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德國是(shi)最早進(jin)行(xing)能(neng)源(yuan)互(hu)聯網實踐探(tan)索的國家之一，其能(neng)源(yuan)互(hu)聯網發展側(ce)重(zhong)于通過對能(neng)源(yuan)系統全環節的數字化改造，促進(jin)可再生(sheng)能(neng)源(yuan)開發利用，進(jin)而推動能(neng)源(yuan)結構轉型(xing)和能(neng)效提升。

早在2008年，德國聯邦經濟及科技部即在《E-Energy以信(xin)息通信(xin)技術(shu)為基礎的(de)未來能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)統》項目手冊中，將(jiang)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯網(wang)描述為“能(neng)(neng)(neng)夠使電力(li)市場信(xin)息處理(li)、交互、支付更加迅捷方便，通過端(duan)到(dao)端(duan)的(de)數字網(wang)絡進行能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)基礎設(she)施的(de)智能(neng)(neng)(neng)監(jian)測(ce)、控制和管理(li)，連接能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)基礎設(she)施與(yu)電子化(hua)交易(yi)市場，推進能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)供應的(de)高(gao)效化(hua)、迅捷化(hua)與(yu)透明化(hua)”，并(bing)號召進行“能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯網(wang)(Internet of Energy)”系(xi)統理(li)念和整體思路研究。

在(zai)此理(li)念支撐(cheng)下，德國將建(jian)立含有高比例(li)可再生(sheng)能(neng)源的高效能(neng)源體系(xi)作為目標(biao)，通過(guo)對可再生(sheng)能(neng)源進(jin)行扶持、技(ji)術創新以及(ji)法律保障，不斷推進(jin)能(neng)源互聯網(wang)發展(zhan)。

（一）發展基礎

能源(yuan)系統清潔化轉型、能源(yuan)信(xin)息加速融合以及健(jian)全(quan)的能源(yuan)交(jiao)易(yi)市場是能源(yuan)互聯(lian)網發展的重要(yao)基礎性(xing)因素，以下從此三方(fang)面(mian)介(jie)紹德國(guo)的相關(guan)發展基礎。

1）能源系統轉型

德(de)國作為能(neng)(neng)源(yuan)消費大(da)國，石油和(he)天(tian)然氣資源(yuan)匱(kui)乏(fa)，需求長期依(yi)賴進口，對外依(yi)存度(du)保持在(zai)90%左右，其能(neng)(neng)源(yuan)安全壓(ya)力(li)(li)較(jiao)大(da)。煤(mei)炭資源(yuan)雖較(jiao)為豐富，但(dan)主要(yao)以低燃值、高污染的(de)褐煤(mei)為主，當(dang)前開(kai)采和(he)使(shi)用量(liang)仍然較(jiao)高。截(jie)至2018年，德(de)國仍有37%的(de)發(fa)電量(liang)來源(yuan)于煤(mei)炭，環保減排壓(ya)力(li)(li)較(jiao)大(da)。為此(ci)，德(de)國政府大(da)力(li)(li)推動(dong)以提升能(neng)(neng)效、充分利(li)用可再生能(neng)(neng)源(yuan)為要(yao)素的(de)能(neng)(neng)源(yuan)轉型(xing)，為能(neng)(neng)源(yuan)互聯網建(jian)設奠定了(le)基礎。

能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)應(ying)方面，可再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)占比持(chi)續提升。截至2018年(nian)，德國一次能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)應(ying)中非(fei)水可再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)占比達14.6%，較上(shang)年(nian)增長1.3個百分(fen)點，2013―2018五年(nian)間累計增長5.6個百分(fen)點。隨著碳排放限制和(he)棄(qi)核戰略的穩步(bu)實(shi)施，未來可再生(sheng)(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)占比將會進一步(bu)提升，能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)應(ying)體系日趨清潔(jie)低碳。

能源(yuan)消(xiao)費(fei)(fei)方面，形成了以石油(you)、天然(ran)氣(qi)(qi)、電(dian)(dian)能為(wei)主的多元消(xiao)費(fei)(fei)體系。截至(zhi)2017年(nian)，德國石油(you)、天然(ran)氣(qi)(qi)、電(dian)(dian)能占終端能源(yuan)消(xiao)費(fei)(fei)的比(bi)例分別為(wei)41.5%、24.4%和19.7%。交通電(dian)(dian)氣(qi)(qi)化水平(ping)不斷提升，電(dian)(dian)動(dong)(dong)汽(qi)(qi)車保有量(liang)快速增長。截至(zhi)2018年(nian)，德國電(dian)(dian)動(dong)(dong)汽(qi)(qi)車保有量(liang)達17.7萬輛(liang)，新(xin)增6.7萬輛(liang)，同比(bi)增長60.9%。

2）能源信息融合

德(de)(de)國(guo)高度重(zhong)視(shi)信(xin)(xin)息化、數字(zi)化建設(she)。2013年，德(de)(de)國(guo)提(ti)出“工業(ye)4.0”國(guo)家(jia)戰略(lve)，以信(xin)(xin)息物(wu)理系(xi)統(tong)(CyberPhsicalSystem，CPS)和物(wu)聯網(wang)(InternetofThings，IoT)為基(ji)礎技(ji)(ji)術(shu)架構，展望了(le)以信(xin)(xin)息技(ji)(ji)術(shu)為核心的智能(neng)化生產與“智能(neng)工廠”愿景。在(zai)此(ci)背景下，德(de)(de)國(guo)能(neng)源(yuan)系(xi)統(tong)也(ye)提(ti)出利用(yong)先進信(xin)(xin)息通信(xin)(xin)技(ji)(ji)術(shu)對能(neng)源(yuan)系(xi)統(tong)全環節進行數字(zi)化改造，能(neng)源(yuan)領域信(xin)(xin)息化建設(she)加快推進，為能(neng)源(yuan)與信(xin)(xin)息深度融合奠定(ding)了(le)基(ji)礎。

德國(guo)(guo)(guo)在數字化領(ling)域(yu)投資(zi)規(gui)模(mo)歐洲領(ling)先，重點支(zhi)持初(chu)創企(qi)業(ye)的(de)(de)各項(xiang)技術探索。截至2017年，德國(guo)(guo)(guo)在數字化領(ling)域(yu)的(de)(de)風險/私募股(gu)權投資(zi)總量達到35億美(mei)元，孵化了(le)大量能(neng)源數字化領(ling)域(yu)的(de)(de)優質初(chu)創企(qi)業(ye)。其(qi)中，德國(guo)(guo)(guo)能(neng)源行業(ye)典型初(chu)創企(qi)業(ye)主(zhu)營業(ye)務和投資(zi)規(gui)模(mo)如表1所示(shi)。

表1：德國能(neng)源行業數字化(hua)應用(yong)典型(xing)初創(chuang)企業

德國傳(chuan)統能(neng)源(yuan)商也在(zai)能(neng)源(yuan)數字化(hua)轉型(xing)方面(mian)進(jin)行了卓(zhuo)有成(cheng)效的探索(suo)。意(yi)昂（E.on）通過(guo)(guo)創新(xin)能(neng)源(yuan)服務，以數字化(hua)、信(xin)息化(hua)解決(jue)方案滿足客戶需求，其實踐涵蓋從能(neng)源(yuan)生(sheng)產、傳(chuan)輸至消費的完整鏈條。例如(ru)在(zai)可再生(sheng)能(neng)源(yuan)利用(yong)方面(mian)，通過(guo)(guo)Sun roof等線上工具，利用(yong)衛星(xing)和氣象(xiang)數據幫助客戶計算(suan)屋頂(ding)光伏(fu)發電潛力。

在能(neng)源網(wang)絡優化方面(mian)，旗下配網(wang)商Hanse Werk于(yu)(yu)2017年開發(fa)了基于(yu)(yu)人工智(zhi)能(neng)的中壓配電(dian)線路故障預警(jing)(jing)技術，結合電(dian)力(li)線路年限和類型、維護信息、天氣數據以(yi)及實(shi)時(shi)電(dian)網(wang)信息，通(tong)過(guo)全面(mian)的數據分析與(yu)自學習算(suan)法，能(neng)夠提前判斷出高(gao)風險故障點并告警(jing)(jing)。在客戶服務方面(mian)，以(yi)智(zhi)能(neng)電(dian)網(wang)與(yu)智(zhi)能(neng)電(dian)表為(wei)基礎，通(tong)過(guo)E.ONPlus與(yu)美國科技巨頭(tou)微軟合作，加(jia)強(qiang)控(kong)制終端與(yu)光伏電(dian)板、儲能(neng)、充(chong)電(dian)樁、智(zhi)能(neng)電(dian)燈、智(zhi)能(neng)制冷/加(jia)熱(re)等應用的融合，向居民客戶提供智(zhi)慧家居服務。

3）能源市場建設

德(de)國能(neng)源市場體系較(jiao)為(wei)完善，電力和天(tian)然(ran)氣(qi)市場交易機(ji)制、監管(guan)體系比較(jiao)成(cheng)熟，交易量在歐盟(meng)國家中位居(ju)前列，為(wei)能(neng)源互(hu)聯網多能(neng)源市場交易建(jian)設奠定了基礎(chu)。

位于(yu)萊比錫的(de)(de)歐洲能源交(jiao)易(yi)所（EuropeanEnergyExchange,EEX)是(shi)德(de)國(guo)乃至中西歐影響最廣泛的(de)(de)電力(li)交(jiao)易(yi)市(shi)場(chang)，以(yi)公(gong)平、透明的(de)(de)定價為(wei)各類(lei)市(shi)場(chang)參與者提供服務。德(de)國(guo)聯邦網(wang)(wang)絡(luo)局（Bundesnetzagentur)作為(wei)電力(li)市(shi)場(chang)監(jian)管機構(gou)，主要是(shi)保障輸配電網(wang)(wang)向(xiang)所有市(shi)場(chang)主體無歧視公(gong)平開(kai)放和電力(li)供應方面的(de)(de)競爭(zheng)，確保德(de)國(guo)的(de)(de)電力(li)供應安(an)全(quan)、可靠(kao)、高(gao)質(zhi)量(liang)。

德國(guo)天(tian)然(ran)氣市場結(jie)構(gou)較為(wei)(wei)復雜(za)。下(xia)(xia)游(you)(you)城(cheng)市配氣公(gong)司(si)大多數歸當地(di)政(zheng)府(fu)所有，并由當地(di)政(zheng)府(fu)組織運(yun)營，約有700家公(gong)司(si)負(fu)責(ze)為(wei)(wei)城(cheng)市居民和(he)部分(fen)中小(xiao)型(xing)工業(ye)用戶供(gong)氣。中游(you)(you)區域輸氣公(gong)司(si)管(guan)(guan)網一般(ban)分(fen)布于(yu)某個(ge)州(zhou)內或(huo)者(zhe)幾個(ge)州(zhou)的(de)部分(fen)地(di)區，可靈活地(di)進(jin)行(xing)(xing)天(tian)然(ran)氣貿易。位(wei)于(yu)上游(you)(you)的(de)公(gong)司(si)則負(fu)責(ze)進(jin)口或(huo)生(sheng)產天(tian)然(ran)氣，供(gong)給中下(xia)(xia)游(you)(you)公(gong)司(si)或(huo)直接為(wei)(wei)大型(xing)城(cheng)市和(he)特(te)大型(xing)工業(ye)用戶供(gong)氣。在監管(guan)(guan)方面，德國(guo)聯邦卡特(te)爾(er)局(ju)（Bundeskartellamt），又稱(cheng)企(qi)業(ye)聯合管(guan)(guan)理(li)局(ju)，負(fu)責(ze)在聯邦政(zheng)府(fu)頒布的(de)競爭法令框(kuang)架內對(dui)天(tian)然(ran)氣公(gong)司(si)之(zhi)間的(de)競爭進(jin)行(xing)(xing)監管(guan)(guan)，避(bi)免壟斷發(fa)生(sheng)。

（二）政策支持

德(de)(de)國政(zheng)府(fu)相繼出臺了大量(liang)政(zheng)策(ce)(ce)法規引導社(she)會各界聚焦可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源開發利用、能(neng)(neng)效提(ti)升等領域（如表2所示），這也為能(neng)(neng)源互聯(lian)網的(de)(de)發展提(ti)供了政(zheng)策(ce)(ce)支(zhi)持(chi)。通過目標導向(xiang)類政(zheng)策(ce)(ce)，德(de)(de)國為能(neng)(neng)源發展設定了階(jie)段(duan)目標，規劃(hua)了技術(shu)路徑。例如2010年德(de)(de)國聯(lian)邦經濟與(yu)技術(shu)部公布的(de)(de)《能(neng)(neng)源戰略2050》，從總(zong)體(ti)上(shang)明(ming)確了德(de)(de)國未來40年能(neng)(neng)源轉(zhuan)型的(de)(de)行動(dong)路徑，提(ti)出了可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源利用、能(neng)(neng)效提(ti)升等9個具體(ti)行動(dong)領域。

同時(shi)，德國(guo)通過一系列財政激(ji)勵政策(ce)對相(xiang)關領域給予了經濟補貼、稅費減免等支(zhi)持。例(li)如2000年制定的(de)(de)《可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源法(fa)》，明(ming)確(que)提出了對可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源上網電價進行(xing)補貼，以(yi)推(tui)動可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源發電快速發展(zhan)(zhan)。此后，德國(guo)還(huan)結(jie)合其可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源利用(yong)現狀(zhuang)，多(duo)次修(xiu)訂(ding)《可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源法(fa)》，在鼓勵可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源發展(zhan)(zhan)方面(mian)建立了一整套完善(shan)的(de)(de)法(fa)律(lv)法(fa)規體系。

表2：德國(guo)能源互聯(lian)網(wang)發展相關政策(ce)

（三）典型實踐

在政府部門(men)引導(dao)下，德國分階段(duan)開展(zhan)了(le)兩個(ge)批次(ci)的(de)系(xi)列示范(fan)(fan)項目，對能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網進行(xing)了(le)初步(bu)探索和(he)試驗示范(fan)(fan)。其中，2008年(nian)啟(qi)動的(de)E-energy項目，從(cong)市場、技術、系(xi)統(tong)層(ceng)面全方位(wei)探索了(le)信息(xi)通(tong)信技術推動不同(tong)能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)之間耦(ou)合、互聯、交易的(de)潛力(li)和(he)實現方式(shi)。2012年(nian)啟(qi)動的(de)C-sells項目隸屬于“智慧能(neng)源(yuan)(yuan)——能(neng)源(yuan)(yuan)數字化(hua)轉型(xing)(xing)”展(zhan)示計劃（SINTEG），致力(li)于打(da)造小(xiao)型(xing)(xing)的(de)數字化(hua)能(neng)源(yuan)(yuan)互聯系(xi)統(tong)，實現區(qu)域(yu)內的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)產消微(wei)平(ping)衡和(he)優(you)化(hua)。

1）E-Energy系列示范項目

E-Energy是德國聯邦經濟技(ji)術(shu)部（BMWi）發起的(de)能源(yuan)互聯網創(chuang)新計劃，綜合地區能源(yuan)結構特點(dian)、經濟發展(zhan)特點(dian)、能源(yuan)消費模式、基(ji)礎(chu)支撐平臺等多維(wei)因素，選取了(le)6個(ge)具體試點(dian)項(xiang)目，主要研究(jiu)內(nei)容如表3所示。

表3：德國E-Energy項目主要研究(jiu)內容

綜合考(kao)量上述6個子項目(mu)的(de)基本(ben)特征，可以看出E-energy是德國在(zai)能(neng)(neng)源(yuan)互聯網背景下進(jin)行的(de)一次能(neng)(neng)源(yuan)與信息(xi)技(ji)術(shu)融(rong)合發展的(de)卓有(you)成效的(de)探索。通過先(xian)進(jin)信息(xi)通信技(ji)術(shu)，構建出需(xu)求側資源(yuan)、能(neng)(neng)源(yuan)市場(chang)等幾(ji)個關(guan)鍵(jian)元素協調(diao)互動，促進(jin)可再生能(neng)(neng)源(yuan)可靠(kao)消(xiao)納的(de)關(guan)鍵(jian)應用場(chang)景。

2）C-sells項目

C-sells項目(mu)選(xuan)址在德國(guo)南部的巴伐(fa)利亞州、巴登(deng)—符騰堡州和黑(hei)森(sen)州，覆蓋了(le)德國(guo)重要的工業負荷中心(xin)如斯圖加特、萊茵—內卡區域、大慕(mu)尼黑(hei)地區，涵(han)蓋2602個城鎮，3000萬人口，80萬個能(neng)源(yuan)(yuan)用戶。C-sells項目(mu)通過數字(zi)基(ji)礎(chu)設(she)施連接大量智(zhi)能(neng)樓宇、社(she)區、城市，形成多(duo)能(neng)流耦合規(gui)劃和控制的“細(xi)胞”單元，在此基(ji)礎(chu)上構建區域優化的蜂窩能(neng)源(yuan)(yuan)互(hu)聯系(xi)統。

C-sells項目實現了(le)單個“細(xi)胞(bao)”的能源(yuan)信息融合調度(du)。一個細(xi)胞(bao)結構的基本功能是為位于(yu)其中的用戶供應能源(yuan)，該(gai)結構可以(yi)通過(guo)分布式(shi)能源(yuan)、生產者(zhe)與消(xiao)費者(zhe)之間的互動，將能源(yuan)網絡整體劃分為“細(xi)胞(bao)”進行治理，有助于(yu)應對電(dian)網日益增長的復雜性(xing)。

將來(lai)還需(xu)要進一步開發供能(neng)系(xi)統的(de)(de)(de)靈活(huo)性，例如通(tong)過能(neng)源(yuan)和信息基礎設(she)施將不(bu)同基礎元素連接(jie)起來(lai)，保證信息和能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)流動互通(tong)，并通(tong)過電、熱、冷等多能(neng)互補實現(xian)細胞結構內(nei)的(de)(de)(de)局部優化。C-sells采用使能(neng)源(yuan)系(xi)統更加靈活(huo)的(de)(de)(de)蜂窩組(zu)網(wang)方式，實現(xian)能(neng)量互濟(ji)和綜合優化，提升整體運(yun)行(xing)效率。

（四）總結與啟示

1）現狀總結

總體來看(kan)，德國能(neng)源互聯(lian)網發展(zhan)具有以下特點：

一(yi)是(shi)發展動(dong)因(yin)上，德國受化石能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)匱乏、核能(neng)角色弱化、減排目標壓力大等多重因(yin)素(su)(su)影響，對可再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)利用、能(neng)效提升需求迫切(qie)，德國政(zheng)府(fu)提出大力推(tui)動(dong)以“能(neng)效優先、可再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)開發利用、跨領(ling)域耦合”為三大要素(su)(su)的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)轉型，建設(she)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)互(hu)聯網是(shi)其推(tui)動(dong)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)轉型的(de)關鍵著力點(dian)。

二(er)是(shi)發(fa)展方向(xiang)上，德(de)國結合(he)其“工業4.0”發(fa)展戰略和自身數字(zi)化(hua)產業發(fa)展優勢，在能源(yuan)(yuan)互聯網建設過程中側(ce)重于推動能源(yuan)(yuan)數字(zi)化(hua)發(fa)展，利(li)用先進(jin)信息(xi)技(ji)術對能源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)進(jin)行全(quan)環節改造，通過能源(yuan)(yuan)信息(xi)深度融合(he)來推動能源(yuan)(yuan)系(xi)統(tong)向(xiang)著清(qing)潔化(hua)、智能化(hua)、高效化(hua)的方向(xiang)發(fa)展。

三是實踐探索上，通(tong)過E-enegy、C-sells等一系(xi)列示(shi)范項目對(dui)能源(yuan)信息融(rong)合應用(yong)、新型能源(yuan)市(shi)場(chang)機制(zhi)等關鍵要素進行了(le)探索，并(bing)組成系(xi)列項目以形成規模化示(shi)范效(xiao)應，同時(shi)在項目實施中大膽創新，提(ti)出了(le)細胞電網(wang)、區域(yu)蜂窩能源(yuan)系(xi)統等創新理念。

2）經驗啟示

一是雖未形成明確的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯網發(fa)展(zhan)模式，但(dan)基(ji)于自(zi)身(shen)國(guo)情和(he)(he)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)系統(tong)特點進行了針對性的探索。德國(guo)油、氣等化(hua)石資源(yuan)(yuan)匱乏(fa)，發(fa)展(zhan)可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)、提升能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)效率需(xu)求迫切，其結合(he)自(zi)身(shen)數字化(hua)技(ji)術和(he)(he)產(chan)業優勢，以提升可(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消納、促進能(neng)(neng)效提升等為目標，推動能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)信息融合(he)、數字化(hua)電(dian)網等能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯網關鍵要素的針對性探索。

二是(shi)數字(zi)化技(ji)術(shu)(shu)成(cheng)為德(de)國推(tui)動能源轉型和(he)未來(lai)賦能能源互(hu)聯(lian)網建(jian)設(she)的(de)主要驅動力。德(de)國充(chong)分把握(wo)本(ben)國“工業4.0”戰略契機，大力推(tui)進數字(zi)化技(ji)術(shu)(shu)在能源領域的(de)推(tui)廣(guang)和(he)應用，相(xiang)關(guan)投資規模(mo)位列歐(ou)洲前(qian)列，以E-energy為代表著重實踐了能源信(xin)息(xi)融(rong)合(he)相(xiang)關(guan)技(ji)術(shu)(shu)，取得了良好的(de)成(cheng)效。

三是打造出具有(you)世界影(ying)響(xiang)力的(de)能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網(wang)示(shi)范(fan)(fan)項目，對(dui)(dui)能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網(wang)關鍵元(yuan)素和重點領域(yu)的(de)進(jin)行(xing)了良好的(de)試點示(shi)范(fan)(fan)。德國對(dui)(dui)于能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網(wang)相關示(shi)范(fan)(fan)項目的(de)推(tui)進(jin)具有(you)詳細(xi)的(de)規劃，并注(zhu)重對(dui)(dui)能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網(wang)構建(jian)的(de)關鍵要素，以(yi)“分區遴選，各有(you)側重”的(de)方式(shi)進(jin)行(xing)全面的(de)試點，如其E-energy示(shi)范(fan)(fan)項目在(zai)全國篩選出六個地區，組成系列化示(shi)范(fan)(fan)，獲得了良好的(de)示(shi)范(fan)(fan)效(xiao)應。