一、能源互聯(lián)網(wǎng)—未來能源利用體系
隨著可再生能源技術(shù)、通信技術(shù)以及自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，一種以電力系統(tǒng)為核心，集中式以及分布式可再生能源為主要能量單元，依托實時高速的雙向信息數(shù)據(jù)交互技術(shù)，涵蓋煤炭、石油、天然氣以及公路和鐵路運(yùn)輸?shù)榷囝愋投嘈螒B(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的新型能源利用體系，即“能源互聯(lián)網(wǎng)”的基本構(gòu)想和雛形被提出。在“能源互聯(lián)”背景下，傳統(tǒng)的以生產(chǎn)順應(yīng)需求的能源供給模式將被徹底顛覆，處于能源互聯(lián)網(wǎng)中的各個參與主體都既是 “生產(chǎn)者”，又是“消費(fèi)者”，互聯(lián)共享將成為新型能源體系中的核心價值觀。
因此，能源互聯(lián)網(wǎng)是要構(gòu)建一個以電力系統(tǒng)為核心與紐帶，多類型能源網(wǎng)絡(luò)和交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的高度整合，具有 “橫向多能源體互補(bǔ)，縱向源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)調(diào)”和能量流與信息流雙向流動特性的大能源互聯(lián)圈，是要實現(xiàn)更廣泛意義上的“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)調(diào)互動。其中，“源”是指煤炭、水能、天然氣等各類型一次能源和電力等二次能源，“網(wǎng)”涵蓋了天然氣和石油管道網(wǎng)、電力網(wǎng)絡(luò)以及鐵路、公路等運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，“荷”與“儲”則是指各種能源需求以及存儲設(shè)施。通過“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)調(diào)互動達(dá)到最大限度消納利用可再生能源，能源需求與生產(chǎn)供給協(xié)調(diào)優(yōu)化以及資源優(yōu)化配置的目的，從而實現(xiàn)整個能源網(wǎng)絡(luò)的“清潔替代”與“電能替代”，推動整個能源產(chǎn)業(yè)以及經(jīng)濟(jì)社會的變革與發(fā)展。
二、構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的必要性和迫切性
構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)不僅是能源技術(shù)的革新，也是一次能源生產(chǎn)、消費(fèi)以及政策體制變革，更是對人類社會生活方式的一次根本性革命。當(dāng)前我國正處在能源革命的關(guān)鍵時期，李克強(qiáng)總理在政府工作報告中提出“能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命，關(guān)乎發(fā)展與民生，要大力發(fā)展風(fēng)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)能”以及“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念，預(yù)示著我國能源行業(yè)發(fā)展將要進(jìn)入一個全新的歷史階段。能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)不是基于現(xiàn)有的能源生產(chǎn)、消費(fèi)模式和能源體制，而是要通過能源互聯(lián)網(wǎng)這種能源技術(shù)革命，推動能源生產(chǎn)、消費(fèi)、體制變革和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，有力地推動我國能源革命，能源互聯(lián)勢在必行。
首先，我國面臨著嚴(yán)峻的能源與環(huán)境問題。我國的能源結(jié)構(gòu)不盡合理，導(dǎo)致目前我國社會發(fā)展與能源消費(fèi)之間的矛盾日益突出。同時隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展以及傳統(tǒng)化石燃料的日益枯竭，我國能源依賴進(jìn)口的比重越來越大，在周邊政治環(huán)境不穩(wěn)定的情況下，我國的能源安全問題將無法得到保障。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠在最大程度上提高能源利用效率，降低國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對傳統(tǒng)化石能源的依賴程度，從根本上改變當(dāng)前我國的能源生產(chǎn)和消費(fèi)模式，從而有效解決我國當(dāng)前能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾以及能源安全問題。
其次，我國正處在能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及體制改革的關(guān)鍵時期。能源互聯(lián)網(wǎng)作為一次能源技術(shù)革命，互聯(lián)共享將會從根本上改變我國的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)布局和能源生產(chǎn)消費(fèi)模式，其高度開放的特性，也會推動我國能源行業(yè)體制的變革，提高我國能源行業(yè)的整體開放程度。能源互聯(lián)網(wǎng)是多類型用能網(wǎng)絡(luò)的多層耦合，電力作為重要的二次能源，是實現(xiàn)各能源網(wǎng)絡(luò)有機(jī)互聯(lián)的鏈接樞紐，電力互聯(lián)是實現(xiàn)能源互聯(lián)的重要途徑。能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將會最大程度的推動當(dāng)前我國電力工業(yè)體制改革進(jìn)程，加速相關(guān)政策措施的完善以及智能電網(wǎng)等技術(shù)手段的研發(fā)速度，從而促進(jìn)我國新型電力工業(yè)體系的建設(shè)完善。
三、能源互聯(lián)網(wǎng)對未來電力工業(yè)體系形成的作用
構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)在滿足各國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及建設(shè)節(jié)能、低碳、環(huán)保電力系統(tǒng)需求的同時，也將改變當(dāng)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(cè)管理工作的開展都會產(chǎn)生積極的影響。
（一）能夠保證分布式可再生電源和電動汽車的大規(guī)模接入
能源互聯(lián)網(wǎng)最重要的核心內(nèi)涵是實現(xiàn)可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大規(guī)模利用和共享。能源互聯(lián)網(wǎng)具有高度集成特性，這種集成特性使得其能夠?qū)⒏黝愋头植际桨l(fā)電設(shè)備，儲能設(shè)備和負(fù)載設(shè)備組成的微型能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，實現(xiàn)上述設(shè)備的“即插即發(fā)、即插即儲、即插即用”以及無差別對等互聯(lián)。同時，能源互聯(lián)網(wǎng)極強(qiáng)的系統(tǒng)自愈性，使得其能夠利用先進(jìn)的能量智能管理設(shè)備實施自動故障檢測，對網(wǎng)絡(luò)中突發(fā)事件做出反應(yīng)，隔離電網(wǎng)中存在的故障器件或者局部網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的快速重構(gòu)，以及各個微型能源網(wǎng)絡(luò)孤島與并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的平滑切換，保證系統(tǒng)內(nèi)正常的能源電力供應(yīng)。上述兩個特性，使得能源互聯(lián)網(wǎng)具有高度的網(wǎng)絡(luò)開放程度，能夠接納各類分布式可再生電源以及電動汽車的柔性接入。一方面，能夠?qū)崿F(xiàn)各類型分布式可再生電源，儲能設(shè)備以及可控負(fù)荷之間的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。通過分布式可再生電源與用戶之間以及各局部能源電力網(wǎng)絡(luò)之間的信息互聯(lián)，使得能夠更好地利用廣域內(nèi)分布式電源的時空互補(bǔ)性，以及儲能設(shè)備與需求側(cè)可控資源之間的系統(tǒng)調(diào)節(jié)潛力，做到“橫向源-源互補(bǔ)，縱向源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)調(diào)控制”，從而平抑分布式可再生能源間歇特性對局部電網(wǎng)的沖擊。在保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與安全性的同時，進(jìn)一步提高系統(tǒng)對分布式可再生電源的利用消納能力。另一方面，能夠促進(jìn)電動汽車大規(guī)模接入。電動汽車是交通運(yùn)輸系統(tǒng)電氣化轉(zhuǎn)型的重要手段，而能源互聯(lián)網(wǎng)本身是以電力網(wǎng)絡(luò)為核心，涵蓋石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)以及交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的多層耦合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)能夠為電動汽車提供更為完善且具有較強(qiáng)通用性的基礎(chǔ)設(shè)施。在能源互聯(lián)背景下，電動汽車作為一種分布式儲能設(shè)備，將能夠與電力系統(tǒng)更好的對接，從而優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)以及整個經(jīng)濟(jì)社會的低碳化水平。
（二）能夠提高需求側(cè)管理精細(xì)化和用戶用電個性化水平
隨著可再生能源、分布式電源以及電動汽車的大規(guī)模接入，使得電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的雙側(cè)隨機(jī)性。能源互聯(lián)網(wǎng)所構(gòu)建的高效信息交互系統(tǒng)，保證了能源互聯(lián)網(wǎng)端對端（C2C）的能源電力信息流共享以及對整個系統(tǒng)的效率優(yōu)化和安全調(diào)度。需求側(cè)資源是未來電力系統(tǒng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)中重要的可調(diào)控資源，其調(diào)控潛力大、成本低的特點(diǎn)，使得需求側(cè)可控資源能夠作為平抑可再生能源間歇性和分布式電源故障情況下維持系統(tǒng)功率平衡的一種有效手段。基于高度信息化的基礎(chǔ)設(shè)施，以及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，售電企業(yè)能夠針對不同電力消費(fèi)群體的用能習(xí)慣進(jìn)行分析，來制定針對不同消費(fèi)群體的個性化用電服務(wù)模式，同時用戶也將有更多的用電模式選擇。一方面，提高售電企業(yè)的需求側(cè)管理精細(xì)化水平。售電企業(yè)能夠通過信息交互系統(tǒng)，實時掌握用戶用電情況，通過用戶側(cè)的智能自動控制設(shè)備，對不同用戶的不同用電設(shè)備進(jìn)行精細(xì)化管理控制，在不影響用戶基本用電需求的同時，協(xié)調(diào)需求側(cè)與供應(yīng)側(cè)的優(yōu)化運(yùn)行。另一方面，提高用戶用電的個性化服務(wù)水平。售電企業(yè)通過該信息交互系統(tǒng)能夠及時根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況快速向用戶傳遞需求側(cè)響應(yīng)指令，同時用戶也能夠通過智能的交互界面，直觀清晰地了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、市場電價信息以及自身用電狀況，根據(jù)供電企業(yè)提供的精細(xì)化差別電價和自身用電需求，通過移動智能終端調(diào)整用電設(shè)備工作狀態(tài)以及自身用電行為。
（三）能夠推動廣域內(nèi)電力資源的協(xié)調(diào)互補(bǔ)和優(yōu)化配置
未來能源互聯(lián)網(wǎng)是分布式和集中式相結(jié)合的，高度開放式的能源系統(tǒng)。面對我國能源生產(chǎn)與消費(fèi)逆向分布的格局，未來我國能源互聯(lián)網(wǎng)的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)該是大電網(wǎng)與微電網(wǎng)相結(jié)合的布局形式，各個區(qū)域各種形式可再生能源都能夠通過能源互聯(lián)網(wǎng)柔性接入，從而進(jìn)一步推動廣域內(nèi)電力資源的協(xié)調(diào)互補(bǔ)和優(yōu)化配置。一方面，電力遠(yuǎn)距離輸送是大規(guī)模集中式可再生能源并網(wǎng)的可靠依托。能源互聯(lián)網(wǎng)對于電網(wǎng)跨區(qū)的輸送能力、經(jīng)濟(jì)輸送距離、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等方面提出了更高的要求，對電力輸送網(wǎng)絡(luò)的合理布局是實現(xiàn)跨區(qū)域能源互聯(lián)的重要保障。另一方面，依托于能源互聯(lián)網(wǎng)，分布式電源與微電網(wǎng)也是優(yōu)化電力資源配置的重要手段。微網(wǎng)憑借其靈活的運(yùn)行方式、能量梯級利用、提供可定制電源等特性，能夠協(xié)調(diào)控制分布式電源、儲能與需求側(cè)資源，從而保證分布式可再生能源的并網(wǎng)需求。
四、如何穩(wěn)步推進(jìn)我國能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展
能源互聯(lián)網(wǎng)高度的開放性和系統(tǒng)自愈能力以及儲能、需求側(cè)可控資源之間的協(xié)調(diào)調(diào)控能力，使得系統(tǒng)能夠最大程度的接納分布式以及可再生能源發(fā)電設(shè)備，從而在根本上解決了當(dāng)前風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電利用小時數(shù)有限，分布式電源接入困難的問題，有效消除了當(dāng)前可再生能源發(fā)電消納的困局，是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及電力系統(tǒng)低碳化發(fā)展的有效途徑。然而，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是新能源技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)與配套政策措施、市場機(jī)制的高度整合，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，面對可能出現(xiàn)的問題，我們應(yīng)該從以下幾個方面解決：
（一）進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與頂層設(shè)計，結(jié)合我國國情以及能源分布特點(diǎn)，明確我國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展思路以及整體結(jié)構(gòu)框架。能源互聯(lián)網(wǎng)是多類型用能網(wǎng)絡(luò)的多層耦合，電力網(wǎng)絡(luò)是能源互聯(lián)的樞紐，而我國的能源分布條件以及電力行業(yè)特點(diǎn)決定了我國的能源互聯(lián)網(wǎng)模式不能完全照辦歐美國家的理論體系，需要針對我國實際能源分布特點(diǎn)、用能情況以及社會經(jīng)濟(jì)條件，建立適合我國的能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)體系。
（二）集中研究能源互聯(lián)網(wǎng)中關(guān)鍵技術(shù)問題，提高我國支撐能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新能力。應(yīng)盡快開展能源互聯(lián)網(wǎng)中信息交互技術(shù)、智能電網(wǎng)控制和調(diào)度技術(shù)以及分布式電源協(xié)同控制技術(shù)等先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，給我國在能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供更為有力的技術(shù)支撐和儲備。一方面，在當(dāng)前階段加快智能電網(wǎng)以及主動配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作。智能電網(wǎng)將成為未來實現(xiàn)能源互聯(lián)的重要物理支撐之一，利用其先進(jìn)的信息通信、電力電子以及自動控制技術(shù)對規(guī)?；尤敕植际侥茉吹呐潆娋W(wǎng)實施主動管理，能夠?qū)崿F(xiàn)對新能源分布式發(fā)電與儲能裝置等單元協(xié)調(diào)控制和網(wǎng)絡(luò)快速重構(gòu)，從而達(dá)到積極消納可再生能源并確保網(wǎng)絡(luò)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。另一方面，加快“云計算”在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用與發(fā)展?！按髷?shù)據(jù)”是未來能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要信息數(shù)據(jù)支撐，而“云計算”作為計算資源的底層，支撐著上層的“大數(shù)據(jù)”處理，憑借其存儲成本低、安全可靠，處理速度快的特點(diǎn)，將會成為能源互聯(lián)網(wǎng)中信息數(shù)據(jù)交互的可靠保障。
（三）完善相關(guān)政策措施與標(biāo)準(zhǔn)。首先，能源互聯(lián)網(wǎng)具有高度的開放特性，很大程度上也取決于政策與市場的開放程度。隨著分布式電源、可再生能源的發(fā)展和電力市場化程度的加快，如何引導(dǎo)售電公司提高用戶用電效率，加強(qiáng)需求側(cè)管理以及完善分布式電源、可再生能源的并網(wǎng)運(yùn)營服務(wù)都是目前亟需解決的問題。其次，在能源互聯(lián)網(wǎng)中，要解決設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與能源網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò)以及信息與數(shù)據(jù)間的存在的“隔離性”問題，就必須逐步完善能源互聯(lián)網(wǎng)中各類型設(shè)備以及數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)以及信息傳輸協(xié)議，從而保證能源互聯(lián)網(wǎng)中能源流與信息流的互聯(lián)互通，推動能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與部署。
（四）綜合論證項目實施的必要性和可行性。能源互聯(lián)網(wǎng)不可能一蹴而就，應(yīng)循序漸進(jìn)，進(jìn)行相應(yīng)的示范園區(qū)建設(shè)與試點(diǎn)實驗驗證。通過相應(yīng)的試點(diǎn)工程對能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及政策的可行性進(jìn)行綜合、科學(xué)的探討論證，但是目前這方面的研究并未全面展開。
五、結(jié)語
構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是建立新的能源利用體系，作為第三次工業(yè)革命的核心內(nèi)容能源互聯(lián)網(wǎng)將會推動我國能源產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸、消費(fèi)以及相關(guān)政策措施的鏈?zhǔn)阶兏?。因此，我國需要抓住能源互?lián)網(wǎng)這一重要發(fā)展契機(jī)，實現(xiàn)我國能源電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)社會的跨越式發(fā)展。但是能源互聯(lián)網(wǎng)是一項集能源技術(shù)變革、政策措施完善、生產(chǎn)消費(fèi)模式與價值觀轉(zhuǎn)變的巨大系統(tǒng)工程，涉及到能源產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟(jì)社會的方方面面，從系統(tǒng)頂層設(shè)計到能源互聯(lián)的技術(shù)實現(xiàn)，都還有很多問題亟需解決。其中，電力互聯(lián)作為能源互聯(lián)的樞紐，將會受到更多的關(guān)注。我國電力行業(yè)應(yīng)明確促進(jìn)分布式電源和可再生能源發(fā)展，加強(qiáng)需求側(cè)管理以及節(jié)能、環(huán)保、低碳的發(fā)展方向，從而更好地契合能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)與核心內(nèi)容，為我國能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)，加快我國能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)步伐。
（作者系華北電力大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、國家能源互聯(lián)網(wǎng)行動計劃主要課題牽頭人）
