能源互聯網的思考與探索

/本刊記者 徐暉/

能源互聯網的思考與探索

/本刊記者 徐暉/

全球能源生產與消費形態(tài)正在發(fā)生巨變，能源互聯網將帶來巨大的價值。能源互聯網是推動我國能源革命、提高能源利用效率的必然選擇，是第三次工業(yè)革命的創(chuàng)新核心，涉及能源、電工、材料、信息、熱動、數據科學等學科交叉，是當前國際學術界前沿課題與產業(yè)界科技創(chuàng)新的新焦點。

技術革新、工業(yè)革命的成果體現在社會新基礎設施的形成。在21 世紀網絡時代，新基礎設施的特征必然離不開信息化、網絡化兩個信息時代的基本要素。隨著消耗的增加，能源領域現有架構局限和矛盾的突顯，分布式能源和可再生能源的興起，需求和理念更新等主客觀推動因素的涌現，變革勢在必行，而基于信息能源基礎設施一體化的能源互聯網提供了一種可行的解決方案。

目前我國面臨能源環(huán)境與經濟發(fā)展的雙重壓力。我國以煤炭為主的能源生產和消費結構，嚴重破壞著生態(tài)環(huán)境，在過去十年，中國環(huán)境污染的成本接近每年國內生產總值（GDP）的10%。而中國人均能源資源擁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資源。與此同時，全球能源生產與消費形態(tài)正在發(fā)生巨變，能源互聯網將帶來巨大的價值。能源互聯網是推動我國能源革命、提高能源利用效率的必然選擇，是第三次工業(yè)革命的創(chuàng)新核心，涉及能源、電工、材料、信息、熱動、數據科學等學科交叉，是當前國際學術界前沿課題與產業(yè)界科技創(chuàng)新的新焦點。

清華大學能源互聯網創(chuàng)新研究院副院長高峰博士指出，能源互聯網可分為三個層級，物理基礎是多能互聯能源網絡、實現手段為信息物理能源系統(tǒng)、價值挖掘為創(chuàng)新模式能源運營。具體而言，多能互聯能源網絡是指能源互聯以電力網絡為主體，并融合氣、熱等網絡，覆蓋整個能源鏈，包括能源生產、能源存儲、能源傳輸、能源轉換和能源消費。能源互聯依賴于高度可靠、安全的主體網架（電網、管網、路網），并具備柔性、可擴展的能力，支持分布式能源（生產端、存儲端、消費端）的即插即用。信息物理能源系統(tǒng)是依托物聯網、大數據、移動互聯網等信息技術的飛速發(fā)展，為涵蓋能源生產、存儲、傳輸、轉換和消費整個能源鏈條的效率、經濟、安全提供有效支撐。

依據業(yè)界普遍的認定，能源互聯網的本質就是通過互聯網手段和思維對能源進行提效，即新能源高滲透接入：集中式與分布式并存，分布式能源即插即發(fā)，就近消納，余電上網，可再生能源利用效率高；能量信息深度融合：用先進的傳感器、控制和軟件應用程序，將能源生產端、能源傳輸端、能源消費端的數以億計的設備、機器、系統(tǒng)連接起來，實現總體效益優(yōu)化；多方主體廣泛參與：能源生產、存儲、傳輸、轉換、消費整個能源鏈的所有參與方均能充分參與，體現開放、對等、分享、互聯的互聯網精神；能源具備商品屬性：能源市場化，激發(fā)所有參與方的活力，以用戶為出發(fā)點，形成創(chuàng)新商業(yè)模式。

政策導向不斷利好

電力網絡對于能源互聯網具有重要意義，今年3月出臺的《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》以及陸續(xù)出臺的“新電改”五大配套文件一直備受關注。“新電改”方案可概括為“三放開、一獨立、三加強”。放開新增配售電市場，放開輸配以外的經營性電價，公益性調節(jié)性以外的發(fā)電計劃放開，交易機構相對獨立，加強政府監(jiān)管，強化電力統(tǒng)籌規(guī)劃，強化和提升電力安全高效運行和可靠性供應水平。

高峰表示，“新電改”和能源互聯網的發(fā)展是相互依托、相互促進的關系?！靶码姼摹睘槟茉椿ヂ摼W的發(fā)展提供了相應的政策環(huán)境，包括放開售電市場、鼓勵電力雙邊交易、發(fā)展分布式和清潔能源以及加強需求側管理等。

能源互聯網不僅能夠與“新電改”相互促進，提升能源生產可持續(xù)性水平，更可以借助技術手段打破封閉的能源行業(yè)格局，化解我國當前經濟發(fā)展和環(huán)境保護雙重壓力之間的矛盾。此外，隨著能源產業(yè)的發(fā)展，從低效率向高效率的過程中，將會涌現非常多的商業(yè)模式，甚至出現顛覆性的商業(yè)模式。在即將到來的“十三五”時期，能源互聯網將對我國能源產業(yè)形成一場貫穿消費、供給、技術、體制乃至行業(yè)外延機制的鏈式革命。

今年7月4日，國務院發(fā)布《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，提出了“互聯網+智慧能源”的能源互聯網發(fā)展路線圖，能源互聯網受投資者關注的熱度進一步提升。該路線圖包括四項措施：推進能源生產智能化、建設分布式能源網絡、探索能源消費新模式以及發(fā)展基于電網的通信設施和新型業(yè)務。同時國家能源局日前印發(fā)《配電網建設改造行動計劃（2015-2020年）》也使“十三五”框架下以電力為核心和紐帶的“能源互聯網”概念再度升溫?！杜潆娋W建設改造行動計劃（2015-2020年）》中強調，實施配電網建設改造行動計劃，就是要加快配電網的智能化升級、提升適應性，以持續(xù)的技術創(chuàng)新、產業(yè)創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新，提高配電網的核心競爭力，帶動關聯產業(yè)發(fā)展，為經濟社會發(fā)展培育新的增長點。

能源互聯網需要標準化

標準既是技術實現和工程建設的技術支撐，也是技術進步和產業(yè)發(fā)展的引領者。智能電網的建設已經證明標準化工作極大地促進了智能電網技術的進步和產業(yè)發(fā)展，同樣，能源互聯網的發(fā)展也離不開標準化。

能源互聯網與智能電網相比，更具系統(tǒng)性，復雜性也更高，亟需統(tǒng)一規(guī)劃和頂層設計。目前，能源互聯網在基本概念、術語定義、概念模型、體系架構、評價指標等方面尚未形成共識，需要從全社會的層面上對能源互聯網標準化進行統(tǒng)一規(guī)范，以支撐未來產業(yè)發(fā)展的需要。

今年3月2日，國際標準化組織ISO/ IEC正式發(fā)布文件，由天地互連主導的IEEE 1888標準通過ISO/IEC最后一輪投票，成為全球能源互聯網產業(yè)首個ISO/IEC國際標準。鑒于IEEE 1888國際標準的影響力及產業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，2012年，中國向國際標準化組織ISO/IEC遞交了IEEE 1888的轉化申請，ISO/IEC JTC1 SC6正式予以立項接收，這是我國主導的綠色ICT技術國際標準化的重大突破。

IEEE 1888標準又稱為泛在綠色社區(qū)控制網絡標準，是能源互聯網領域的TCP/IP標準。通過IEEE 1888標準，將電、水、氣等能源數據化，應用大數據、云計算等互聯網新技術，達到提高能效、節(jié)能減排等作用。圍繞IEEE 1888標準，將形成包括終端產品、匯聚產品、多協(xié)議網關產品、存儲系統(tǒng)、智能分析平臺、可視化界面、認證與安全系統(tǒng)、網管和計費系統(tǒng)、系統(tǒng)集成、認證與測試、合同能源管理服務的產業(yè)鏈。

IEEE 1888發(fā)展至今，已在中國、日本、越南、泰國、印度等全球各地完成了多個成功的示范項目及商業(yè)化的解決方案，某些項目在幫助企業(yè)提高生產效率的同時，甚至產生了45%以上的節(jié)能量，并產生了很多新的商業(yè)機會及商業(yè)模式。

事實上，能源互聯網或智慧能源標準化工作在國際上還處于萌芽狀態(tài)，國際電工委員會成立的智慧能源系統(tǒng)委員會的工作目前也才剛剛起步，我國可以利用在智能電網建設的優(yōu)勢，在國際標準化上積極進取，深入參與國際標準制定工作，實現在能源互聯網標準化領域，中國與國際同步。

目前，能源互聯網的研究還處于初級階段。能源互聯網的發(fā)展需要多方關鍵技術的支撐，據高峰介紹，目前技術創(chuàng)新發(fā)展方向和研究熱點主要集中在總體架構與標準體系、組網與互操作模型與技術、建模、仿真與分析技術、運行與控制裝備與技術、安全防護、質量監(jiān)督與認證體系、量測、評價與技術經濟分析等方面。

未來能源互聯網的發(fā)展將在具有活力的市場環(huán)境下，實現能源生產、能源傳輸、能源消費、能源存儲、能源轉換的整個能源鏈各環(huán)節(jié)以及鏈條之外相關方的廣泛參與，大批優(yōu)秀企業(yè)將脫穎而出，帶動能源互聯網產業(yè)的發(fā)展。