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美國著名經濟學家杰里米·里夫金的第三次工業(yè)革命和能源互聯網的提法近年來引起廣泛關注。他認為：“在即將到來的時代，我們將需要創(chuàng)建一個能源互聯網，讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產綠色可再生能源。多余的能源則可以與他人分享，就像我們現在在網絡上分享信息一樣。”

能源互聯網技術是第三次工業(yè)革命的支柱性基礎，實現能源綠色化和用能高效化，將從根本上改變對傳統能源利用方式的依賴，推動傳統產業(yè)向以可再生能源和信息網絡為基礎的新興產業(yè)調整。

互聯網+能源 迎來能源變革

能源互聯網是互聯網技術、可再生能源技術與現代電力系統的結合，是信息技術與能源電力技術融合發(fā)展的必然趨勢。在全世界范圍內，能源互聯網都還是一個全新的課題。這一概念該如何定義，目前仍有很多爭議。

國家電網公司董事長、黨組書記劉振亞在《全球能源互聯網》一書中給出的定義是，全球能源互聯網將是以特高壓電網為骨干網架（通道），以輸送清潔能源為主導，全球互聯泛在的堅強智能電網。將由跨國跨洲骨干網架和涵蓋各國各電壓等級電網的國家泛在智能電網構成，連接“一極一道”和各洲大型能源基地，適應各種分布式電源接入需要，能夠將風能、太陽能、海洋能等清潔能源輸送到各類用戶，是服務范圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺。全球能源互聯網發(fā)展框架可以概況為，一個總體布局（由跨洲電網、跨國電網、國家泛在智能電網組成，各層級電網協調發(fā)展，形成連接“一極一道”和各洲大型清潔能源基地與主要負荷中心的總體布局）；兩個基本原則（清潔發(fā)展和全球配置）；三個發(fā)展階段（洲內互聯、跨洲互聯、全球互聯）；四個重要特征（網架堅強、廣泛互聯、高度智能、開放互動）；五個主要功能（能源傳輸、資源配置、市場交易、產業(yè)帶動和公共服務）。

業(yè)界對“能源互聯網”概念的認知主要分為兩類：一類是“從能源生產端到能源消費端，通過電網全部連接起來，成為不同能源間進行相互物理連接的一張巨網”；另一類是“對能源產業(yè)進行互聯網化，將能源賦予新的數據信息屬性，應用IPv6、大數據、云計算等互聯網技術，動態(tài)調配能源生產、傳輸和消費，提高整個能源產業(yè)的效率和能源使用的效率，避免巨大的能源浪費及損失”。

總之，能源互聯網的發(fā)展和建設是個復雜的系統工程，需要從系統架構、技術研發(fā)、標準制定、政策設計等多個方面和環(huán)節(jié)入手。目前，其方式應當是走分層分級、從小規(guī)模到大范圍，從簡單到復雜，從實驗到示范，再到成熟推廣的道路。像分布式、智能電網就是當前能源互聯網很好的代表，它本質上是改變傳統電網為雙向互動、有自愈能力的開放型體系，以開放對等的信息能源一體化架構，真正實現能源的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用，最大限度地適應新能源的接入，提高資源的利益效率。

世界各國正積極探索能源互聯網戰(zhàn)略。2001年，美國提出名為“智能電網”的新電力能源供應系統概念，并于2003年正式展開研究。智能電網采用先進的材料技術、高溫超導技術、儲能技術、可再生能源發(fā)電技術、微型燃氣輪機發(fā)電技術等，旨在構建一張全美骨干電網、區(qū)域性電網、地方電網和微型電網等多層次的電力網絡。該計劃將在2030年完成。

德國通過信息化積極構建能源互聯網。2008年，德國聯邦經濟技術部與環(huán)境部在智能電網基礎上推出為期4年的技術創(chuàng)新促進計劃E-Energy，提出打造新型能源網絡，實現綜合數字化互聯以及計算機控制和監(jiān)測的目標。2011年8月，德國第六能源研究計劃決定2011~2014年撥款34億歐元，重點資助與能源互聯網相關的關鍵技術，包括可再生能源、能源效率、能源儲存系統、電網技術以及可再生能源在能源供應中的整合等。當前，德國政府正和6個試點地區(qū)合作，研究和測試“能源互聯網”。數萬家德國企業(yè)和數百萬戶家庭將收集現地生產的可再生能源，用氫氣或其他方式儲存起來，通過智能電網在全國范圍內共享，就像我們在互聯網上共享信息一樣。

以中國為代表的亞洲市場也在積極籌劃“新能源+互聯網”，我國試驗性地推出了智能能源網，通過將不同能源品種網絡有機整合，形成跨能源品種的能源生產、流通（交易）、消費網絡。據測算，智能能源網將使我國能源效率提高15%以上。國務院公布《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》，進一步明確了能源體制改革的若干落腳點，顯示出中國政府發(fā)展清潔能源、降低煤炭消費、推動能源結構持續(xù)優(yōu)化的決心。能源互聯網的建設將會最大程度地推動我國當前電力工業(yè)體制改革進程，加速相關政策措施的完善以及智能電網等技術手段的研發(fā)速度，從而促進我國新型電力工業(yè)體系的建設完善。李克強總理在2015年政府工作報告中提出“能源生產與消費革命，關乎發(fā)展與民生，要大力發(fā)展風電、光伏發(fā)電、生物質能”以及“互聯網+”的概念。這預示著我國能源行業(yè)發(fā)展將要進入一個全新的歷史階段。業(yè)內專家提議，全球能源互聯網這一構想可以和目前正在推進的“一帶一路”對接，在“一帶一路”上謀求率先突破。

能源互聯網核心技術有待突破

構建全球能源互聯網，既面臨清潔能源加快發(fā)展的歷史機遇，也面臨國際政治、經濟利益、社會環(huán)境、能源政策、市場建設、技術創(chuàng)新等重大挑戰(zhàn)。搭建一個能源互聯網本身就比信息互聯網要困難，需要各方面加強溝通、凝聚共識，增進信任、形成合力，共同推動全球能源互聯網建設。

“能源互聯網”追求的目標是充分利用新技術優(yōu)勢，對不同的供能環(huán)節(jié)進行整體優(yōu)化，形成一體化的社會綜合能源供用體系，即“能源互聯”系統，通過對能源的產生、傳輸、分配、轉換、存儲、消費等環(huán)節(jié)進行整體協調控制，通過整體優(yōu)化提高能源的利用效率，并通過不同能源間的“替代和轉化”提高可再生能源應用比例。電能的方便傳輸和易于使用的特點使其在能源整體化應用中，將扮演紐帶作用。

能源互聯網需借助電力電子技術、信息技術實現各類集中式電源、分布式電源、儲能裝置、用電單元的能源流、信息流的互聯互通，在允許新能源接入的同時，合理分配能源資源以提高能源利用率。其對現有技術提出了更高要求。某研究機構發(fā)布的《能源互聯網白皮書》提出，能源互聯網涉及的技術主要有：特高壓、智能電網、可再生能源發(fā)電、微智能電網、智能發(fā)電用電儲電技術設備、電動汽車充換電網絡、家庭智能分布式電站、智能家電等。在上述技術領域中，此前智能電網、智慧城市、智能家居建設等領域已展開“各自為政”式的研究、開發(fā)與運用，互聯網強勢導入將是對此前研究、實踐的聯通、集成等。

當前，能源互聯網多項核心技術仍有待突破。信息通信技術作為能源互聯網的技術發(fā)展載體，能夠解決能源技術本身面臨的瓶頸和可持續(xù)發(fā)展等重要問題。首先需要一個極強的信息流處理能力，用來預測和監(jiān)視消費者的需求變化、極端不穩(wěn)定的能量生產供應變化（因為接入了大量風能、太陽能等“不靠譜”的清潔能源）。在供應側，這個網絡有大量分布式能源的接入，它們小、散且波動很大；另一方面，能源互聯網消費者的數量也有著天文級的規(guī)模，他們彼此之間的消費特征同樣千差萬別。同時它還要指揮相應的能量調配部門完成上傳與下載能源的分流與整合。僅實時掌握供應功率和需求功率的動態(tài)，加上短期預測，工作量就不會亞于重建一張信息互聯網。

電力電子技術是實現能源互聯網控制的主要手段，按照用戶的需要以指定電壓和頻率控制電力的傳輸技術仍有待攻克。傳統電力變壓器不能對電壓和電流進行連續(xù)調節(jié)和綜合控制，電力電子變壓器對能量轉換與控制極具意義。電力電子變壓器主要由電力電子變換器高頻變壓器和控制器等組成。在輸送和配置環(huán)節(jié)，主要是規(guī)劃發(fā)展好各級電網。特高壓技術已成為成熟適用技術，是構建全球能源互聯網的基礎?？梢灶A見的是，由于風電、太陽能發(fā)電相比傳統電源，容量效益較小，還需要擴大靈活調節(jié)電源的建設規(guī)模；在大力發(fā)展風電、太陽能發(fā)電的情況下，相比傳統發(fā)展模式，全球電力總裝機將會大幅度增加，特高壓電網、超高壓電網、配電網的投資規(guī)模也將大幅度增加。

在發(fā)電環(huán)節(jié)，隨著風電、太陽能發(fā)電的發(fā)展，需要同步規(guī)劃建設運行好常規(guī)電源，并大力研發(fā)、示范、規(guī)?；瘧眯滦蛢δ茈娫?。

近期，由國家能源局、工信部牽頭的《能源互聯網行動計劃大綱》和12個支撐課題正式確定，標志著我國能源互聯網建設進入實質性階段。構建能源互聯網在滿足各國能源結構調整以及建設節(jié)能、低碳、環(huán)保電力系統需求的同時，也將改變當前電力工業(yè)的體系及格局，并對可再生能源的消納、分布式電源的接入以及需求側管理工作的開展都會產生積極的影響。作為第三次工業(yè)革命的核心內容能源互聯網將會推動我國建立新的能源利用體系，進行能源產業(yè)生產、運輸、消費以及相關政策措施的鏈式變革，向著節(jié)能、環(huán)保、低碳的方向發(fā)展。

摘自《自動化博覽》7月刊