尹海涛：“自家发电自己用”的时代真的要来了吗？-教授观点-上海交通大学中银科技金融学院

自古以来，能源问题一直是人类社会发展的关键，从钻木取火开始，人类就不断利用技术革新，把自己可以掌控的能源迭代升级，从简单燃烧生物质材料等原始自然能源到可控利用蒸汽、电气革命，每一次能源升级都是人类文明螺旋式发展史上的拐点，足见其地位之高。聚焦能源行业的新发展，上海交大安泰经管学院副院长、交大安泰智慧能源行业社群班责任教授尹海涛在安泰视界第21期上，分享了他对新能源与新型电力系统发展的观点。全文3700字，约11分钟今天我们经常听到非常流行的概念，譬如能源互联、能源互联网，这些概念指的是什么？为什么我们在现在会有这样的概念？这样的概念对我们的社会、对我们的能源供给、对我们每一个人的生活有什么样的影响？我们既然讲新型电力系统，首先要从传统电力系统开始。

传统的电力系统有什么特征？

（1）供需的瞬时平衡：电力产品区别于其他的产品有一个非常不同的特征，就是没有库存（Inventory）。也就是说，现在需要多少电，就发出多少电，可以做到实时平衡的状态。

（2）集中式生产：在过去十年、二十年里，我们建设了很多火电，这些火电厂有两个特征。第一，规模越来越大。规模大的电厂的效率比较高，经济成本比较低，对环境的污染也比较小。第二，大电厂大多是建设在能源资源禀赋比较好的地方。在中国，就是在西部和北部盛产煤炭的地方。

（3）长距离运输：中国大部分的生产活动，还有大部分的人都集中在东部和南部的沿海地区，这就意味着我们在西部和北部发的电，要通过特高压长距离的运输到真正需要电力的地方。 传统的电力系统之所以能够做到集中式生产、长距离运输，之所以能够做到供需的瞬时平衡，实际上是因为在这两个方面做得比较好：第一，供给可控。第二，需求能够预测。

新型的电力系统是什么？

（1）新型电力系统产生的背景

2020年9月22日，习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上提出了在2060年实现碳中和。欧盟实际上在1990年就实现了碳达峰，按照欧盟的规划要到2050年实现碳中和。按照现在的规划2030年我们会达到碳达峰，2060年碳中和，中间只有30年的时间。也就是说，我们要用西方国家一半的时间达成这样的目标。

为什么我们会提出这样雄心勃勃的目标？主要有两个原因。

原因一：全球变暖是由于碳排放的增加导致的。根据现在的气侯模拟模型，如果格陵兰岛的冰川全部融化的话，海平面就会上升，那我们沿海很多地区都会处在海平面以下，而中国最富饶、人口最稠密的地区就是在东部和南部的沿海地区，这样的经济冲击是我们不能够承受的，所以我们必须在这个时间点上要大踏步向碳中和迈进的原因。

原因二：能源安全问题。我们国家其实是资源并不丰裕的国家，在今天，我们石油的国际的依存度已经达到70%-80%，天然气的国际依存度40%-50%，所以碳中和是非常好的抓手，推动我们国家实现能源的转型，从能源越来越依赖国际市场转为能源的独立自主，这是我们必须做碳中和的原因。

所以我们必须要做一件事情，正如习近平总书记在中央财经委员会第9次会议上提出的：我们必须要构建以新能源为主体的新型电力系统。

（2）新型电力系统的特征

① 新能源为主体：现在我们在电力结构中70%的电来自于煤炭，10%来自于新能源，也就是我们所说的风能和太阳能。按照规划到2050年左右，我们的新能源风能和光能要占到全部发电量的70%左右，而与此同时，煤电要下降到10%左右。

② 分布式能源：11月10日，中国和美国在联合国气候变化格拉斯哥大会期间发布了《联合宣言》，其中非常重要的一条，就是鼓励整合太阳能储能和其他更接近电力使用端的清洁能源解决方案的分布式能源的政策或者技术。这里的一个关键词是“更接近电力使用端”，另外一个关键词是“分布式能源”。也就是我提的新型电力系统的第二个特征，分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式。

③ 多利益主体：我们关注到杜祥琬院士在去年中国能源研究会2020年的年会上提出一个概念“产销者”，产销者是什么？它不仅仅是电力的消费者，也是电力的生产者。像我们现在每一个人就是电力的消费者，在未来我们不仅消费电力，同时我也生产电力，为什么？因为我的房顶上就有光伏板，我的光伏板除了满足自己的使用，还可以供给电力给别人。譬如说，给我邻居的电动汽车充电的话，我作为利益主体自然有利益诉求，我家的光伏发电给你充电，这就涉及到市场的解决方案，就会出现多利益主体博弈的问题。

新型的电力系统带来的挑战——供需两方的预测变得越来越困难

传统的电力系统能够做到供需两方的可预测性和确定性。在未来如果我们是新能源为主体，以分布式能源为特征的，有更多的利益主体参与的一个新型电力系统的话，供需两方的预测变得越来越困难。

光伏作为电力的供给方，预测是非常难的。换句话说，它是靠天吃饭，并不是每天太阳光都非常的强烈，总有刮风下雨阴天的时候。也就是说，这种预测变得越来越困难。今年我们国家推广的一项措施，就能源局推广的整县屋顶式、分布式光伏的试点工作，目前我们已经有700多个县进行布点。我们全国也就3000个县左右，也就是说全国1/4左右的县都参加了这个试点，所有参加试点的区域要保证党政机关的建筑屋顶50%的面积装上光伏；学校40%；工商业的屋顶30%；农村20%。同时这些无论是党政机关、工商业、农村、学校，这都是电力的需求侧，如果在电力的需求侧同时也有很多的电力生产起来，这就使得电力的需求变得不稳定。

新型电力系统的稳定运行的方式——能源互联

应对电力系统稳定运行的挑战，我们要拥抱能源互联时代的到来。什么是能源互联？在未来的时候，我们各个能源供给方和能源需求方都是通过一个网络联接在一起。在未来的时候，甚至会出现很多的虚拟电厂，虚拟电厂是什么概念？我没有电厂，我就是一个公司，只不过我拥有了一些网络控制的能力、信息处理的能力。

比如说我可能租用储能的设备，然后我就在电网上去观察，在电便宜的时候，我就把电储存到我的储能系统里去。在电贵的时候，我再把我储能系统里的电释放出来。所以未来能源的互联网就扮演着中介的角色，它其实没有电厂，但是它具有调控电力输配的能力。也就是说，实现发电、输电、配电和用电这四个环节的互联互通，能够做到顺势的优化。

我们现在需要做什么？

（1）技术变革

第一，光伏技术的发展。技术是推动整个电力系统升级变化的关键，在过去二三十年里，我们看到光伏技术的发展是翻天覆地，如果在十年前光伏的度电成本要远远高于煤电的成本，但是今天光伏的成本已经远远低于煤电的成本。未来的话，光伏能源转化效率要进一步提高，而且形式要更加多样，在未来可能不仅仅是屋顶上装满光伏，甚至玻璃上都是贴满了薄膜可以用来发电，所以我们利用阳光进行能源供给的能力会越来越高，这使得我们利用分布式能源的方式实现寓电于民、自给自足成为可能。

第二，储能技术的发展。关于储能，我们看到具有商业化曙光的方式有两个：电化学储能（大电池）和氢储能。但是这两种方式都面临很大的挑战，电化学储能存在安全问题，但是另外一个最为关键的问题是电池回收利用问题，迄今为止我们并没有很好的解决电池回收的产业链，没有一个可行的商业模式出现。同时电池依赖的重金属的材料的价格不断上升，未来的成本问题和未来的电池回收问题，也就是环保的问题，都会成为阻碍电化学储能发展的绊脚石。氢储能也面临着安全问题，并且由安全问题带出来的氢能的储藏和运输问题。所以这两种主流的储能模式，目前都有许多的挑战。未来必须实现储能技术的大变革，要发展出既有经济性，同时又安全的储能方式。

第三，基于大数据的智能决策。在电商迅速发展的今天，在大数据处理和收集能力迅速发展的今天，我相信未来能够出现更多的技术，让我们的决策做得更加的迅速。也就是说，让千千万万电力的产销者，即是生产者和消费者，能够在电力的供给和需求上做出瞬时的匹配，这是技术上的变革。

（2）组织变革

未来的能源互联时代不仅仅要求我们在技术上实现质的突破，同时在组织上也要实现翻天覆地的变化。在传统的电力系统，我们有发电厂，发电厂卖给电网，电网再通过地方的电力公司、电业局卖到千家万户。在未来的情况下，这种生产者和消费者的界限已经变得越来越模糊，如果是一个虚拟电厂的概念，它所做的工作只是提供一个平台，就是我们所说的平台经济。在这个平台上有很多电力供给者的接入，也有很多电力消费者接入。那这个平台的作用就是要使这些电力的供给和需求之间瞬时以最经济又最快的方式做出匹配。

（3）政策变革

多数的多元化的利益主体会在能源互联的时代扮演着既是消费者、又是生产者的角色，那就需要我们在政策上要求这种电力的交易，变得更加市场化，更加瞬时实现。在新型电力系统中，供给和需求必须做到瞬时的匹配，供给和需求的预测会变得越来越困难，所以在这样的系统中，我们要求电力价格的变化也必须迅速，而且能够按照我的发电成本和对电力的可支付意愿做出瞬时的调整。

所以这要求我们在政策上实现更大步伐的变革，现在我们已经看到了这种趋势，近期的文件已经表明100%的发电侧的市场和100%的工商业侧的市场都要进入到电力市场来。

我们其实生活在一个非常令人兴奋的时代，因为在未来的三四十年里，在碳中和趋势的推动下，未来的能源时代一定会发生翻天覆地的变化。30年之后的能源互联电力的市场跟今天的电力市场会截然不同。期盼着关心能源行业的同学、朋友一起努力，在这样的时代既能够发掘我们的商业机遇，同时也能够促进电力系统转型的顺利完成。如果我们能让电力系统的转型，能够完成得更顺利、少犯错误，也就尽到我们最大的社会责任。

（本文根据安泰尹海涛教授直播内容整理而成）