10.22 能源互联网时代

根据美国能源信息管理局（EIA）最新公布的数据，截止到 2015 年 7 月，美国的当年能量消耗达到 57.782 万亿 BTU，其中化石燃料的消耗量为47.109 万亿 BTU，占总数的 81.529%。自第二次工业革命到现在，由于能源消费结构对化石燃料的依赖，产生了两个主要问题：① 能源短缺可能会成为一个重大危机；② 由于温室气体的排放，如从化石燃料燃烧的二氧化碳，全球变暖将持续恶化。应对这些日益严重的问题，如何更好地利用可再生能源显得迫切重要。目前，可再生能源的稳定存储、运输和再利用面临着巨大的挑战。众所周知，新兴的智能电网已经大规模应用到不同的工业生产中，在某种程度上在缓解了能源危机。与传统的电网不同，智能电网是结合互联电力系统、智能网络和智能监控的的新型电网，大大提高了能源的利用率。然而，现今的智能电网仍存在一些漏洞和局限，可再生能源仍没能作为主要的能源供应，开发更多形式的可再生能源（风能、太阳能、地热能等），提高可再生能源的传输效率变得迫切重要。

因此，一个新的能源供应模式，即能源互联网（EI）由此产生，如图 1 所示。美国著名经济学家杰瑞米 • 里夫金在《第三次工业革命》 [1] 一书中，首次提出了能源互联网的概念：“互联网技术和可再生能源将集合起来所构成的能源互联网，将是实现能源分布式供应的一种有效模式。”2011 年欧洲启动了未来智能能源互联网（FINSENY）项目，旨在构建未来能源互联网的信息通信技术平台，以支撑配电系统的智能化，从而开拓新的创新服务。德国联邦政府提出了一个 E-Energy 计划并作为一个国家性的“灯塔项目” [2] ，旨在推动基于信息通信技术的高效能源系统项目。瑞士联邦政府能源办公室和产业部门共同发起了未来能源网络远景的项目，旨在研究多能源传输系统和分布式能源的转换和存储，开发相应的系统仿真分析模型和软件工具。美国国家科学基金发起了一个未来可再生电能传输与管理系统 (FREEDM）项目[3] ，旨在研究一种构建适应高渗透率分布式可再生能源发电和分布式储能并网的高效配电系统，并将其命名为能源互联网（见图 1）。2014 年 7 月，我国国家电网公司董事长刘振亚在美国 IEEE 会议上发表署名文章，提出构建以特高压为骨干网架，以输送清洁能源为主动，构建全球能源互联网。
能源互联网将互联网理念渗透到传统的能源行业，融合了信息技术和能源技术，通过互联网和可再生能源的结合，全方位完善了智能电网。相比于传统的智能电网，能源互联网实现能源的开放互联主要体现在：① 以可再生能源作为主要的能源供应，并进行高效的联网调度和利用。存在于互联网上的信息，是以数据形式存在的，由于其廉价性和可挖掘性，可以实现广域的共享和利用。然而，传统电网以化石燃料为主要能源供应，其成本远高于数据信息，直接制约了电网的发展。可再生能源可以提供无穷尽的能量，充分满足互联网的特点。能源互联网发电体系包括常规能源、大规模新能源和大容量储能，以可再生能源发电的广泛应用为基础，包含多种不同类型的发电形式。② 支持超大规模分布式发电、储能以及其他能源终端的接入平台。智能电网已经提出了支持能源终端设备的即插即入功能，而对于能源互联网，可再生能源具有较强的地域性特点，来源分散，为了促使能源可以在广域范围内进行有效的收集和调度，对于每个可再生能源发电点，建立收集、存储和使用能源的微型网络，将每个微型网络作为能源互联网的一个节点，进行超大规模的能量传输、存储与快速响应，极大地提高传统能源电力系统的效率，优化资源配置，降低能耗和成本。③ 支持互联网技术的能源共享实现与移动互联实现。能源互联网不仅具有传统电网的供电功能，还能提供能源共享的公共平台。传统用户不仅是电能使用者，还是电能的创造者，可以没有任何阻碍地将电能传送到能源互联网上，并取得相应的回报。从能量交换的角度看，所有微型能量网络节点都是平等的。