能源互聯網將改變我們每個人的生活

能源互聯網可理解是綜合運用先進的電力電子技術, 信息技術和智能管理技術, 將大量由分布式能量采集裝置, 分布式能量儲存裝置和各種類型負載構成的新型電力網絡、石油網絡、天然氣網絡等能源節點互聯起來, 以實現能量雙向流動的能量對等交換與共享網絡。

未來，基于鋰電池等電池儲能裝置的分散式發電系統會改變我們的發電、用電的生活習慣，進而改變人類的生活方式。

概念

全球能源互聯網技術領軍企業遠景能源率先提出了“能源互聯網”這一概念。遠景能源認為，能源的市場化、民主化、去中心化、智能化、物聯化等趨勢將注定要顛覆現有的能源行業。新的能源體系特征需要“能源互聯網”，同時“能源互聯網”將具備“智慧、能自學習、能進化”的生命體特征。眼下，遠景能源進入硅谷，與谷歌為鄰，探索新能源與互聯網結合所產生的巨大創新與商業機會。

物聯是基礎： “能源互聯網”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、系統連接起來，形成了能源互聯網的“物聯基礎”。大數據分析、機器學習和預測是能源互聯網實現生命體特征的重要技術支撐：能源互聯網通過整合運行數據、天氣數據、氣象數據、電網數據、電力市場數據等，進行大數據分析、負荷預測、發電預測、機器學習，打通并優化能源生產和能源消費端的運作效率，需求和供應將可以進行隨時的動態調整。

近一年來，伴隨著美國未來學家里夫金《第三次工業革命》一書的出版，能源互聯網領域的概念在國內逐漸被炒熱。多次往返于中美之間的里夫金在他的新書中闡述了這樣一種觀點，在經歷第一次工業革命和第二次工業革命之后，“第三次工業革命”將是互聯網對能源行業帶來的沖擊。即把互聯網技術與可再生能源相結合，在能源開采、配送和利用上從傳統的集中式轉變為智能化的分散式，從而將全球的電網變為能源共享網絡。[2]

“能源互聯網”將有助于形成一個巨大的“能源資產市場” (Market place)，實現能源資產的全生命周期管理，通過這個“市場”可有效整合產業鏈上下游各方，形成供需互動和交易，也可以讓更多的低風險資本進入能源投資開發領域，并有效控制新能源投資的風險。

“能源互聯網”還將實時匹配供需信息，整合分散需求，形成能源交易和需求響應。當每一個家庭都變成能源的消費者和供應者的時候，無時無刻不在交易電力，比如屋頂分布式光伏電站發電、當為電動汽車充放電的時候。

其他

能源是現代社會賴以生存和發展的基礎. 為了應對能源危機, 各國積極研究新能源技術, 特別是太陽能, 風能,生物能等可再生能源. 可再生能源具有取之不竭,清潔環保等特點, 受到世界各國的高度重視.可再生能源存在地理上分散、生產不連續、隨機性、波動性和不可控等特點, 傳統電力網絡的集中統一的管理方式, 難于適應可再生能源大規模利用的要求. 對于可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集, 就地存儲, 就地使用”.

但分布式發電并網并不能從根本上改變分布式發電在高滲透率情況下對上一級電網電能質量, 故障檢測, 故障隔離的影響, 也難于實現可再生能源的最大化利用, 只有實現可再生能源發電信息的共享, 以信息流控制能量流, 實現可再生能源所發電能的高效傳輸與共享, 才能克服可再生能源不穩定的問題, 實現可再生能源的真正有效利用.

信息技術與可再生能源相結合的產物——能源互聯網為解決可再生能源的有效利用問題, 提供了可行的技術方案. 與目前開展的智能電網, 分布式發電, 微電網研究相比, 能源互聯網在概念, 技術, 方法上都有一定的獨特之處. 因此, 研究能源互聯網的特征及內涵, 探討實現能源互聯網的各種關鍵技術, 對于推動能源互聯網的發展, 并逐步使傳統電網向能源互聯網演化, 具有重要理論意義和實用價值.

能源互聯網可理解是綜合運用先進的電力電子技術, 信息技術和智能管理技術, 將大量由分布式能量采集裝置, 分布式能量儲存裝置和各種類型負載構成的新型電力網絡節點互聯起來, 以實現能量雙向流動的能量對等交換與共享網絡。從政府管理者視角來看，能源互聯網是兼容傳統電網的，可以充分、廣泛和有效地利用分布式可再生能源的、滿足用戶多樣化電力需求的一種新型能源體系結構；從運營者視角來看，能源互聯網是能夠與消費者互動的、存在競爭的一個能源消費市場，只有提高能源服務質量，才能贏得市場競爭；從消費者視角來看，能源互聯網不僅具備傳統電網所具備的供電功能，還為各類消費者提供了一個公共的能源交換與共享平臺。能源互聯網具備如下五大特征[3]  ：

? 可再生：可再生能源是能源互聯網的主要能量供應來源?？稍偕茉窗l電具有間歇性、波動性，其大規模接入對電網的穩定性產生沖擊，從而促使傳統的能源網絡轉型為能源互聯網。

? 分布式：由于可再生能源的分散特性，為了最大效率的收集和使用可再生能源，需要建立就地收集、存儲和使用能源的網絡，這些能源網絡單個規模小，分布范圍廣，每個微型能源網絡構成能源互聯網的一個節點。

? 互聯性：大范圍分布式的微型能源網絡并不能全部保證自給自足，需要聯起來進行能量交換才能平衡能量的供給與需求。能源互聯網關注將分布式發電裝置、儲能裝置和負載組成的微型能源網絡互聯起來，而傳統電網更關注如何將這些要素“接進來”。

? 開放性：能源互聯網應該是一個對等、扁平和能量雙向流動的能源共享網絡，發電裝置、儲能裝置和負載能夠“即插即用”，只要符合互操作標準，這種接入是自主的，從能量交換的角度看沒有一個網絡節點比其它節點更重要。

? 智能化：能源互聯網中能源的產生、傳輸、轉換和使用都應該具備一定的智能。

能源互聯網與其他形式的電力系統相比, 具有以下4 個關鍵技術特征[4]  ：

（1）可再生能源高滲透率：能源互聯網中將接入大量各類分布式可再生能源發電系統, 在可再生能源高滲透率的環境下, 能源互聯網的控制管理與傳統電網之間存在很大不同, 需要研究由此帶來的一系列新的科學與技術問題.

（2）非線性隨機特性：分布式可再生能源是未來能源互聯網的主體, 但可再生能源具有很大的不確定性和不可控性, 同時考慮實時電價, 運行模式變化, 用戶側響應, 負載變化等因素的隨機特性, 能源互聯網將呈現復雜的隨機特性, 其控制, 優化和調度將面臨更大挑戰.

（3）多源大數據特性：能源互聯網工作在高度信息化的環境中, 隨著分布式電源并網, 儲能及需求側響應的實施, 包括氣象信息, 用戶用電特征, 儲能狀態等多種來源的海量信息. 而且, 隨著高級量測技術的普及和應用, 能源互聯網中具有量測功能的智能終端的數量將會大大增加, 所產生的數據量也將急劇增大.

（4）多尺度動態特性能源互聯網是一個物質, 能量與信息深度耦合的系統, 是物理空間、能量空間、信息空間乃至社會空間耦合的多域, 多層次關聯, 包含連續動態行為、離散動態行為和混沌有意識行為的復雜系統. 作為社會/信息/物理相互依存的超大規模復合網絡, 與傳統電網相比, 具有更廣闊的開放性和更大的系統復雜性, 呈現出復雜的, 不同尺度的動態特性.

美國著名經濟學家杰里米·里夫金的第三次工業革命和能源互聯網的提法最近引起廣泛關注。杰里米·里夫金認為：“在即將到來的時代，我們將需要創建一個能源互聯網，讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產綠色可再生能源。多余的能源則可以與他人分享，就像我們現在在網絡上分享信息一樣?！盵5]

能源互聯網其實是以互聯網理念構建的新型信息能源融合“廣域網”，它以大電網為“主干網”，以微網為“局域網”，以開放對等的信息能源一體化架構，真正實現能源的雙向按需傳輸和動態平衡使用，因此可以最大限度地適應新能源的接入。微網是能源互聯網中的基本組成元素，通過新能源發電、微能源的采集、匯聚與分享以及微網內的儲能或用電消納形成“局域網”。大電網在傳輸效率等方面仍然具有無法比擬的優勢，將來仍然是能源互聯網中的“主干網”。雖然電能源僅僅是能源的一種，但電能在能源傳輸效率等方面具有無法比擬的優勢，未來能源基礎設施在傳輸方面的主體必然還是電網，因此未來能源互聯網基本上是互聯網式的電網。能源互聯網把一個集中式的、單向的電網，轉變成和更多的消費者互動的電網。

事實上，美國和歐洲早就有能源互聯網的研究計劃。2008年美國就在北卡州立大學建立了研究中心，希望將電力電子技術和信息技術引入電力系統，在未來配電網層面實現能源互聯網理念。效仿網絡技術的核心路由器，他們提出了能源路由器的概念，并且進行了原型實現，利用電力電子技術實現對變壓器的控制，路由器之間利用通信技術實現對等交互。德國在2008年也提出了E-Energy理念和能源互聯網計劃。

標準

2015年3月2日，國際標準化組織ISO/IEC正式發布文件，由天地互連主導的IEEE1888標準通過ISO/IEC最后一輪投票，成為全球能源互聯網產業首個ISO/IEC國際標準。[6]

IEEE1888標準（或稱IEEE 1888協議），正式名稱為泛在綠色社區控制網絡協議（IEEE 1888-2011-IEEE Standard for Ubiquitous Green Community Control Network Protocol[7]  ），是利用互聯網技術（支持IPv6，兼容IPv4）使所有傳感數據和控制數據進行自由傳輸與交互的應用層面的通信協議。IEEE 1888標準的正式名稱是“IEEE 1888-2011-IEEE Standard for Ubiquitous Green Community Control Network Protocol, 泛在綠色社區控制網絡協議”，可廣泛應用于智慧能源系統，包括下一代電力管理系統，樓宇能源系統、設備設施管理系統等領域的通信，特別在工業、建筑、園區等領域的能源管理方面，具有天然的優勢。