“互联网+电网”将给能源结构一个什么样的未来？-北极星输配电网

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我们可以从信息层面和物理层面两个维度来理解能源互联网。从信息层面来理解，能源互联网可以简单地看成是信息互联网在能源中的应用，意指用于能源的信息互联网，但这种理解是非常片面的。从物理层面来看，各种能源网络如电网、天然气管网、热力管网乃至使用能源的用能设备，均可以构成一个统一的物理网络。但这个物理网络在缺少信息互联网支撑的情况下，很难以做到清洁能源利用的最大化、能效的最优化和用能的节约化。因此，能源互联网是由信息互联网和能源物理网高度融合的统一整体，具有绿色、智能、高效以及各种能源资源和用户互动互补的特征。

应该说能源互联网不仅是一种新的能源体系技术形态，也代表一种新的思维模式和新的体制机制及运行模式。依靠能源互联网技术，可以大大降低（甚至消除）因可再生能源发电的波动性对电网安全稳定运行带来的影响，并在保障可再生能源发电优先上网的情况下实现电网运行的全局性优化。可以说，可再生能源（包括分布式可再生能源）规模并网消纳，既是能源互联网发展的核心目标，也是能源互联网发展的必要条件。

可以预见，未来能源中起主导作用的将是可再生能源。可再生能源最为显著不同于传统能源的特点在于其波动性，其输出功率是变幻莫测的，而电力用户的用电需求也是变幻莫测的。因此，简单地来说，未来电网的作用就是将前者的输出变成后者的输入。如此看来，未来电网的发展问题，就是如何将上述前者的输出变成后者的输入问题，这既是其发展的动力，也是其发展的目标。未来电网需要从全局优化运行的角度对所有电源和电力用户进行协调和控制，并保障电网的安全稳定性可靠性。为达到这个目的，就需要在进一步提升电网物理设施的基础上，引入信息互联网技术。这是“互联网+电网”未来发展的第一个方面。

此外，可再生能源丰富的地区往往远离负荷中心，因此仍然需要发展远距离输电技术，同时可再生能源具有广域时空互补性，通过建设一个覆盖广域范围的互联电网，也可以有效利用时空互补性，从而大幅度降低对储能设备的需求量，并降低电网运行控制的复杂性。因此，互联大电网的发展仍然是必要的。其次，可再生能源具有分散性，维持需要在电力用户端发展就地利用的分布式可再生能源技术及其相适应的微电网技术。由此可见，未来电网将在继续发展大电网的同时，也并行发展微电网，而电力用户将从过去的纯粹电力需求方，变成既是需求方同时也是电力供应方。上述电网结构上的重大变化，也离不开信息互联网的支撑。这是“互联网+电网”未来发展的第二个方面。

“互联网+电网”将大大促进可再生能源发电的规模化发展，并将彻底改变现在的能源结构，而跨国能源贸易，也将由化石能源通过管道和交通工具输送的贸易模式，变成通过跨国电网输送电力的模式。我国可再生能源资源丰富，可以完全满足我国能源自身需求，并可以向外输送。“互联网+电网”的发展，可以将我国由能源对外依存度较高的国家，变成能源基本独立自主甚至能源出口的国家。这将是具有划时代意义的重大能源发展史事件。

实现整个能源体系的智能化，不仅需要在信息层面上下功夫，如先进传感器及传感器网络、先进通讯、大数据、先进计算和仿真技术等；也需要在物理层面上下功夫，如先进材料、新型能源装备以及传统能源装备的智能化升级改造、新型的能源网络架构等。如果把能源互联网比喻成为一个人的话，那么物理层面的建设相当于保障这个人具有强健的体魄，而信息层面的建设就是要保障这个人具有更高尚的人格、敏锐的感知能力、强大的学习能力、睿智的决策控制能力。只有物理层面和信息层面都强大了，能源互联网才是智能的。其中，智慧用能只是能源互联网的功能之一，所谓智慧用能新模式，即在能源用户兼顾用能需求、舒适度、高效节能、响应能源网络的需求和尽可能采用清洁能源的前提条件下，通过在用能设备中嵌入智能设备和控制软件，并通过能源互联网与用能设备的协调，所形成的更加科学理性的用能模式。

困难和挑战主要来自两个方面，一是思想和观念上的解放，即让公众更好地理解、适应和自觉接受能源生产和能源消费的新模式，二是进一步推动技术创新和突破，使得新模式的运营不至于引起高额的成本和安全隐患。其中，围绕第一方面需要做好科普和宣传工作，围绕第二方面，需要重点在能源新材料及器件、新型高效能量转换装备和储能装备、能量流的灵活控制装备、能源互联网信息安全等方面加强攻关。

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