能源革命蓄勢待發，能源互聯網呼之欲出

 

　　進入新世紀以來，以互聯網為代表的信息技術與其他各種新技術相互關聯、共同發展，并不斷突破自身的產業邊界，向傳統產業延伸滲透，通過聯接與共享，最大程度激發和激活了傳統產業的創造力和創新力。尤其是近年來大數據、云計算、物聯網等新技術不斷涌現，使人與人、人與物、物與物都逐步聯接成網，直至各種數據打通共享，互聯網技術及其思想正潛移默化地滲透到社會的每個角落，深刻改變著人類生產生活方式。

 

　　經濟增長必須以能源供應為保障，回顧歷史進程，清晰展現了先進技術對能源革命，進而對工業革命的巨大推動力，“蒸汽機+煤炭”替代“人工+柴薪”、“內燃機+石油”替代“蒸汽機+煤炭”，分別開啟了第二次工業革命。當前，新一輪能源革命及其對應的第三次工業革命已經蓄勢待發，以信息新技術和新能源技術為引領，并與生物電子、3D打印、智能機器人、納米材料等新技術相融合，相互關聯、交織共進，正在對傳統產業進行全方位升級改造。

 

　　互聯網正在向能源產業進行全方位滲透，能源產業為適應能源革命的要求，加速推動第三次工業革命，也必須借力互聯網技術及思想，

 

　　將其創新成果融入本產業，賦予能源信息數據屬性，改造能源物理網絡形態，優化能源傳統組織結構，突破發展瓶頸，全面提高創新力和生產力。兩大產業結合各自優勢和特點的深度融合，將共同完成向更高層次的蛻變，形成具有深遠影響的全新業態——能源互聯網。

 

　　能源互聯網將實現信息網、能量網、能源網“三網合一”

 

　　能源互聯網是信息網絡、能量網絡和能源網絡的高度整合，以電力網絡為樞紐平臺，以可再生能源和分布式能源接入為主要任務，以互聯網技術為實現工具，通過能源調節系統對可再生能源和分布式能源基礎設施實施廣域優化協調，實現冷、熱、氣、水、電等多種能源形式優化互補，提高能源使用效率，實現信息、能量和能源三者之間雙向流動共享。

 

　　能源互聯網能夠通過物聯網基礎設施、云計算數據中心、地理空間監測設備等信息技術和通信技術手段，感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，對包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種能源需求做出智能響應，充分保障智慧城市發展，進而為城市居民創造更美好的生活。能源互聯網還能以水、電、氣、汽、風、油等能源介質為監測對象，對企業生產、建筑與家庭用能進行實時采集、計算分析和集中調度管理，大幅提高節能等等。

 

　　能源互聯網同時具有能源和互聯網兩個產業的特征，基于互聯網技術的大數據、云計算，將能源與能量的生產、轉換、存儲、輸送、使用等環節的眾多節點互聯起來，實現信息流、能量流和能源流的自由接入、實時流動、即時交換與共享，達到信息網、能量網、能源網的“三網合一”。能源互聯網的每個主體都是平等、自治的信息中心與能量、能源中心，可以自由上傳與獲取信息、能量與能源，避免了能源集中統一再分別配送等不必要環節。同時，能源互聯網的節點既是能源生產者也是消費者，生產和消費的主體能夠直接點與點對接，隨時生產、并網、消費、轉換，實現了效率最優化。

 

　　從能源互聯網到智慧能源：能源互聯網的發展路徑

 

　　能源互聯網的建設思路：

 

　　——開發能源新技術

 

　　一是高密度大容量儲能、遠距離無線輸能、分布式可再生能源并網等能源新技術；二是積極發展能源大數據、能源云計算、能源物聯網等能源信息技術；三是人工光合、陶瓷電池等能源材料技術，四是微生物驅油、微生物產氣等能源生物技術。

 

　　——創立能源新形式

 

　　一是煤炭高溫熱解等傳統能源形式的新型利用等；二是風光熱儲、頁巖氣、可燃冰等新能源的推廣利用；三是根據能源未來發展趨勢，積極探索前瞻性能源新形式，爭取獲得革命性突破。

 

　　——培育能源新業態

 

　　一是新型組織模式，如基于分布式分散式的虛擬電廠等；二是新型商業模式，如基于互聯網技術的能源交易平臺等；三是新型服務模式，如基于大數據的節能解決方案等。

 

　　——構建能源新制度

 

　　一是具有開創性與前瞻性的催生型新制度；二是改革和完善現有制度和政策支撐體系的適應性新制度。

 

　　能源互聯網的關鍵技術：

 

　　——接口技術

 

　　必須逐步完善能源互聯網各類型設備以及信息、數據、能量、能源接口標準以及信息傳輸協議，從而保證其中信息流、能量流與能源流的互聯互通。

 

　　——轉換技術

 

　　保證能夠根據消費需求，將能源即時轉換為電、冷、熱等方便、直接的能量形式。

 

　　——傳輸技術

 

　　大力發展能量大規模傳輸、雙向傳輸、無線傳輸等技術，解除地域或環境限制。

 

　　——存儲技術

 

　　大力發展壓縮空氣儲能、電化學儲能、超導磁儲能等新興儲能技術以及鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池、超級電容器、飛輪等儲能設備和產品。

 

　　——平衡技術

 

　　必須大力建設能源路由器等能源平衡技術，通過高效的傳輸裝置、轉換裝置、路由裝置等，實現能源高效低耗的最優傳輸和調配。

 

　　——安全技術

 

　　必須積極研究網絡安全接入以及網絡安全防護等各種關鍵技術，增強能源互聯網抗風險、抗攻擊、抗故障的自防自糾自愈能力。

 

　　能源互聯網的實施步驟：

 

　　——夯實基礎

 

　　聯接各種能源終端設備，不斷擴充能源互聯網節點，匯總各級各類節點信息，建設能源大數據，運用能源云計算，初步實現信息流。提高電網智能化水平，將各種能源大部分轉化為能夠直接利用的能量如電力、熱能等，初步實現能量流。夯實能源物聯網，提高直接使用的煤、油、氣等物流使用效率，初步實現能源流。

 

　　——持續推進

 

　　進一步與“人”聯接，以人為中心，使用戶、能源、設備之間實時交互交流，信息數據即時傳輸分析，保證科學供給、動態調配、合理消費，在此基礎上逐步形成多層次、多功能的能源互聯網。同時，在新制度保障下，不斷強化互聯網與能源之間的高效聯動，實現產業化，進一步促進能源新技術、新形式、新業態形成。

 

　　——充實完善

 

　　高度實現能源開發利用的清潔化和低碳化、分布式與自主性。在能源互聯網體系下，能源完全以人為本，全過程智能可控，運行效率大幅提高。在能源開發、傳輸、轉化和消費過程中逐步引入擬人腦智慧功能，逐漸過渡到智慧能源的高級階段。

 

　　“互聯網+”時代，為推動能源革命提供了難得的歷史機遇。能源互聯網的初步建成將成為能源革命取得實質進展的重要標志，表明能源革命與信息技術及工業技術深度融合并走向成熟。同時，能源形式的改進更替與文明形態的演進轉型緊密關聯，能源革命的最終目標就是要順應文明形態轉型的要求，構建一種從自然到自動，從智能到智慧的全新能源形式。在能源互聯網形成與發展過程中，人類的能源形式將逐步由大規模、集中式的化石能源向微型化、分散式、智能化的可再生能源過渡，人類社會的文明形態也將逐步由信息文明向生態文明轉型。可以預見，隨著能源互聯網的不斷發展和能源革命的不斷推進，能源技術不斷突破，能源制度不斷完善，能源互聯網不僅可以滿足安全、清潔、經濟和持續要求，而且也必將遵循人類文明演進的新趨勢和新要求，逐漸“進化”出自組織、自檢查、自優化、自適應等類似于大腦的強大智慧功能，開啟智慧能源的全新時代。

 

　　（作者介紹：，中國科學院城市環境研究所；楊健，河北大學經濟學院；劉濤，清華大學能源互聯網創新研究院；陳錚，電力規劃設計總院）