同（再竞争）等价值观念，注重大众化的参与力量，倡导所谓“能源民主”或“气候正义”的理想。能源互联网和碳交易市场有共享的能源生产和消费主体。两者都主要涉及能源密集型产业，目前确定纳入全国碳排放权交易市场的预计第一阶段有6000至7000家企业，将涵盖石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、航空等重点排放行业，这些产能或用能单位也将是参与能源互联网构建的主要单元。能源互联网和碳交易市场有共享的潜在参与群体。能源互联网的建设使得更多小而散的、分布式主体纳入到共同的平台，比如建筑（家庭）、交通（汽车），这部分排放源单体很小，但总的占比很大（约为60%）且是未来增长的主要来源（约为70%），目前这些部门的碳交易成本很高、经济性较差，但能源互联网使得这些小单元的信息获取和核证更为便捷和高效，从而大幅降低交易和监管成本，使这些“群众”参与碳交易成为可能。能源互联网和碳交易市场有共享的扶持对象。能源互联网建设的初衷和功能之一是消纳更多的可再生能源，碳交易市场的抵消机制（如CCER）主要来源也是可再生能源，未来高比例可再生能源的部署在技术形态上需要能源互联网来实现综合调度和管理、在经济回报上需要碳交易市场来体现环境外部性成本，从而使其能与化石能源开展可比的、公平的市场竞争。能源互联网和碳交易市场有共享的技术、政策和商业模式。构建能源互联网的清洁能源技术、综合利用技术、智能化网络体系、需求侧管理、各类产能和用能设施的改造等都与碳交易的方法学相通，目前碳交易的范围也主要以能源消费二氧化碳排放为主，能源和气候领域的相关激励政策几乎是重叠的，在商业和盈利模式上短期的政府补贴、产业扶持和长期的技术进步、市场交易都是两者的核心。#d1cm#page# 二、能源互联网和碳交易市场的共建能源互联网和碳交易市场可以共建计量、核证、交易、结算等接入设施与支持系统。两者的信息来源是一致的，基础数据都是能源的生产和消费各节点的量，可以考虑以现有的地方能源统计、节能管理、调度系统、排放清单、企业直报系统、注册登记系统、交易系统为基础，进行功能模块的整合或接入，减少重复投入和建设，降低运营和维护成本，利用互联网领域的快速迭代创新能力，建立面向多种应用和服务场景下能源系统和碳交易市场互联互通的开放接口、网络协议和应用支撑平台，发展基于能源和气候大数据的信息挖掘与智能增值业务，实现可再生能源实时补贴和抵消结算。能源互联网和碳交易市场可以共建基于互联网的多层次、微平衡的市场交易体系。两者可以建立信息互联和价值传递的体系，为不同量级的耗能排放源提供差异化、个性化的金融服务，解决传统碳市场覆盖率有限（一般在40%左右）、经济下行周期交易不活跃和缺乏流动性的问题，培育售电、碳资管、综合运营、第三方数据和金融服务机构等新型市场主体，逐步建设以配额、能量、减排量、辅助服务、“碳币”等为标的物的多元交易体系，根据不同的纳入门槛分层次构建能源和碳交易市场，基于互联网构建实时、灵活、同步的能源和碳交易电子商务平台，实行强制和自愿、场内和场外、中央和地方的双轨制度，通过第三方或区块链等新兴技术建立强信用记账方式，鼓励个人、家庭、分布式能源等小微用户灵活自主地参与共同交易市场，形成覆盖全经济、全社会范围的绿色互联网络。能源互联网和碳交易市场可以共建服务于能源生产和消费革命的合理定价机制。通过两者建设推动能源体制改革，特别是电力改革，理顺电力等能源产品的价格形成机制，建立多方参与、平等开放、充分竞争的能源和环境产权交易体系，确立排放权的法律地位、还原能源的商品属性。解决当前由于电力和热力价格传导不畅等原因将间接排放纳入了碳交易计算范围造成不同标准、重复计算（约为20%）或重复分配可能带来配额不同质的问题，同时通过碳交易市场机制，将环境和气候变化的外部性成本纳入现有的能源价格形成机制，逐步取消化石能源名目繁杂的各类补贴，形成充分反映生态价值的绿色定价模式，让各种能源品种公平参与市场竞争。能源互联网和碳交易市场可以共建能源、绿证、碳及衍生品的价值流转体系和金融服务平台。促进两者跨领域跨行业的信息共享与业务交融，培育能源和环境权益类交易金融大数据和云计算平台，逐步发展混合交互的能源和碳交易远期、期货、掉期、期权等金融衍生产品，满足市场参与者多样化的金融服务需求，支持能源资源、设备、服务、应用的资本化、证券化，推动绿色证书和碳配额（或抵消）的质押、抵押、回购等多种模式健康发展，为基于“互联网+”的B2B、B2C、C2B、C2C、O2O等多种形态的商业模式创新提供平台，并为灵活用能、灵活减排等新业务提供增值服务。能源互联网和碳交易市场可以共建以跨区能源基础设施和碳交易市场互联互通为主的“绿色丝绸之路”。作为新工业革命的世界潮流，寻求低碳增长和实现能源公平很可能是中国产业和金融国际化战略中少数障碍较小的“最大公约数”。结合国家“一带一路”建设和《巴黎协定》中关于两个市场机制建设的内容，两者可以共同开发东亚、亚洲、欧亚等跨区市场联接，建立开放共享的能源互联网和碳交易市场国际合作机制，加强与周边国家能源基础设施和跨区碳交易市场的互联互通，组建区域性交易系统和平台，逐步完成计量、核算、传输、监测、报告、核查、分配、交易、监管等规则的基本对接，共商共制跨区域的通用技术标准，包括能源转换类标准、设备类标准、信息交换类标准、安全防护类标准、交易类标准、计量采集类标准、监管类标准等。#d1cm#page# 三、能源互联网和碳交易市场的共赢能源互联网将使得全民碳交易市场成为可能。目前由于交易和监管成本限制以及经济下行周期影响，在全球实行碳定价的40个国家和超过20个城市、州省或地区的实践中，始终存在两大类共性问题，一是交易覆盖率较为有限，二是交易流动性和活跃度不足。很大部分原因是由于小型分散的排放源很难纳入到交易体系中，有限的覆盖范围很容易造成碳泄漏、行业间不公平等问题，而且使得碳交易成为集中的大型组织的小范围游戏，但无论从存量还是增量看，小型分散的排放源都占据绝大部分。碳市场流动性缺乏的深层次原因就在于没有唤起大众市场参与的动力，没有把人民对美丽中国、美好环境的向往与节能减排降碳、推动能源革命等联系起来，但要推动后者需要新的技术、模式和制度的视野，形成全民低碳的风潮，从供给侧和消费侧同时形成低碳转型的动力机制。能源互联网从技术上依托能量和信息的互联可实现能源生产和消费数据的实时采集，大大降低了传统碳交易市场中控排单位减排量第三方核证的成本，并使得碳交易能伴随着诸如电力交易的批发和零售同步开展，大大降低了交易和监管成本，让消费端交易、微交易成为可能。如果在一定的范围和阶段能分步实现以零边际成本促成碳交易覆盖范围的扩大，那么对节能减排本身就是一项革命性的创新，其带来的系统效益是极大的。截至2015年，中国7省市试点碳市场累计成交配额约5000万吨二氧化碳当量，交易额约14亿元，成交CCER超过3000万吨二氧化碳当量，成交额约3-4亿元，全国市场预计覆盖排放量30-40亿吨/年，实现碳现货交易12-80亿元/年、碳期货交易600-4000亿元/年，“能源互联网+碳交易市场”的共享共建将有可能使该数值至少翻一番，最终形成一个年交易额突破万亿元的全球最大市场。碳交易市场将极大地提升能源互联网的市场竞争力。碳市场的形成将碳排放的环境外部性内部化，并通过交易的方式发现价格，其一方面提高化石能源的消费成本，另一方面则通过抵消机制使可再生能源行业获得额外的财务收入降低成本，支撑能源互联网中更高比例的可再生能源的接入。随着碳金融的发展，能源互联网企业和行业融资渠道和来源将更为丰富，国际多边金融机构、政策性银行、财政资金持续投入，商业银行、投资银行、保险公司、基金公司等借鉴了信贷、保险、证券等传统金融产品设计思路，围绕配额、CCER正在陆续推出一系列支撑新能源形态的绿色金融产品。从目前国际市场的数据看，每年清洁能源投资中的1/6至1/5左右来源于碳市场的融资功能。未来在中国的CCER市场，70%左右的交易将有可能来源于新能源市场，能源互联网企业通过碳市场实现的融资规模在2020年前有望达到50-230亿元，2030年累计将超过3万亿。同时，碳市场将有可能与绿色电力证书交易、财政补贴等相互补充，从而进一步提高和实现能源互联网企业的合理利润水平。在全球新一轮科技革命和产业变革中，互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合，正在推动能源互联网新技术、新模式和新业态的兴起。随着2015年《巴黎协定》的达成和碳排放峰值目标的实施进入日程，中国当前正步入应对气候变化、能源革命政策实施和市场建设的新阶段，宏观政策施力点将逐步过渡到总量控制，化石能源消费将出现拐点、低碳能源投资将超过传统能源，以增长转型、能源转型、消费转型为主的低碳革命进入提速增效阶段。中国碳交易通过“十二五”时期的试点，已经建成初具规模、运行稳定、初显减排成效的区域碳排放权市场。经历了早期的探索与准备，下一阶段中国特色的碳市场建设不应该仅仅是模仿和参照欧盟等西方市场的逻辑和范式，而是要有自己的特色与亮点，而能源互联网等新兴技术和模式的提出为解决碳市场大众化、普惠性提供了新的思路，使得碳交易不只局限在生产端而扩展到能源生产、传输、存储、消费等各个阶段和节点，也为避免造成区域发展新的不公平、行业间的碳泄漏提供了可能的解决方案。当今世界，能源问题是很多经济、环境、社会甚至政治问题的源头和起因，推动能源互联网和碳交易市场的大众化进程将有可能变革性地解开此类问题的症结。技术赋能，很多原先是乌托邦的理想都在逐渐变为现实。[详细]2016-06-08 15:33

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