能源互联网源起的分析介绍

生产的工业化和生活的现代化都是以能源为基础的，开发和利用安全、清洁、经济、高效的可再生能源是能源可持续发展的必由之路。可再生能源包括水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、空气能、生物质能等，与传统能源相比，可再生能源具有以下特征属性：除生物质能外皆清洁零排放、可再生永续利用、适宜分布式利用、分布广而能量密度低、远距离输送成本高、有对自然条件如气象和光照依赖的间歇性和随机性、目前生产和利用成本与传统电价比还相对较高。相对于传统化石能源集中式、整体化、稳定程度高的能源生产消费方式，可再生能源由于分布式、碎片化、间歇性的特点，一度被视为“垃圾能源”。确实，在生产、输配、消费等环节上，可再生能源亟须借助理念转变、政策引导、技术进步、习惯养成等，实现对传统能源的补充、衔接、融合和替代。

采用何种方式和路径来高效、大规模地利用可再生能源，目前还处于思考、试验和探索阶段。信息互联网凭借其扁平化、网络化、智能化的特点，将全球范围内分散的、小规模的、间歇性的、多样式的信息整合起来，奠定了人类信息社会的基础，也使得互联网行业创造了其他任何行业无法企及的价值。能源互联网就是在可再生能源迅猛发展、互联网和物联网渐趋成熟的基础上被提了出来。利用互联网巨大的组织集聚功能，可以实现对多形式清洁能源的互补耦合和扁平化管理。打造一张具有扁平化结构和智能化功能的能量网络，以整合和保障分布式、间歇性、多样化的能量供应和需求，实现能源的安全、清洁、经济、高效和可持续发展，这就是能源互联网模式。替代能源及其利用途径如图1所示。

图1　替代能源及其利用途径

（替代能源，即以可再生能源开发利用为主、替代煤炭和石油的能源。本图列出了主要的十大替代能源，其中，氢能是二次能源。）(www.xing528.com)

学术界对能源互联网概念阐述、结构设想等讨论已有十多年。2004年3月，《经济学人》杂志刊登了题为“Building the Energy Internet”的文章，列举了部分专家学者、研究机构以及企业等对能源互联网的讨论。基于适配分布式发电的需求，文章认为能源互联网是一个“自愈”电网，拥有实时传感器和“即插即用”软件，可以让分布式电源或储能装置在它上面联通。2008年是学术界对能源互联网的研究集中爆发的一年。当年，美国国家科学基金开始立项支持能源互联网研究，这个名为“可再生电力能源传输与管理系统”（The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management System，FREEDM System）的前沿项目由北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）黄勤教授主持，目前有17个研究院所和30多个工业伙伴参与。FREEDM System研究组构想的能源互联网是基于可再生能源发电和分布式储能系统的分布式对等系统控制与交互的智能微电网，满足电源和储能设备的即插即用。FREEDM System研究组提出了能量路由器的概念并首次进行了原型实现。普渡大学（Purdue University）、加州大学伯克利分校（University of California，Berkeley）也提出了类似的能源互联网构想，普渡大学研究组更强调储能系统的作用，伯克利分校研究组更关注底层信息架构的开发和应用。同年，欧盟在智能电网的基础上推出了E-Energy计划，目标是实现综合数字化互联和计算机控制检测。E-Energy是第一个国家层次（德国）构建的能源互联网，计划于2020年实现在电力系统覆盖信息网络，能源网通过互联网协调控制。

将能源互联网作为一个全人类的未来能源发展模式和解决方案，并引起全世界各阶层广泛关注的，是2011年杰里米·里夫金《第三次工业革命》（The Third Industrial Revolution：How Lateral Power Is Transforming Energy，the Economy，and the World）的出版。里夫金提出了全新的工业革命的概念，新能源方式和新通信技术的结合预示着新工业革命的到来。第三次工业革命的五大支柱是向可再生能源转型、建筑微型电厂、储氢等储能技术、能源互联网和插电式交通。能源互联网是基于“将每一大洲的建筑转化为微型电厂，以便就近收集可再生能源”并“利用互联网技术将每一大洲的电力转化为能源共享网络”。里夫金描述道：“在即将到来的时代，亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源可以与他人分享，就像我们现在在网络上分享信息一样。”以信息互联网为参照，能源互联网更关注人的因素，充分考虑自己发电、自己掌握能量路由器产生的安全感、分享能源的幸福感和参与能源合作的社会归属感，目标是打造一个用户体验优先的信息能源网络。在城镇社区，个人和家庭以建筑物为主体利用可再生能源，产生无数微小的能源生产单元，使用高度稳定和可靠的电网将其联通。成熟的物联网技术提供了互联支撑，对电能实现智能化控制，实时反馈价格信息和用户互动。