能源互联网的思考与探索

/本刊记者 徐晖/

能源互联网的思考与探索

/本刊记者 徐晖/

全球能源生产与消费形态正在发生巨变，能源互联网将带来巨大的价值。能源互联网是推动我国能源革命、提高能源利用效率的必然选择，是第三次工业革命的创新核心，涉及能源、电工、材料、信息、热动、数据科学等学科交叉，是当前国际学术界前沿课题与产业界科技创新的新焦点。

技术革新、工业革命的成果体现在社会新基础设施的形成。在21 世纪网络时代，新基础设施的特征必然离不开信息化、网络化两个信息时代的基本要素。随着消耗的增加，能源领域现有架构局限和矛盾的突显，分布式能源和可再生能源的兴起，需求和理念更新等主客观推动因素的涌现，变革势在必行，而基于信息能源基础设施一体化的能源互联网提供了一种可行的解决方案。

目前我国面临能源环境与经济发展的双重压力。我国以煤炭为主的能源生产和消费结构，严重破坏着生态环境，在过去十年，中国环境污染的成本接近每年国内生产总值（GDP）的10%。而中国人均能源资源拥有量不到世界平均水平的一半，其中70%的能源是基于不可再生的煤炭资源。与此同时，全球能源生产与消费形态正在发生巨变，能源互联网将带来巨大的价值。能源互联网是推动我国能源革命、提高能源利用效率的必然选择，是第三次工业革命的创新核心，涉及能源、电工、材料、信息、热动、数据科学等学科交叉，是当前国际学术界前沿课题与产业界科技创新的新焦点。

清华大学能源互联网创新研究院副院长高峰博士指出，能源互联网可分为三个层级，物理基础是多能互联能源网络、实现手段为信息物理能源系统、价值挖掘为创新模式能源运营。具体而言，多能互联能源网络是指能源互联以电力网络为主体，并融合气、热等网络，覆盖整个能源链，包括能源生产、能源存储、能源传输、能源转换和能源消费。能源互联依赖于高度可靠、安全的主体网架（电网、管网、路网），并具备柔性、可扩展的能力，支持分布式能源（生产端、存储端、消费端）的即插即用。信息物理能源系统是依托物联网、大数据、移动互联网等信息技术的飞速发展，为涵盖能源生产、存储、传输、转换和消费整个能源链条的效率、经济、安全提供有效支撑。

依据业界普遍的认定，能源互联网的本质就是通过互联网手段和思维对能源进行提效，即新能源高渗透接入：集中式与分布式并存，分布式能源即插即发，就近消纳，余电上网，可再生能源利用效率高；能量信息深度融合：用先进的传感器、控制和软件应用程序，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，实现总体效益优化；多方主体广泛参与：能源生产、存储、传输、转换、消费整个能源链的所有参与方均能充分参与，体现开放、对等、分享、互联的互联网精神；能源具备商品属性：能源市场化，激发所有参与方的活力，以用户为出发点，形成创新商业模式。

政策导向不断利好

电力网络对于能源互联网具有重要意义，今年3月出台的《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》以及陆续出台的“新电改”五大配套文件一直备受关注。“新电改”方案可概括为“三放开、一独立、三加强”。放开新增配售电市场，放开输配以外的经营性电价，公益性调节性以外的发电计划放开，交易机构相对独立，加强政府监管，强化电力统筹规划，强化和提升电力安全高效运行和可靠性供应水平。

高峰表示，“新电改”和能源互联网的发展是相互依托、相互促进的关系。“新电改”为能源互联网的发展提供了相应的政策环境，包括放开售电市场、鼓励电力双边交易、发展分布式和清洁能源以及加强需求侧管理等。

能源互联网不仅能够与“新电改”相互促进，提升能源生产可持续性水平，更可以借助技术手段打破封闭的能源行业格局，化解我国当前经济发展和环境保护双重压力之间的矛盾。此外，随着能源产业的发展，从低效率向高效率的过程中，将会涌现非常多的商业模式，甚至出现颠覆性的商业模式。在即将到来的“十三五”时期，能源互联网将对我国能源产业形成一场贯穿消费、供给、技术、体制乃至行业外延机制的链式革命。

今年7月4日，国务院发布《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，提出了“互联网+智慧能源”的能源互联网发展路线图，能源互联网受投资者关注的热度进一步提升。该路线图包括四项措施：推进能源生产智能化、建设分布式能源网络、探索能源消费新模式以及发展基于电网的通信设施和新型业务。同时国家能源局日前印发《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》也使“十三五”框架下以电力为核心和纽带的“能源互联网”概念再度升温。《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》中强调，实施配电网建设改造行动计划，就是要加快配电网的智能化升级、提升适应性，以持续的技术创新、产业创新和商业模式创新，提高配电网的核心竞争力，带动关联产业发展，为经济社会发展培育新的增长点。

能源互联网需要标准化

标准既是技术实现和工程建设的技术支撑，也是技术进步和产业发展的引领者。智能电网的建设已经证明标准化工作极大地促进了智能电网技术的进步和产业发展，同样，能源互联网的发展也离不开标准化。

能源互联网与智能电网相比，更具系统性，复杂性也更高，亟需统一规划和顶层设计。目前，能源互联网在基本概念、术语定义、概念模型、体系架构、评价指标等方面尚未形成共识，需要从全社会的层面上对能源互联网标准化进行统一规范，以支撑未来产业发展的需要。

今年3月2日，国际标准化组织ISO/ IEC正式发布文件，由天地互连主导的IEEE 1888标准通过ISO/IEC最后一轮投票，成为全球能源互联网产业首个ISO/IEC国际标准。鉴于IEEE 1888国际标准的影响力及产业发展优势，2012年，中国向国际标准化组织ISO/IEC递交了IEEE 1888的转化申请，ISO/IEC JTC1 SC6正式予以立项接收，这是我国主导的绿色ICT技术国际标准化的重大突破。

IEEE 1888标准又称为泛在绿色社区控制网络标准，是能源互联网领域的TCP/IP标准。通过IEEE 1888标准，将电、水、气等能源数据化，应用大数据、云计算等互联网新技术，达到提高能效、节能减排等作用。围绕IEEE 1888标准，将形成包括终端产品、汇聚产品、多协议网关产品、存储系统、智能分析平台、可视化界面、认证与安全系统、网管和计费系统、系统集成、认证与测试、合同能源管理服务的产业链。

IEEE 1888发展至今，已在中国、日本、越南、泰国、印度等全球各地完成了多个成功的示范项目及商业化的解决方案，某些项目在帮助企业提高生产效率的同时，甚至产生了45%以上的节能量，并产生了很多新的商业机会及商业模式。

事实上，能源互联网或智慧能源标准化工作在国际上还处于萌芽状态，国际电工委员会成立的智慧能源系统委员会的工作目前也才刚刚起步，我国可以利用在智能电网建设的优势，在国际标准化上积极进取，深入参与国际标准制定工作，实现在能源互联网标准化领域，中国与国际同步。

目前，能源互联网的研究还处于初级阶段。能源互联网的发展需要多方关键技术的支撑，据高峰介绍，目前技术创新发展方向和研究热点主要集中在总体架构与标准体系、组网与互操作模型与技术、建模、仿真与分析技术、运行与控制装备与技术、安全防护、质量监督与认证体系、量测、评价与技术经济分析等方面。

未来能源互联网的发展将在具有活力的市场环境下，实现能源生产、能源传输、能源消费、能源存储、能源转换的整个能源链各环节以及链条之外相关方的广泛参与，大批优秀企业将脱颖而出，带动能源互联网产业的发展。