能源互联网核心技术有待突破

　　能源互联网是第三次工业革命的重要支柱，是将先进的互联网技术应用到能源领域，从而实现能源分布式供应的一种有效模式。能源互联网的主要特征为可再生、分布式、联起来、开放性和融进去。近年来，各国都在积极推进能源互联网战略，中国也试验性地提出了“智能能源网”，其使用预计使我国能源效率提升将在15%以上。

　　信息通信技术是能源互联网载体，在互联网概念引导下，能源基础设施领域将产生深刻变革。能源互联网和智能化应用广泛，但在能源互联网“广域网”实现之前，垂直应用领域的“局域网”是主要应用场景。

　　以互联网理念构建能源网络

　　能源互联网是采用分布式能源收集系统，充分收集分散的可再生能源，再通过存储技术将间歇式能源存储，利用互联网和智能终端技术，使能量和信息能够双向流动的智能能源网络，实现能源在全网络内的分配、交换和共享。能源互联网把集中式、单向、生产者控制的能源系统，转变成大量分布式辅助、较少集中式以及更多消费者互动的能源网络。

　　类似于信息互联网的局域网和广域网架构，能源互联网以互联网理念构建新型信息能源“广域网”，其中包括大电网的“主干网”和微网的“局域网”，双向按需传输以及动态平衡使用。

　　“微网”是能源互联网的基本组成元素，通过新能源发电、微能源收集、汇聚与分享以及微网内的储能或用电消纳形成“局域网”。大电网在传输效率等方面仍然具有无法比拟的优势，将来仍然是能源互联网中的“主干网”。

　　能源互联网通过储能技术、能源收集技术及智能控制技术将有效解决可再生能源供应不持续、品质不稳定和难以接入电力主干网等问题，让可再生能源逐步成为主要能源，以减少污染物排放。能源互联网一旦实现，人类将获得充足的能源供应，信息技术、智能控制技术、能源收集技术、储能技术、动力技术等相关技术也将飞速发展，新能源、动力设备、智能产品、生产设备、新材料等领域将不断取得新进展。

　　尽管国家电网公司已提出构建“以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网”，但坚强智能电网只是现有电网架构上通过信息化和智能化手段，解决设备利用率，安全可靠性、供电质量、新能源接入等基本问题;而能源互联网的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，构建新型的信息能源融合网络。我们认为，能源和信息技术的融合将从根本上改变能源的生产和利用方式，从而形成能源供应向分散生产和网络共享的方式转变的大趋势。

　　能源互联网具有可再生、分布式、联起来、开放性以及融进去特征。

　　可再生能源是能源互联网的主要能量供应来源。可再生能源发电具有间歇性和波动性的特征，其大规模接入会对电网的稳定性产生冲击，从而促使传统的能源网络转型为能源互联网。由于可再生能源的分散特性，为了最大效率地收集和使用可再生能源，需要建立就地收集、存储和使用能源的网络，这些能源网络单个规模小、分布范围广，每个微型能源网络构成能源互联网的一个节点。

　　大范围分布式的微型能源网络并不能全部保证自给自足，需要联网进行能量交换才能平衡能量的供给与需求。能源互联网将分布式发电装置储能装置和负载组成的微型能源网络互联起来，而传统电网更关注如何将这些要素接进来。

　　能源互联网的基础设施建设不能完全摒弃已有的传统电网。特别是传统电网中已有的骨干网络投资大，在能源互联网的结构中，应该考虑对传统电网的基础网络设施进行改造，并将微型能源网络融入到改造后的大电网中，形成新型的大范围分布式能源共享互联网络。

　　各国积极推进

　　美国最早提出了能源互联网概念。2008年，美国国家科学基金NSF在北卡州立大学建立了未来可再生电力能源传输与管理系统The Future Renewable Electric Delivery and Management system, FREEDM，提出能源互联网概念，希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统，在未来配电网层面实现能源互联网理念。

　　2011年2月，美国能源部发起Sunshot计划，拟在2020年前将太阳能光伏系统总成本降低75%，达到6美分/kWh。Sunshot计划若成功实现将使能源互联网的实现成本极大降低。

　　欧洲等国也在能源互联网领域积极探索。从2000年起，欧盟就开始大规模推进碳减排计划和政策，加速未来新经济和能源模式朝可再生能源的循环清洁模式转换。欧洲各国制定了目标和基准，形成了主流的第三次工业革命。2011年，欧盟发布“能源基础设备”战略报告，提出将欧盟各个国家的电网、气网等能源网络连起来，建成跨欧洲的能源互联网战略构想。英国政府也积极对以能源互联网为核心的第三次工业革命进行政策支持，将能源互联网落实到电动汽车和电网基础设备等建设项目上。

　　德国通过信息化积极构建能源互联网。2008年，德国联邦经济技术部与环境部在智能电网基础上推出为期4年的技术创新促进计划E-Energy，提出打造新型能源网络，实现综合数字化互联以及计算机控制和监测的目标。2011年8月，德国第六能源研究计划决定2011-2014年拨款34亿欧元，重点资助与能源互联网相关的关键技术，包括可再生能源、能源效率、能源储存系统、电网技术以及可再生能源在能源供应中的整合等。

　　我国也试验性地推出了智能能源网，通过将不同能源品种网络有机整合，形成跨能源品种的能源生产、流通交易、消费网络。据测算，智能能源网将使我国能源效率提高15%以上。国家电网在《特高压交直流电网》中指出，特高压电网不仅是传统意义上的电能输送载体，还能与互联网、物联网、智能移动终端等相融合，成为我国未来的能源互联网平台。

　　近年来，新奥集团提出泛能网概念，利用智能协同技术，将能源网、物质网和互联网耦合形成“能源互联网”。泛能网由基础能源网、传感控制网和智慧互联网组成，将燃气分布式能源、浅层地水源热能、太阳能、风能、工业余能、温差能等各种新能源高效集成形成泛能站，按照终端用户的需求将区域多种类的可再生能源和化石能源高效转换为冷、热、电等不同种类和品位的适用能量，形成清洁能源循环生产、多种能源有序配置的能源网。

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