能源互联网的技术模式和发展趋势

能源互联网概述

　　从现在起到本世纪中期是构建全球能源互联网的关键时期，构建全球能源互联网，可分为国内互联、洲内互联、洲际互联三个阶段。到2020 年，重点加快各国清洁能源开发和国内电网互联建设; 到2030 年，重点推动洲内大型清洁能源基地开发和电网跨国互联; 到2050 年，重点开发“一极一道”（ 北极、赤道） 能源基地和推动电网跨洲互联，基本建成全球能源互联网。欧盟、美国和中国相继分别提出到2050 年实现可再生能源在能源供给中占100%、80%和60%－70%的目标。

　　为促进我国能源互联网健康有序发展，近中期将分为2个阶段渐次推进，先期开展试点示范，后续进行推广应用。2016－2018 年，强力推进能源互联网试点示范工作。2019－2025年，发力推进能源互联网多元化、规模化发展。
　　全球能源互联网发展进程很大程度上取决于清洁发电和用电技术、特高压和智能电网技术、先进储能技术、电网控制技术、大数据技术、综合能源服务等各项的研发水平及合力驱策作用。整体发展趋势主要可作如下探讨论述。

　　能源互联网的技术模式

　　1、智能电网是能源互联网的主要技术模式

　　智能电网（Smart Grid，或称智慧电网）是融入了互联网理念，以“绿色、高效”为目标，以双向互动和扁平化为主要特征，以现代信息和储能技术为支撑的新一代智能化电网。智能电网有狭义和广义之分，狭义的智能电网指以分布式电源为基础的低碳绿色小微电网，它们既可单独运行亦可与大电网联网运行。广义的智能电网指包括有集中式电源的整个区域性和全国性的低碳绿色电网。电网特有的功能以及智能电网在能源绿色化中不可替代的地位和作用，决定了智能电网是能源互联网的主要技术模式。事实上，杰里米˙里夫金在《第三次工业革命》一书中构想的“能源共享网络”，指的就是智能电网。

　　能源互联网与智能电网的关系是内涵与外延的关系，智能电网是能源互联网概念（内涵）的外延。它们之间也可以看作是宏观指导思想与具体技术模式的关系，能源互联网概念揭示能源和电网的发展方向，智能电网建设提供具体的技术方案。

　　目前国内关于能源互联网的研究，绝大部分内容其实都属于智能电网建设的范畴，比如分布式能源接入电网、微电网的运行控制和互联、需求响应资源的整合利用、电动汽车充放电设施的建设运行、家庭用电智能化，以及能量（电力）路由器的研发建设等。这些内容或者以电网为基础、对象，或者本身就是电网的一个部分、一种设施，无论它们怎样融入信息技术，无论它们的信息与电力设施一体化程度有多高，目的都是为了使电网更好地实现绿色化、柔性化、智能化和高效化。

　　有一个情况值得深思，欧美不仅没有关于能源互联网的争论，实践中更是很少使用这一概念。比如美国还有一本以新能源革命为主题的书，叫《重塑能源：新能源世纪的商业解决方案》（中译本2014年6月出版），作者是著名能源专家艾默里˙洛文斯。他在书中分析了美国到2050年可再生能源发电量达到电力总需求80%应采取的途径，肯定了智能电网在重塑能源和加速传统电力系统变革中的作用，却自始至终没有提到能源互联网这个概念。观察德国的情况也能发现，国内谈论的几乎所有能源互联网的东西，都包括在他们的智能电网建设中。

　　中国人曾经对智能电网（Smart Grid）也充满了热情，但似乎一夜之间这种热情都转向了能源互联网，究其原因是我国智能电网的建设出现了大的偏差。必须指出，智能电网建设是在新一轮能源革命的大背景下提出来的，因此它不是传统电网原有的自动化、智能化建设的简单延续和提高，而是传统电网走向绿色化、民主化的一场深刻变革。但由于目前我国的智能电网建设基本上以传统电网的智能化建设为主，导致很多人产生了误解。还有一个重要原因，就是智能电网的建设被交流特高压绑架了。

　　多年来我国大部分地区电网的建设都是以交流特高压电网建设为中心，电网的建设工作基本上都要服从于和服务于这个中心，智能电网的建设也不列外。由于看不到智能电网建设在推动我国能源绿色化、民主化，提高能源利用率，促进分布式能源大发展中应当发挥的重要作用，因此无数以能源革命为己任的有志之士，自然将希望寄托在了能源互联网上，不惜重新回到源头，再次扬帆起航。其实这是本不应当出现的情况，既可叹亦可赞。

　　2、第二种技术模式与“互联网+”表达方式

　　智能电网是能源互联网的主要技术模式，但不是唯一模式。由于能源的绿色化不可能一蹴而就，特别是在我国，可再生能源与化石能源混合作用的时期可能会更长。为了提高各类能源的综合利用效率，促进能源向低碳化、绿色化方向更好更快发展，能源互联网无疑还有第二种技术模式，这就是智慧能源网。该网络是由输配电网、天然气网、冷热气网等构成的包含分布式能源转换和储存设施在内的综合能源网，通过统筹规划建设，利用现代信息技术和智能化控制技术进行协同调度管理，适时提供气、电、冷、热多品种能源，互助互补满足用户需求，实现能源的梯级利用和产能端与用能端的智能匹配，最大限度提高能源综合利用率。

　　智慧能源网与智能电网都是能源互联网的技术模式，但两者侧重点各有不同。智能电网以电力系统为研究对象，以绿色化为主要目标;智慧能源网则重点研究各类能源的相互转换以及各种能源网间的协同配合和优势互补等问题，主要目标是最大限度提高能源的利用率以及清洁能源的消费比例。在一个园区、一座城镇，或一个更大的区域里，能源互联网建设采用何种技术模式，需要因地制宜根据实际可利用的能源资源情况确定。可以肯定，随着可再生能源转换、利用、储存技术的进步，以及能源绿色化程度的不断提高，智能电网与智慧能源网将向着合二为一形成新型综合能源供给体系的方向发展。目前智慧能源网的建设以“泛能网”的形式，已经在一些地方取得了可喜的成绩和宝贵的经验。

　　能源互联网的两种技术模式，在今天“互联网+”的时代可以采用类似的方式进行表示，使其更具时代色彩。其中智能电网可表示为“绿色电网+互联网”，智慧能源网可表示为“能源网+互联网”。这样表示的优点，一是概念明确，针对性强。每个表达式中的“互联网”一词除指Internet外，不可能再有别的解释。智能电网的表达式中，电网之前加“绿色”二字，点出了智能电网的本质所在，有助于人们在智能电网建设中把握正确的方向。智慧能源网的表达式中，直接使用“能源网”一词指明能源互联网第二种技术模式的基本特征，避免了不必要的误解。二是突出了研究对象的特点和难点。“绿色电网”与“能源网”都是网络，它们与互联网相加是两种网络的“融合”，无疑具有相当的复杂性，强调“网络”可提醒人们不能用处理一般“互联网+”的方法来解决其中的问题。

　　此外，需要说明的是之所以采用“+互联网”而不采用“互联网+”的表达方式，是因为当“互联网+”的对象亦为一种网络的时候，若将“互联网+”置前，容易使人将信息网络误解为是其中起主导作用的网络，从而可能导致在能源互联网的建设实践中主辅颠倒，走偏方向的情况发生。

　　能源互联网的发展趋势

　　1、清洁能源发电的发展会继续加快，清洁能源竞争力越来越强

　　近年来各国新能源产业发展迅速，加快推广太阳能、风能、生物质能等可再生能源的应用，开展民用风电和光伏计划，助推分布式能源的发展，改变以传统能源为主的状况。

　　2、储能市场规模大幅扩大

　　储能系统将成为能源互联网行业的关键节点。未来电力的潮流控制、分布式电源及微网将实现广泛应用，储能技术将是协调这些应用的关键一环。据中关村储能产业技术联盟（ CNESA） 预测，到2020 年中国储能市场规模将达到66．8GW。

　　3、智能电网将更加有效地配置电力资源，电网技术创新支撑全球能源

　　互联网发展尽管称为“能源”互联网，但其能源的传输基本是以“电”的形式，而在实体构建上则需要以电网为依托。特高压技术与智能电网技术是实现全球能源互联网的重要手段和方法。全球各大清洁能源基地与负荷中心的距离都在高压输送范围内。智能电网具有支撑大规模清洁能源发展、适应多样用户需求、实现故障自愈、提高运行经济性等显著优势，为全球能源互联网的发展奠定了基础。智能电网是世界电网发展的重要方向，大规模新能源的并网需要坚强智能电网作为可靠依托。可以这样认为，全球能源互联网是智能电网的延伸和发展。国家发改委和能源局发布的智能电网的发展意见，提出到2020 年初步建成安全可靠、开放兼容、高效清洁环保的智能电网体系。面对新形势、新任务、新挑战，我国电力工业发展将加大清洁替代和电能替代的力度。力争到2020 年，建成东部和西部两个高压电网，大幅提升电网安全水平和资源优化配置能力，到2025 年基本成为全球能源互联网提供综合示范。

　　4、大数据分析大有用武之地（国内一站式大数据分析平台ETHINK，让数据呈现价值）

　　提到能源互联网，不能不提的是互联网的核心技术大数据。如何与大数据企业进行合作并从中获取利润，是未来构建能源新生态圈过程的核心。现在对大数据的分析利用虽存在于能源行业，但其数据利用程度却远未足够，从事大数据分析的企业都不在能源领域，对能源行业欠缺充分完整认识。发展能源大数据服务应用新模式包括积极推动拓展能源大数据采集范围; 实现能源大数据的集成融合和共享; 研究依托国家电网公司构建国家能源大数据信息中心。

　　5、能源及相关行业企业将加速整合

　　利用互联网理念，能源互联网与不同行业融合发展成为新途径。随着分布式能源生产企业数量的迅速增长及储能技术的不断发展，成千上万个分布式能源生产与储能企业接入主干电网，从而完成从传统的单项电能供应商向电能双向供应商的转型。随着电池技术的成熟及其成本的降低，以电动汽车为主要代表的电气化交通正在蓬勃发展。在此基础上，电力系统与交通系统的耦合程度在不久的将来会逐步增强。未来能源企业可能呈现出两种业态： 能源企业向高科技企业转变，高科技企业向能源企业转变。如光伏行业与互联网的结合，对可再生能源业而言就有一个加速整合的作用。

　　6、从售电服务到综合能源服务

　　综合能源服务是分布式能源以及围绕其进行的区域能源供应，同时可以将公共热冷、电力、燃气甚至水务整合在一起的一种综合能源服务形式。传统能源产业，包括电力企业、电网企业、燃气企业、设备商、ESCO（ 节能服务公司） 、系统集成商以及专业设计院正在策划向综合能源服务转型。

　　7、电力贸易国际化进程不断加快

　　自1980 年以来，全球跨国电力贸易量快速增长，年均增长4%以上，而在过去十年间国际石油贸易量年均仅增长了1.5%。未来，电力贸易或将逐步取代化石能源贸易，成为全球能源贸易的主体。