美國著(zhù)名經(jīng)濟學(xué)家杰里米·里夫金的第三次工業(yè)革命和能源互聯(lián)網(wǎng)的提法近年來(lái)引起廣泛關(guān)注。他認為：“在即將到來(lái)的時(shí)代，我們將需要創(chuàng )建一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)，讓億萬(wàn)人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠(chǎng)里生產(chǎn)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(wǎng)絡(luò )上分享信息一樣?！?/p>

能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是第三次工業(yè)革命的支柱性基礎，實(shí)現能源綠色化和用能高效化，將從根本上改變對傳統能源利用方式的依賴(lài)，推動(dòng)傳統產(chǎn)業(yè)向以可再生能源和信息網(wǎng)絡(luò )為基礎的新興產(chǎn)業(yè)調整。

互聯(lián)網(wǎng)+能源 迎來(lái)能源變革

能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、可再生能源技術(shù)與現代電力系統的結合，是信息技術(shù)與能源電力技術(shù)融合發(fā)展的必然趨勢。在全世界范圍內，能源互聯(lián)網(wǎng)都還是一個(gè)全新的課題。這一概念該如何定義，目前仍有很多爭議。

國家電網(wǎng)公司董事長(cháng)、黨組書(shū)記劉振亞在《全球能源互聯(lián)網(wǎng)》一書(shū)中給出的定義是，全球能源互聯(lián)網(wǎng)將是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架（通道），以輸送清潔能源為主導，全球互聯(lián)泛在的堅強智能電網(wǎng)。將由跨國跨洲骨干網(wǎng)架和涵蓋各國各電壓等級電網(wǎng)的國家泛在智能電網(wǎng)構成，連接“一極一道”和各洲大型能源基地，適應各種分布式電源接入需要，能夠將風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能等清潔能源輸送到各類(lèi)用戶(hù)，是服務(wù)范圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的全球能源配置平臺。全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展框架可以概況為，一個(gè)總體布局（由跨洲電網(wǎng)、跨國電網(wǎng)、國家泛在智能電網(wǎng)組成，各層級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展，形成連接“一極一道”和各洲大型清潔能源基地與主要負荷中心的總體布局）；兩個(gè)基本原則（清潔發(fā)展和全球配置）；三個(gè)發(fā)展階段（洲內互聯(lián)、跨洲互聯(lián)、全球互聯(lián)）；四個(gè)重要特征（網(wǎng)架堅強、廣泛互聯(lián)、高度智能、開(kāi)放互動(dòng)）；五個(gè)主要功能（能源傳輸、資源配置、市場(chǎng)交易、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)和公共服務(wù)）。

業(yè)界對“能源互聯(lián)網(wǎng)”概念的認知主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是“從能源生產(chǎn)端到能源消費端，通過(guò)電網(wǎng)全部連接起來(lái)，成為不同能源間進(jìn)行相互物理連接的一張巨網(wǎng)”；另一類(lèi)是“對能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)化，將能源賦予新的數據信息屬性，應用IPv6、大數據、云計算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，動(dòng)態(tài)調配能源生產(chǎn)、傳輸和消費，提高整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)的效率和能源使用的效率，避免巨大的能源浪費及損失”。

總之，能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和建設是個(gè)復雜的系統工程，需要從系統架構、技術(shù)研發(fā)、標準制定、政策設計等多個(gè)方面和環(huán)節入手。目前，其方式應當是走分層分級、從小規模到大范圍，從簡(jiǎn)單到復雜，從實(shí)驗到示范，再到成熟推廣的道路。像分布式、智能電網(wǎng)就是當前能源互聯(lián)網(wǎng)很好的代表，它本質(zhì)上是改變傳統電網(wǎng)為雙向互動(dòng)、有自愈能力的開(kāi)放型體系，以開(kāi)放對等的信息能源一體化架構，真正實(shí)現能源的雙向按需傳輸和動(dòng)態(tài)平衡使用，最大限度地適應新能源的接入，提高資源的利益效率。

世界各國正積極探索能源互聯(lián)網(wǎng)戰略。2001年，美國提出名為“智能電網(wǎng)”的新電力能源供應系統概念，并于2003年正式展開(kāi)研究。智能電網(wǎng)采用先進(jìn)的材料技術(shù)、高溫超導技術(shù)、儲能技術(shù)、可再生能源發(fā)電技術(shù)、微型燃氣輪機發(fā)電技術(shù)等，旨在構建一張全美骨干電網(wǎng)、區域性電網(wǎng)、地方電網(wǎng)和微型電網(wǎng)等多層次的電力網(wǎng)絡(luò )。該計劃將在2030年完成。

德國通過(guò)信息化積極構建能源互聯(lián)網(wǎng)。2008年，德國聯(lián)邦經(jīng)濟技術(shù)部與環(huán)境部在智能電網(wǎng)基礎上推出為期4年的技術(shù)創(chuàng )新促進(jìn)計劃E-Energy，提出打造新型能源網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現綜合數字化互聯(lián)以及計算機控制和監測的目標。2011年8月，德國第六能源研究計劃決定2011~2014年撥款34億歐元，重點(diǎn)資助與能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，包括可再生能源、能源效率、能源儲存系統、電網(wǎng)技術(shù)以及可再生能源在能源供應中的整合等。當前，德國政府正和6個(gè)試點(diǎn)地區合作，研究和測試“能源互聯(lián)網(wǎng)”。數萬(wàn)家德國企業(yè)和數百萬(wàn)戶(hù)家庭將收集現地生產(chǎn)的可再生能源，用氫氣或其他方式儲存起來(lái)，通過(guò)智能電網(wǎng)在全國范圍內共享，就像我們在互聯(lián)網(wǎng)上共享信息一樣。

以中國為代表的亞洲市場(chǎng)也在積極籌劃“新能源+互聯(lián)網(wǎng)”，我國試驗性地推出了智能能源網(wǎng)，通過(guò)將不同能源品種網(wǎng)絡(luò )有機整合，形成跨能源品種的能源生產(chǎn)、流通（交易）、消費網(wǎng)絡(luò )。據測算，智能能源網(wǎng)將使我國能源效率提高15%以上。國務(wù)院公布《能源發(fā)展戰略行動(dòng)計劃（2014-2020年）》，進(jìn)一步明確了能源體制改革的若干落腳點(diǎn)，顯示出中國政府發(fā)展清潔能源、降低煤炭消費、推動(dòng)能源結構持續優(yōu)化的決心。能源互聯(lián)網(wǎng)的建設將會(huì )最大程度地推動(dòng)我國當前電力工業(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)體系的建設完善。李克強總理在2015年政府工作報告中提出“能源生產(chǎn)與消費革命，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。這預示著(zhù)我國能源行業(yè)發(fā)展將要進(jìn)入一個(gè)全新的歷史階段。業(yè)內專(zhuān)家提議，全球能源互聯(lián)網(wǎng)這一構想可以和目前正在推進(jìn)的“一帶一路”對接，在“一帶一路”上謀求率先突破。

能源互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)有待突破

構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，既面臨清潔能源加快發(fā)展的歷史機遇，也面臨國際政治、經(jīng)濟利益、社會(huì )環(huán)境、能源政策、市場(chǎng)建設、技術(shù)創(chuàng )新等重大挑戰。搭建一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)本身就比信息互聯(lián)網(wǎng)要困難，需要各方面加強溝通、凝聚共識，增進(jìn)信任、形成合力，共同推動(dòng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設。

“能源互聯(lián)網(wǎng)”追求的目標是充分利用新技術(shù)優(yōu)勢，對不同的供能環(huán)節進(jìn)行整體優(yōu)化，形成一體化的社會(huì )綜合能源供用體系，即“能源互聯(lián)”系統，通過(guò)對能源的產(chǎn)生、傳輸、分配、轉換、存儲、消費等環(huán)節進(jìn)行整體協(xié)調控制，通過(guò)整體優(yōu)化提高能源的利用效率，并通過(guò)不同能源間的“替代和轉化”提高可再生能源應用比例。電能的方便傳輸和易于使用的特點(diǎn)使其在能源整體化應用中，將扮演紐帶作用。

能源互聯(lián)網(wǎng)需借助電力電子技術(shù)、信息技術(shù)實(shí)現各類(lèi)集中式電源、分布式電源、儲能裝置、用電單元的能源流、信息流的互聯(lián)互通，在允許新能源接入的同時(shí)，合理分配能源資源以提高能源利用率。其對現有技術(shù)提出了更高要求。某研究機構發(fā)布的《能源互聯(lián)網(wǎng)白皮書(shū)》提出，能源互聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)主要有：特高壓、智能電網(wǎng)、可再生能源發(fā)電、微智能電網(wǎng)、智能發(fā)電用電儲電技術(shù)設備、電動(dòng)汽車(chē)充換電網(wǎng)絡(luò )、家庭智能分布式電站、智能家電等。在上述技術(shù)領(lǐng)域中，此前智能電網(wǎng)、智慧城市、智能家居建設等領(lǐng)域已展開(kāi)“各自為政”式的研究、開(kāi)發(fā)與運用，互聯(lián)網(wǎng)強勢導入將是對此前研究、實(shí)踐的聯(lián)通、集成等。

當前，能源互聯(lián)網(wǎng)多項核心技術(shù)仍有待突破。信息通信技術(shù)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展載體，能夠解決能源技術(shù)本身面臨的瓶頸和可持續發(fā)展等重要問(wèn)題。首先需要一個(gè)極強的信息流處理能力，用來(lái)預測和監視消費者的需求變化、極端不穩定的能量生產(chǎn)供應變化（因為接入了大量風(fēng)能、太陽(yáng)能等“不靠譜”的清潔能源）。在供應側，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )有大量分布式能源的接入，它們小、散且波動(dòng)很大；另一方面，能源互聯(lián)網(wǎng)消費者的數量也有著(zhù)天文級的規模，他們彼此之間的消費特征同樣千差萬(wàn)別。同時(shí)它還要指揮相應的能量調配部門(mén)完成上傳與下載能源的分流與整合。僅實(shí)時(shí)掌握供應功率和需求功率的動(dòng)態(tài)，加上短期預測，工作量就不會(huì )亞于重建一張信息互聯(lián)網(wǎng)。

電力電子技術(shù)是實(shí)現能源互聯(lián)網(wǎng)控制的主要手段，按照用戶(hù)的需要以指定電壓和頻率控制電力的傳輸技術(shù)仍有待攻克。傳統電力變壓器不能對電壓和電流進(jìn)行連續調節和綜合控制，電力電子變壓器對能量轉換與控制極具意義。電力電子變壓器主要由電力電子變換器高頻變壓器和控制器等組成。在輸送和配置環(huán)節，主要是規劃發(fā)展好各級電網(wǎng)。特高壓技術(shù)已成為成熟適用技術(shù)，是構建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎?？梢灶A見(jiàn)的是，由于風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電相比傳統電源，容量效益較小，還需要擴大靈活調節電源的建設規模；在大力發(fā)展風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的情況下，相比傳統發(fā)展模式，全球電力總裝機將會(huì )大幅度增加，特高壓電網(wǎng)、超高壓電網(wǎng)、配電網(wǎng)的投資規模也將大幅度增加。

在發(fā)電環(huán)節，隨著(zhù)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)展，需要同步規劃建設運行好常規電源，并大力研發(fā)、示范、規?；瘧眯滦蛢δ茈娫?。

近期，由國家能源局、工信部牽頭的《能源互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計劃大綱》和12個(gè)支撐課題正式確定，標志著(zhù)我國能源互聯(lián)網(wǎng)建設進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。構建能源互聯(lián)網(wǎng)在滿(mǎn)足各國能源結構調整以及建設節能、低碳、環(huán)保電力系統需求的同時(shí)，也將改變當前電力工業(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管理工作的開(kāi)展都會(huì )產(chǎn)生積極的影響。作為第三次工業(yè)革命的核心內容能源互聯(lián)網(wǎng)將會(huì )推動(dòng)我國建立新的能源利用體系，進(jìn)行能源產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、運輸、消費以及相關(guān)政策措施的鏈式變革，向著(zhù)節能、環(huán)保、低碳的方向發(fā)展。

摘自《自動(dòng)化博覽》7月刊