【深度重磅】能源互联网呼之欲出 政界学界权威专家齐论能源发展

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能源互联网的基本内涵、外延拓展及功能特征

能源革命与“互联网+”深度融合的产物——能源互联网，是互联网技术全方位渗透能源领域、能源产业主动融合互联网技术的结果，相比目前已开展的智能电网，具有更广泛的内涵与外延、更复杂的框架与构件、更突出的功能与特征。

2.1 能源互联网的基本内涵

2004年，英国《经济学人》杂志刊发了名为《Building the Energy Internet》的文章，是目前正式提出这一观点的最早文献。2008年，美国记者托马斯˙弗里德曼在其《世界又热又平又挤》一书中对能源互联网进行了介绍，这是经济学层面对能源互联网的最初探索。美国学者杰里米˙里夫金在2011年出版的《第三次工业革命》一书中，认为能源互联网主要是利用互联网技术实现广域内的电源、储能设备与负荷的协调，最终目的是实现由集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用的转变。国内学者薛禹胜认为，能源互联网是由物理系统，即电网、气网、热力网、交通网等构成的综合能源网。余贻鑫认为，能源互联网和我们已论及的智能电网的基本理念是一致的，内容也找不出原则性的不同。曹军威则认为，如果说电网智能化还是在传统电网架构上通过信息化和智能化的手段，解决设备利用率、安全可靠性、电能质量以及可再生能源接入等问题，能源互联网的根本不同在于采用互联网理念、方法和技术实现能源基础设施架构本身的重大变革，使得能量的开放互联与交换分享可以跟互联网信息分享一样便捷。

通过与智能电网的比较，可以更好地把握能源互联网的内涵。能源互联网与智能电网在自愈、消费者积极参与、系统运行效率最优化、容纳多种发电形式以及储能等新技术、新业态等方面比较相似。然而，智能电网只涉及信息与电力系统，能源互联网还涵盖了交通系统、石油系统、天然气系统、供热系统等等;智能电网只涉及电能传输与利用形式，能源互联网还包括热能、化学能等多种形式的传输、转化、使用;智能电网一般不涉及大规模输电网，主要是基于配电网、分布式、用户侧，实施电力系统的智能化管理和运行，能源互联网采用互联网理念、方法和技术实现能源基础设施架构本身的重大变革，实现能源生产、消费、传输的综合分析、协调。因此，能源互联网属于上层大范围的概念，包括内部和外部的互联，而智能电网是属于大框架下的下层概念，是电力闭环里的互联。能源互联网包括智能电网、更离不开智能电网，能源互联网为智能电网进一步发展提供了方向。

本文认为，能源互联网是信息网络、能量网络和能源网络的高度整合，以电力网络为枢纽平台，以可再生能源和分布式能源接入为主要任务，以互联网技术为实现工具，通过能源调节系统对可再生能源和分布式能源基础设施实施广域优化协调，实现冷、热、气、水、电等多种能源形式优化互补，提高能源使用效率，实现信息、能量和能源三者之间双向流动共享。

各发达国家基于各自的认识，已经分别对能源互联网做出了自己的实践探索。德国于2008年在智能电网的基础上进行了E-Energy技术创新促进计划，成为能源互联网实践探索最早的国家，力图充分利用信息和通讯技术，在整个能源供应体系中实现数字化互联及计算机控制和监测，以解决未来以分布式能源供应为主的电力系统面临的新问题，从配网到循环电网打造一个全新的能源网络。美国也于2008年建立了未来可再生能源传输与管理系统(FREEDM)，希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统，以分布对等的系统控制与交互，在未来配电网层面实现能源互联网，通过云计算和大数据实现智能分析。瑞士未来能源网络远景项目与能源互联，侧重于不同能源形式的融合，最终实现电能、热能、化学能联合输送和使用。日本数字电网联盟提出了基于“电力路由器”的能源互联网，着重于发展数字电网体制，形成互联网技术和能源网络深度融合。

2.2能源互联网的外延拓展

能源互联网的外延不断拓展，自然延伸到智慧城市、智慧交通、智慧制造、智慧建筑、智慧家居等多种领域。能源互联网能够充分保障智慧城市。如通过物联网基础设施、云计算数据中心、地理空间监测设备等信息技术和通信技术手段，感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，同时自动设置最优化的节能方案，综合调节城市中各种能源消费主体，对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应，实现城市智慧管理和运行，进而为城市居民创造更美好的生活，促进城市的和谐发展、可持续运营。

能源互联网能够有效保障智慧交通。如根据汽车物联网和大数据，计算交通信号灯的最佳设置距离，以达到让汽车少耗油的目的。电动汽车是交通运输系统电气化转型的重要手段，作为一种分布式储能设备，能源互联网能够为其提供更为完善且具有较强通用性的基础设施，使之能够与电力系统更好地对接，从而优化系统运行，提高交通运输系统以及整个经济社会的低碳化水平。

能源互联网还能以气、风、水、电、油等能源介质为监测对象，为企业建立一个能源管控平台，对其生产用能进行实时采集、计算分析和集中调度管理，解决重点用能企业的能源监测计量、用能控制及预测等问题，实现对能源的全方位监控和管理，达到供需平衡和节能环保的智慧生产;能源互联网能够对建筑物内的电能、液体介质能源、气体介质能源等进行实时监测、数据采集与存储、数据统计与分析等，实现家居用能的精细化管理，实现智能家居和建筑节能。

2.3 能源互联网的功能特征

能源互联网将使用先进的传感器、控制和软件应用系统，将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成能源互联网的“物联基础”，智能发电、用电、储电设备最终都将接入网络，借助信息流，形成自我对话。能源互联网的框架多维交织，从主体看，能源互联网有能源生产主体、能源消费主体、能源传输主体，即传统能源的生产方、使用方、调配输送方。生产主体有一次能源、二次能源，有集中式能源、分布式能源，有化石能源与非化石能源。从客体看，能源互联网借助信息网、能量网、能源网，生产和传输信息流、能量流、能源流。从组件层次看，能源互联网包含了设施、技术、数据、应用、用户、制度六大组件层。最基础的设施组件层，包括能源生产、传输、储存装置和各种负载;其上是关键技术应用层，包括能量接口、能量转化、能量传输、能量存储、能量平衡、能量安全等;接着是数据传输层，包括通信协议、接口标准、组网规约等;往上是应用分析层，包括信息采集、能量调节、质量监测等;再往上是用户参与层，包括能量使用、智能交互、数据应用等;最上的是制度保障层，包括法规、政策、规则、标准的制定等。

能源互联网同时具有能源产业和互联网产业的特征，集成信息流、能量流、能源流(物流)，实现“三流合一”。信息流主要借助互联网，能量流主要依靠电力网与热能网，能源流借力于线下的油气管网和传统的交通运输物流网来实现。基于互联网技术的大数据、云计算，将能源与能量的生产、转换、存储、输送、使用等能源产业链的众多节点互联起来，能源互联网将实现信息流、能量流和能源流的自由接入、实时流动、即时交换与动态共享，智能生产、存储、调配、消费，达到信息网、能量网、能源网的“三网合一”，在满足清洁、安全、经济、高效、持续的能源要求的前提下，形成一个以信息流通为最大优势，实时交流、即时反应的信息网络;以电为主、多能转换的能量网络;广泛联接、流通不息的能源网络。

能源互联网的每个主体都是平等、自治的信息中心与能量、能源中心，自由上传与获取信息、能量与能源，自发地成为信息、能量与能源的制造者与享有者，原本孤立、静止的信息、能量与能源打破了空间与时间的限制，实现了循环畅通、实时流动、人人参与、人人享有。同时，能源互联网把供需结合为一体，把供给端与需求端汇聚在一个平台上，既保证充分供给，又合理优化需求，使供给和需求处在最佳平衡点上，各个节点既是能源生产者也是能源消费者，实现产消一体、效率最优。

能源互联网的功能具有以下六大特征：

分布性。煤炭、石油、天然气、水电、核电、可再生能源等等各种能源品种，为了得到最大效率的使用，都需要建立生产、收集、转换、存储和使用的网络，这些能源网络作为能源互联网的一个个局域网，分布范围广泛，规模大小不一，但从较大范围看，都构成能源互联网的一个节点。

互联性。各种范围的各个分布式能源网络，并不能全部保证自给自足，需要相互联接才能进行能量交换，满足能量供需平衡。能源互联网除了满足各类能源接入要求外，更主要是将分散的能源网络互联起来，实现能量交换，充分体现人人贡献、人人享有的互联网理念。

开放性。能源互联网是一个完全开放自由的网络，企业、家庭、个人，生产、消费、运营，一次能源、二次能源，集中式能源、分布式能源，化石能源、非化石能源等等各类能源主体，只要符合能源互联网接口标准，可以达到完全的即联即用，就都可以随时并网、随时离网，自由享有能源互联网的各种功能。

平等性。分布于能源产业链上各个节点的各类能源主体，都不分等级，地位平等地接入能源互联网，每一个节点都同等重要，将打破以传统特大、超大能源企业为中心的能源版图，构建大规模与分散并举的能源格局，以此逐步去除能源产业的垄断，以P2P众筹的方式，实现人人平等的理念。

转换性。在能源互联网中，能量主体可在风能、太阳能、电能、热能、化学能、水能等等多种形式之间相互转化，任意按使用需求变换为合适的形式;能源供应方与消费方的身份也能够根据需要随时进行转换;信息、能量与能源之间也能够随时转换。

便利性。能源互联网体现了简约极致的机制，网络上的任何主体与客体、时间和空间都被打破，取消了能源集中统一再分别配送的过程等一切不必要的环节，充分实现了去中心化，生产和消费的主体能够直接点与点对接，随时生产、随时并网、随时消费、随时转换、随时消费。