一、能源互聯網—未來能源利用體系

隨著可再生能源技術、通信技術以及自動控制技術的快速發展，一種以電力系統為核心，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據交互技術，涵蓋煤炭、石油、天然氣以及公路和鐵路運輸等多類型多形態網絡系統的新型能源利用體系，即“能源互聯網”的基本構想和雛形被提出。在“能源互聯”背景下，傳統的以生產順應需求的能源供給模式將被徹底顛覆，處于能源互聯網中的各個參與主體都既是 “生產者”，又是“消費者”，互聯共享將成為新型能源體系中的核心價值觀。

因此，能源互聯網是要構建一個以電力系統為核心與紐帶，多類型能源網絡和交通運輸網絡的高度整合，具有 “橫向多能源體互補，縱向源-網-荷-儲協調”和能量流與信息流雙向流動特性的大能源互聯圈，是要實現更廣泛意義上的“源-網-荷-儲”協調互動。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”涵蓋了天然氣和石油管道網、電力網絡以及鐵路、公路等運輸網絡，“荷”與“儲”則是指各種能源需求以及存儲設施。通過“源-網-荷-儲”協調互動達到最大限度消納利用可再生能源，能源需求與生產供給協調優化以及資源優化配置的目的，從而實現整個能源網絡的“清潔替代”與“電能替代”，推動整個能源產業以及經濟社會的變革與發展。

二、構建能源互聯網的必要性和迫切性

構建能源互聯網不僅是能源技術的革新，也是一次能源生產、消費以及政策體制變革，更是對人類社會生活方式的一次根本性革命。當前我國正處在能源革命的關鍵時期，李克強總理在政府工作報告中提出“能源生產與消費革命，關乎發展與民生，要大力發展風電、光伏發電、生物質能”以及“互聯網+”的概念，預示著我國能源行業發展將要進入一個全新的歷史階段。能源互聯網的建設不是基于現有的能源生產、消費模式和能源體制，而是要通過能源互聯網這種能源技術革命，推動能源生產、消費、體制變革和能源結構的調整，有力地推動我國能源革命，能源互聯勢在必行。

首先，我國面臨著嚴峻的能源與環境問題。我國的能源結構不盡合理，導致目前我國社會發展與能源消費之間的矛盾日益突出。同時隨著我國經濟社會的發展以及傳統化石燃料的日益枯竭，我國能源依賴進口的比重越來越大，在周邊政治環境不穩定的情況下，我國的能源安全問題將無法得到保障。能源互聯網能夠在最大程度上提高能源利用效率，降低國內經濟發展對傳統化石能源的依賴程度，從根本上改變當前我國的能源生產和消費模式，從而有效解決我國當前能源消費與經濟發展之間的矛盾以及能源安全問題。

其次，我國正處在能源產業結構調整以及體制改革的關鍵時期。能源互聯網作為一次能源技術革命，互聯共享將會從根本上改變我國的經濟產業布局和能源生產消費模式，其高度開放的特性，也會推動我國能源行業體制的變革，提高我國能源行業的整體開放程度。能源互聯網是多類型用能網絡的多層耦合，電力作為重要的二次能源，是實現各能源網絡有機互聯的鏈接樞紐，電力互聯是實現能源互聯的重要途徑。能源互聯網的建設將會最大程度的推動當前我國電力工業體制改革進程，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速度，從而促進我國新型電力工業體系的建設完善。

三、能源互聯網對未來電力工業體系形成的作用

構建能源互聯網在滿足各國能源結構調整以及建設節能、低碳、環保電力系統需求的同時，也將改變當前電力工業的體系及格局，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。

（一）能夠保證分布式可再生電源和電動汽車的大規模接入

能源互聯網最重要的核心內涵是實現可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大規模利用和共享。能源互聯網具有高度集成特性，這種集成特性使得其能夠將各類型分布式發電設備，儲能設備和負載設備組成的微型能源網絡互聯起來，實現上述設備的“即插即發、即插即儲、即插即用”以及無差別對等互聯。同時，能源互聯網極強的系統自愈性，使得其能夠利用先進的能量智能管理設備實施自動故障檢測，對網絡中突發事件做出反應，隔離電網中存在的故障器件或者局部網絡，實現網絡的快速重構，以及各個微型能源網絡孤島與并網運行狀態的平滑切換，保證系統內正常的能源電力供應。上述兩個特性，使得能源互聯網具有高度的網絡開放程度，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，能夠實現各類型分布式可再生電源，儲能設備以及可控負荷之間的協調優化控制。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絡之間的信息互聯，使得能夠更好地利用廣域內分布式電源的時空互補性，以及儲能設備與需求側可控資源之間的系統調節潛力，做到“橫向源-源互補，縱向源-網-荷-儲協調控制”，從而平抑分布式可再生能源間歇特性對局部電網的沖擊。在保證系統的經濟性與安全性的同時，進一步提高系統對分布式可再生電源的利用消納能力。另一方面，能夠促進電動汽車大規模接入。電動汽車是交通運輸系統電氣化轉型的重要手段，而能源互聯網本身是以電力網絡為核心，涵蓋石油網絡、天然氣網絡以及交通運輸網絡的多層耦合網絡系統，因此能源互聯網的建設能夠為電動汽車提供更為完善且具有較強通用性的基礎設施。在能源互聯背景下，電動汽車作為一種分布式儲能設備，將能夠與電力系統更好的對接，從而優化系統運行，提高交通運輸系統以及整個經濟社會的低碳化水平。

（二）能夠提高需求側管理精細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模接入，使得電力系統呈現出較強的雙側隨機性。能源互聯網所構建的高效信息交互系統，保證了能源互聯網端對端（C2C）的能源電力信息流共享以及對整個系統的效率優化和安全調度。需求側資源是未來電力系統以及能源互聯網中重要的可調控資源，其調控潛力大、成本低的特點，使得需求側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功率平衡的一種有效手段。基于高度信息化的基礎設施，以及大數據分析技術，售電企業能夠針對不同電力消費群體的用能習慣進行分析，來制定針對不同消費群體的個性化用電服務模式，同時用戶也將有更多的用電模式選擇。一方面，提高售電企業的需求側管理精細化水平。售電企業能夠通過信息交互系統，實時掌握用戶用電情況，通過用戶側的智能自動控制設備，對不同用戶的不同用電設備進行精細化管理控制，在不影響用戶基本用電需求的同時，協調需求側與供應側的優化運行。另一方面，提高用戶用電的個性化服務水平。售電企業通過該信息交互系統能夠及時根據系統運行情況快速向用戶傳遞需求側響應指令，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運行狀態、市場電價信息以及自身用電狀況，根據供電企業提供的精細化差別電價和自身用電需求，通過移動智能終端調整用電設備工作狀態以及自身用電行為。

（三）能夠推動廣域內電力資源的協調互補和優化配置

未來能源互聯網是分布式和集中式相結合的，高度開放式的能源系統。面對我國能源生產與消費逆向分布的格局，未來我國能源互聯網的電力網絡結構應該是大電網與微電網相結合的布局形式，各個區域各種形式可再生能源都能夠通過能源互聯網柔性接入，從而進一步推動廣域內電力資源的協調互補和優化配置。一方面，電力遠距離輸送是大規模集中式可再生能源并網的可靠依托。能源互聯網對于電網跨區的輸送能力、經濟輸送距離、網架結構等方面提出了更高的要求，對電力輸送網絡的合理布局是實現跨區域能源互聯的重要保障。另一方面，依托于能源互聯網，分布式電源與微電網也是優化電力資源配置的重要手段。微網憑借其靈活的運行方式、能量梯級利用、提供可定制電源等特性，能夠協調控制分布式電源、儲能與需求側資源，從而保證分布式可再生能源的并網需求。

四、如何穩步推進我國能源互聯網的建設與發展

能源互聯網高度的開放性和系統自愈能力以及儲能、需求側可控資源之間的協調調控能力，使得系統能夠最大程度的接納分布式以及可再生能源發電設備，從而在根本上解決了當前風電、光伏等可再生能源發電利用小時數有限，分布式電源接入困難的問題，有效消除了當前可再生能源發電消納的困局，是促進能源結構調整以及電力系統低碳化發展的有效途徑。然而，能源互聯網建設是新能源技術、現代通信技術等先進技術與配套政策措施、市場機制的高度整合，是一項復雜的系統工程，面對可能出現的問題，我們應該從以下幾個方面解決：

（一）進行統籌規劃與頂層設計，結合我國國情以及能源分布特點，明確我國能源互聯網發展思路以及整體結構框架。能源互聯網是多類型用能網絡的多層耦合，電力網絡是能源互聯的樞紐，而我國的能源分布條件以及電力行業特點決定了我國的能源互聯網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、用能情況以及社會經濟條件，建立適合我國的能源互聯網絡體系。

（二）集中研究能源互聯網中關鍵技術問題，提高我國支撐能源互聯網發展的相關技術創新能力。應盡快開展能源互聯網中信息交互技術、智能電網控制和調度技術以及分布式電源協同控制技術等先進關鍵技術，給我國在能源互聯網建設提供更為有力的技術支撐和儲備。一方面，在當前階段加快智能電網以及主動配電網相關技術的研發工作。智能電網將成為未來實現能源互聯的重要物理支撐之一，利用其先進的信息通信、電力電子以及自動控制技術對規模化接入分布式能源的配電網實施主動管理，能夠實現對新能源分布式發電與儲能裝置等單元協調控制和網絡快速重構，從而達到積極消納可再生能源并確保網絡的安全經濟運行的效果。另一方面，加快“云計算”在能源領域中的應用與發展。“大數據”是未來能源互聯網發展的重要信息數據支撐，而“云計算”作為計算資源的底層，支撐著上層的“大數據”處理，憑借其存儲成本低、安全可靠，處理速度快的特點，將會成為能源互聯網中信息數據交互的可靠保障。

（三）完善相關政策措施與標準。首先，能源互聯網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、可再生能源的發展和電力市場化程度的加快，如何引導售電公司提高用戶用電效率，加強需求側管理以及完善分布式電源、可再生能源的并網運營服務都是目前亟需解決的問題。其次，在能源互聯網中，要解決設備與設備、設備與能源網絡、設備與通信網絡以及信息與數據間的存在的“隔離性”問題，就必須逐步完善能源互聯網中各類型設備以及數據接口標準以及信息傳輸協議，從而保證能源互聯網中能源流與信息流的互聯互通，推動能源互聯網的建設與部署。

（四）綜合論證項目實施的必要性和可行性。能源互聯網不可能一蹴而就，應循序漸進，進行相應的示范園區建設與試點實驗驗證。通過相應的試點工程對能源互聯網技術以及政策的可行性進行綜合、科學的探討論證，但是目前這方面的研究并未全面展開。

五、結語

構建能源互聯網的目標是建立新的能源利用體系，作為第三次工業革命的核心內容能源互聯網將會推動我國能源產業生產、運輸、消費以及相關政策措施的鏈式變革。因此，我國需要抓住能源互聯網這一重要發展契機，實現我國能源電力產業結構調整和經濟社會的跨越式發展。但是能源互聯網是一項集能源技術變革、政策措施完善、生產消費模式與價值觀轉變的巨大系統工程，涉及到能源產業與經濟社會的方方面面，從系統頂層設計到能源互聯的技術實現，都還有很多問題亟需解決。其中，電力互聯作為能源互聯的樞紐，將會受到更多的關注。我國電力行業應明確促進分布式電源和可再生能源發展，加強需求側管理以及節能、環保、低碳的發展方向，從而更好地契合能源互聯網的本質與核心內容，為我國能源互聯網的發展打下了堅實的基礎，加快我國能源互聯網的建設步伐。

（作者系華北電力大學教授、博士生導師、國家能源互聯網行動計劃主要課題牽頭人）