能源互联网、现货市场及电力大数据的现状与误区

关于能源互联网的宏观分析

　　作为世界制造和能源利用大国，我国能源的利用方式和效率决定了国家经济的竞争力和可持续发展能力。与过去二十多年间经济快速增长相伴的是，我国的一次能源消耗总量由2002年的15.9亿吨标煤增长到2012年的36.2亿吨标煤，平均年增长8.5%。同期，我国一次能源消耗占全球比例由11%提高到22%，一次能源消耗年增量超过全球增量的一半。我国于2010年取代美国，成为全球第一大能源消耗国。由于产业结构、用能技术和能源浪费等原因，我国的一次能源利用效率仅为全球先进水平的四分之一。

　　具体情况见下图：

　　一次能源利用效率低，不仅导致能源成本高和污染排放高，也不利于我国承担碳排放减排的多边和双边国际义务，掣肘我国经济和社会的长期可持续发展。在《中美气候变化联合声明》中，我国承诺将在2030年前达到碳排放峰值。与此呼应，美方承诺了2025年减排25%的目标。虽然特朗普总统口风很硬，但是无论其本人还是美国都没有敢为人类公敌的勇气。节能减排不仅仅是一个目标，更是一个基本的生存需求。

　　在节能减排方面，国内企业在中长期内所面临的经营环境是：

　　节能减排压力将持续加大。出口企业将更多地面对与能效和排放有关的市场准入限制；

　　随着以电力市场化改革为先导的能源市场机制改革的实施，能源将回归其商品属性。适应能源市场化机制的企业将能够降低用能成本，获取竞争优势；

　　以能源互联网技术的新的用能和节能技术为节能减排、适应能源市场化机制以降低用能成本，提供了新的契机和可能性。

　　作者在此斗胆给出能源互联网的一个定义（抛砖引玉）：以清洁能源技术+智能电网技术+互联网技术为基础，涉及能源从生产到消费的整个产业生态系统，形成多种能源高效利用和多元主体参与的能源互联共享网络，其技术特征是泛在互联、对等开放、低碳高效、多元协同、安全可靠。

　　因能源结构、能源市场化程度和用能技术等方面差异，不同国家实施能源互联网的路径和技术细节有所不同，但均涉及到如下图所示的能源产业环节：

　　利用能源互联网技术可为城市发展提供优化的能源规划，消除传输瓶颈实现城市清洁能源的大规模消纳，降低城市供电和其它供能基础设施的投资和运行成本。同时先进的节能技术和能效管理技术可有效延缓电网投资，有效避免出现几年前因电网建设速度与负荷增长失配带来的电源性和结构性缺电限电局面。

　　在传统供电服务入口处开发基于用户需求的灵活能源供应业务，整合已有的能源产业和互联网产业技术，提供如电动汽车充放电、负荷集成与虚拟电厂、能量对冲、家庭能效管理、工业系统节能等服务，各业务由多个专业化模块构成，如用户行为分析、资源运行预测、融资服务、大数据分析等，各模块可以面向需求按照不同商业模式进行动态组合和优化协同，形成具有网络化聚合效应的平台服务层，推动全社会节能减排。具体来说，按照国学大师王国维的人生三重境界论，有三重境界也：

　　第一境：昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。

　　能源革命带来的增值服务环节。利用各种信息化手段提升能效监察和节能降耗工作效率，构建适应竞争性市场的能源互联网开放平台，支持能源提供者、服务运营商、用户平等交易，为节能技术和相关增值服务业务的发展提供技术和商业创新契机，使先行者有机会重塑能源行业产业格局。

　　第二境：衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。

　　能源系统与城市各个子系统都有紧密的关联关系，是城市发展的动力源和晴雨表。开展智慧能源项目的一个最主要的目的就是通过能源大数据分析，挖掘出能源系统与城市各个子系统之间的关系，找到城市发展与能源消费的脱钩之策，实现城市的低碳、绿色、可持续发展之路。在城市大数据体系中增加以能源为中心的多维数据，将能源板块的大数据进行梳理和提炼，形成知识，各维度数据将有机分享，协同互动，无处不在的能源数据将为城市当前及将来的建设提供高质量的大数据分析结果和宏大而清晰的应用场景，强化能源的商品属性和内涵边界。

　　第三境：众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。

　　在电改的政策背景和能源互联网的技术背景视野下，相关产业和行业边界模糊，预示着新型产业链、新型市场和新型商业模式正在酝酿形成。现在是重要的布局和卡位阶段。电改释放了社会对于能源商品属性的认知，并以解除管制为核心实现能源和电力领域的“国退民进”，有利于中国借助新技术驱动力和管理创新成果，推进产业转换升级，实现低碳发展。据埃森哲估计，到2020年能源互联网相关产业将聚合为巨大增量市场，届时中国能源互联网的总市场规模将超过9400亿美元，约占当年GDP的7%。

　　电改进入深水区的阻力

　　随着电改的推进，以及国内政治经济形势发展的逐渐明朗，用户市场的启蒙基本完成，利益博弈的基本格局逐渐明晰，电改进入深水区。电力市场改革遇到了来自于传统垄断企业的强大阻力，包括技术、思想和行动等各个方面。究其实质，是对能源管理民主化的抗拒。

　　什么是能源管理民主化？就是以市场化的方式组织能源产业链条的各个生产要素的生产、供应和消费，充分还原能源的商品属性。在这个体系里，民主体现为在市场面前的平等权利，先进高效的技术和管理得以胜出。电力系统物理上的约束（如热稳定、阻塞）仅作为边界条件，而且可以市场化手段解决（如最优潮流、FTR）；电力系统管理上的约束（如调度、交易、客户服务）必须被充分去除管制，而且以市场化的方式重构。

　　现货市场带来的数据挑战

　　当下，各地电改在争论和迷惘中进入年终盘点。在这多数市场主体或保持观望或深陷战场、各地都面临电改下一步何去何从的关键当口，电力市场的系统化建设需求，逐渐从市场成员及其权责边界、中长期市场和现货市场的定位和发展、交易品种（交易周期、交易方式）、价格机制、发用电计划及交易时序安排、安全校核及交易执行、偏差电量处理、辅助服务、计量和结算、信息披露等角度不断地呈现出新旧世界的冲突，旧世界已经打破或者部分打破，新世界尚未建立。

　　我们习惯了电力行业已经形成的“企业为国家办电，国家管控企业经营”的状态。习惯了依靠国家政策办电的理念。大家的工作任务就是：跑项目、跑电量、跑电价。项目核准制、价格审批制、年度计划电量分配制是一个互相依托闭环运行的完整机制。

　　但是电力市场发展演进，必得是能量、信息及管理协同演进的系统和全景视图。这种旧世界的管控模式明显的弊端是，电力需求难以准确预测，审批的项目也不适应电力需求变化，其次，项目核准制剥夺了电力企业分散决策权和部分自主经营权。而现货市场的建立，将会建立一个全面反映电力实际供需变化、上下浮动的价格信号。当前我国各地开展的电力交易没有实时交易，都是依托在标杆电价和计划电量基础上，直接跨越到了中长期交易（如大用户直接交易都是年度合同），甚至部分跨越到了期货交易（如发电权交易）。

　　市场本身没有一个反映电力实际供需变化的价格信号。直接交易结果始终是低于或等于政府标杆电价的单边降价机制。至于可为建设区域电力市场作出探索的跨省区电力交易，同样依托在政府的计划电量和上网标杆电价基础上。其交易本身缺乏一个反映电力供需实时变化的价格信号，如云南、贵州与广东之间西电东送矛盾，其根本就是价格信号的缺失。

　　在2016年的最后一个月末，《电力中长期交易基本规则》终于在万众瞩目下出台，虽然与其同期征求意见的另外两份奠基性质文件没有发布，但是环顾字里行间，不难看出能源局已有通盘考虑。基本规则以中长期交易的名义出台，实则为现货市场建设打下伏笔，而非割裂中长期交易和现货市场的有机联系，更非如某些地区所实施的把直接交易等部分市场交易形式等同于电力市场。相反，基本规则从文章逻辑和文字表述都为现货市场留下了充足的空间。文件第一条就开门见山地指出了中长期交易和现货市场之间的关系和定位，第二条随即明确了何时开展现货市场建设。

　　规则多次提到带“曲线”交易的重要性，表明了从中长期交易顶层设计是有序地为过渡到现货市场做培养和技术准备。文中累计有“典型负荷曲线、发电曲线、电力交易（调度）曲线、标准负荷曲线、买方申报曲线与卖方申报曲线、送受电曲线、交易曲线、系统负荷曲线”等多种表述，这么多曲线其实说的就是电能作为一种商品，在不同时刻应有不同价格。基于电力交易的物理特性，不可能采用类似股票的全实时价格，而只能用一定的时段来近似地逼近实时价格。比如96点意味着以每15分钟为一段时间进行电量的交易和计量，用此时间段的价格近似逼近电能的实时价格。带曲线交易给计量体系带来了挑战，对其上线率、数据准确率会是严格的考验。

　　有同学问：“到底为什么要提倡带曲线交易？现在多个省区的直供电或者扩大直供电挺好的，再加个偏差考核，似乎也可以平稳推进电力市场发展，带曲线没有意义？”

　　这就是要回到上文所述电能的时间价值，即带曲线（以96点为例）电能交易可以把全天电能以96个时间点来近似逼近，就其电气意义来说是把电能转化为电力，而调度真正实施控制的手段是对于电力（功率）的调控，电能的转换只是调度运行的结果。这样使得调度可以真正地实施安全校核、潮流断面控制、运方安排，并据此设置和调整开停机计划从而使电力系统的功率平衡真正可控和可观。

　　非专业出身的同学不妨想象一下，工频电气量的50赫兹意味着20毫秒一个周波的电磁波，而电力系统静稳和动稳也就是一两个周波就决定的事情，如果不把电能转换为电力来调控，就像闭着眼睛走很长的钢丝，掉下来是大概率事件，电力系统的安全稳定就是一句空话。而从电能商品属性来说，现货本质上是中长期、月、周、日前等系列交易的终极兑现和实质交割，从电能的时间价值来说，所有中长期（包括日前）交易只是对电能时间价值的预估，只有到了实时出清的那一刻，电能的真正价值才真正显现。打个不恰当的比方中长期和实时交易好比是谈恋爱和结婚，有一种老派观点认为“一切不以结婚为目的的谈恋爱就是耍流氓”，话虽糙了点，道理是通的。

　　对于现货市场建设来说，需要对交易、调度、计量、结算四大体系进行明确的顶层设计。从技术角度而言，电力市场的每一笔交易需要这四个体系协同及配合才能完成，因此对这四大体系进行相应的顶层设计是必须和重要的。电力计量体系和结算体系往往为人所忽视，但是基于计量体系和结算体系对电力市场的基础性支撑，基本规则也应该对电力计量体系和结算体系的定位、权责、归属设置基本框架。

　　“电力大数据”的几个误区

　　误区1：数据全部掌握在电网手里。

　　分析：No!同学，你太low了。电网其实只是掌握了关口表（网间结算）和用户表号（资产分界点）处的电量和部分电力数据，离现货市场、用户侧负荷管理的精度和准度要求都差的很远。以计量表计来说，当前的痛点很多，如：智能电能表和计量自动化终端检测关键技术、涉及智能用电设备小电流计量、载波和继电器性能检测、智能电能表软件可信性检测、计量自动化终端功能检测、电子式互感器带电测试、费控电能表功能检测、防高频强磁干扰及遥控窃电等关键的需求。不说表计了，单单说电流互感器吧，能够满足10%误差曲线的电流互感器选型校核的有多少？更加别说装表就以为能够获取大量用户数据的冲动型选手了，接下来细说一下。

　　误区2：用户需求缺乏弹性。

　　分析：并非如此。从国内几个DSM的试点来看，只要金钱的刺激给到位，趋利的本性会促进需求弹性的建立，市场会帮助建立和完善这个弹性机制。

　　误区3：装表=增值服务的开始？

　　分析：问题太多，为免得打击一大片积极性，就不具体分析了。提几个问题代替分析。装的表精度够吗？准确度够吗？带电还是不带电安装？带电安装的话对绝缘有损伤吗？怎么解决？装PT吗？不装怎么解决电压测量问题装CT吗？在哪儿装？二次回路钳一个？误差相乘放大后，你花了大把银子测得引以为傲的数据就是个笑话!通信和数据集中另外一堆问题略。

　　没有数据？增值服务免谈。

　　误区4：门外的BAT及菊花（HUAWEI）等壕们的战争。

　　分析：有海外来客高谈互联网企业和菊花型新贵企业对于能源数据的需求，以及围绕此的布局和战略规划。笔者也曾与其中部分企业接触及深谈过，甚至菊花有意向谈电力日薪兼职顾问的Offer。笔者浅见，不见兔子不撒鹰，何况老江湖和新贵？没有积累，没有收获。能源领域，不是一个适合迅速产生新贵的土壤。

　　“电网人”核心价值时代的开启

　　在电改的上半场（到目前为止），基本是“发电人”的时代，因为目前国内所有的电力市场无非是电力直接交易的变种，其区别最多是斗地主与炒地皮而已。而直接交易的规则和技术（假如有）都是来自于政府和电厂的一个很小的圈子。现货市场的推进可以视为电改的下半场，发电的市场和技术优势必将随着改革的深入推进而黯淡，电力的商品属性还原之后，电改的世界必将是谙熟系统运行和电力交易本质的“电网人“的主场。

　　“电网人”的核心竞争力。结尾谈谈在电网人所该具有的核心竞争力。前已述及，与电力系统相关的有两大关键技术：设备（制造）技术和系统（运行）技术，前者在厂家手里，后者在电网公司人手里。其实，所谓电网公司“系统运行”技术不一定仅限于稳定、运行方式、继电保护、调度控制等高大上领域，而存在于我们日常工作的每一个环节。要检验你是否拥有电网运行的核心竞争力，一个标志就是你和厂家研发人员是否能深入讨论技术核心，并且相互能有促进，能共同推进。电网公司人的核心竞争力不是编程序、设计电路。而是能提应用需求，能用科学和技术的方式定量描述这个需求，能让研发人员听懂这一需求，能与研发人员一起确定技术路线，能判别不同设计结果的优劣，能将新的产品融入进而优化现有工作机制，并在合适的时机，建立新的机制体系。

　　当前，电力系统正酝酿着巨大的变革，会衍生出许多与电力系统相关的行业、产业、部门。这些新的行业发起者可能不是搞电力的，经常是搞金融的、互联网的、投资的，但这些新的行业一定需要懂电力的。从数学模型层面看，售电、配网、能源互联网、能源管理等新行业有资金流、信息流等，也一定要有电力能量流，否则就成了无源之水、无本之木，这就是是我们的机会和用武之地。这些新行业对应的电网设备属性变化不大，改变的恰恰是其与传统电网不同的“系统”属性，如何构建新的运营体系，正是基于对这些新电网形态系统属性的认识把握。我想以下这句话是真理：新的行业对应的电网如果还按现有电网公司的运营模式肯定是活不了的。因此，必须要有创新。怎么创新，就是在电网的“系统”属性上创新，建立新的运营机制体系。

　　那么，在这场变革中电网公司人的角色是什么？只是一个技术打工者？还是通过新技术体系的建立推进这些新行业的成熟发展而成为这些行业的领导者，或者至少在金融和互联网大佬挥舞金元来袭之前确立好正确的行业技术路径以免被带歪？电网技术从业者的最高境界是：在厂家研发人员面前，我们代表电网用户（提需求、定标准）；在电网用户面前，我们代表厂家（懂研发技术路线，懂设备属性）；在互联网、金融人士面前，我们懂电网，告诉他们新电网形态的约束条件和优化目标；在新电网公司面前，我们懂互联网（可能也要懂金融），告诉他们如何利用“互联网+”提升电网运营效率，如何构建新的运营体系。最后这一点也是可以建模的，其本质就是通过“互联网+”的信息流促进电力能量流和金融资金流的优化。