能源互联网应以大电网为主干网

电力18讯：    
　　我国已成为世界第一能源消费国，如继续以年平均GDP8.9%的增速计算，到2020年能源消耗将达到79亿吨标煤，占目前世界能源消耗的一半。如此发展难以持续。

　　国家主席习近平2014年6月13日主持召开中央财经领导小组第六次会议，研究我国能源安全战略。习近平强调，面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。推动能源生产和消费革命是长期战略，必须从当前做起，加快实施重点任务和重大举措。

　　应对能源危机，以互联网+与可再生能源融合的第三次工业革命正逐渐兴起。英国《金融时报》2011年5月10日刊登了杰里米里夫金的文章，文章说：“在即将到来的时代，我们将需要创建一个‘能源互联网’，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。”可见，能源互联网已经成为第三次工业革命的重要标志。

　　18世纪60年代，第一次工业革命兴起，蒸汽机作为动力机被广泛使用，机器代替了手工劳动，使人类社会对能源需求大大提高；19世纪70年代，第二次工业革命兴起。人类这一百多年的文明发展伴随着能源的急速消耗，对能源的需求还在不断增加，电的发现和利用、内燃机等机械技术的发展直接推动了第二次工业革命。当今，第三次工业革命已经到来，它融合了互联网技术和可再生能源技术，构建了新型能源供需架构的思路，能源互联网相关技术也获得了广泛的关注。

　　从清华大学前校长高景德院士上世纪80年代提出的“CCCP”概念(现代电力系统是计算机、通信、控制与电力系统以及电力电子技术的深度融合)，到上世纪90年代韩英铎院士提出的现代电力系统三项前沿课题(柔性输电技术、智能控制、基于GPS的动态安全分析与监测系统)，再到近年来智能电网强调信息流与能量流的结合，无不突出信息技术与现代电网的紧密结合。

　　从最近一些发展趋势来看，国家能源局、中国科学院、中国工程院都有相关的研究，国家自然科学基金委、北京市科委也都进行了相关的立项。清华大学也成立了能源互联网创新研究院，提出了基础设施的理念：一种是集中统一，另一种是分散协同。

　　传统的基础设施，只管用，不用关心源头在哪里，而现在信息技术领域的云计算，信息的分享是源头和消费一体的。信息技术遇到的能源瓶颈使得IT公司开始关注能源领域的问题，比如IBM就提出了新的能源解决方案。

　　智能电网是现有电网架构基础上的信息化与智能化。如何将信息技术应用到能源电力行业也是智能电网研究的领域，这就使得信息和通信跟能源电力技术碰撞而产生能源互联网。因此，通过互联的机制，能源互联网基础架构能够把微网这些灵活的方式与大电网协调。

　　能源互联网是以互联网理念构建的新型信息――能源融合“广域网”，它以大电网为“主干网”，以微网、分布式能源、智能小区等为“局域网”，以开放对等的信息――能源一体化架构真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用，因此可以最大限度地适应新能源的接入。

　　对于能源互联网，我有三点认识。第一，能源形式多种多样，电能源仅仅是能源的一种，但电能在能源传输效率等方面具有无可比拟的优势，在考虑互联问题时应以电网为主；第二，能源互联网采取的是自下而上分散自治协同管理的模式，与目前集中大电网模式相辅相成，符合电网发展集中与分布相结合的大趋势；第三，目前开展的智能电网基本是现有电网架构下的信息化、智能化，能源互联网是借鉴互联网理念构架的新型电网，其中的开放互联、能量交换与路由等特征有别于目前一般意义上的智能电网。

　　总结起来，能源互联网的本质特征就是：开放、互联、对等、分享。这些从信息技术的角度来看是很平常的，但是如果给它赋予能量的含义，就可以看到，如何实现能量交换和分享在技术层面还有挑战性。

　　从国外的发展来看，对能源互联网有三种理解：一是以互联网的开放对等理念和体系架构为指导，形成新型的能源网。这时候能源互联网的本质是能源网。以美国的FREEDM(即2008年，美国国家科学基金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，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)为典型代表，效仿网络技术的核心路由器，提出了能源路由器的概念并且进行了原型实现；二是借助互联网收集能源相关信息，分析决策后指导能源网的运行调度。这时候能源互联网的本质还是信息互联网。以欧洲的e-Energy为典型代表，打造一个基于信息和通信技术的能源供应系统，连接能源供应链各个环节业务流程，实现示范应用形成能源需求和供给的互动；三是将以上两种理解混合在一起，两种成分都有，以日本的数字电网、电力路由器为典型代表。

　　我们提出来的概念是什么呢？在基础设施层面上，能源互联网是一个信息和能源基础设施一体化的架构，未来的云计算、数据中心、物联网组成的基础设施对等互联地交换能量，组成信息能源基础设施一体化的场景，里面包括能量路由器、数据中心，既解决能量供应问题，又解决能源基础设施中信息技术、通信技术的支撑问题。

　　总结起来，信息通信/能源电力发展分为三个阶段：第一个阶段是数字化、信息化阶段，信息通信为能源电力行业提供服务，带来方便、快捷等好处；第二个阶段是智能化阶段，也就是智能电网阶段，信息通信成为能源电力基础设施不可或缺的组成部分，以信息流与能量流的结合为特征；第三个阶段是信息物理融合阶段，也就是能源互联网阶段，信息通信基础设施与能源电力基础设施的一体化。