能源革命蓄勢待發(fā)，能源互聯(lián)網呼之欲出

 

　　進入新世紀以來，以互聯(lián)網為代表的信息技術與其他各種新技術相互關聯(lián)、共同發(fā)展，并不斷突破自身的產業(yè)邊界，向傳統(tǒng)產業(yè)延伸滲透，通過聯(lián)接與共享，最大程度激發(fā)和激活了傳統(tǒng)產業(yè)的創(chuàng)造力和創(chuàng)新力。尤其是近年來大數據、云計算、物聯(lián)網等新技術不斷涌現(xiàn)，使人與人、人與物、物與物都逐步聯(lián)接成網，直至各種數據打通共享，互聯(lián)網技術及其思想正潛移默化地滲透到社會的每個角落，深刻改變著人類生產生活方式。

 

　　經濟增長必須以能源供應為保障，回顧歷史進程，清晰展現(xiàn)了先進技術對能源革命，進而對工業(yè)革命的巨大推動力，“蒸汽機+煤炭”替代“人工+柴薪”、“內燃機+石油”替代“蒸汽機+煤炭”，分別開啟了第二次工業(yè)革命。當前，新一輪能源革命及其對應的第三次工業(yè)革命已經蓄勢待發(fā)，以信息新技術和新能源技術為引領，并與生物電子、3D打印、智能機器人、納米材料等新技術相融合，相互關聯(lián)、交織共進，正在對傳統(tǒng)產業(yè)進行全方位升級改造。

 

　　互聯(lián)網正在向能源產業(yè)進行全方位滲透，能源產業(yè)為適應能源革命的要求，加速推動第三次工業(yè)革命，也必須借力互聯(lián)網技術及思想，

 

　　將其創(chuàng)新成果融入本產業(yè)，賦予能源信息數據屬性，改造能源物理網絡形態(tài)，優(yōu)化能源傳統(tǒng)組織結構，突破發(fā)展瓶頸，全面提高創(chuàng)新力和生產力。兩大產業(yè)結合各自優(yōu)勢和特點的深度融合，將共同完成向更高層次的蛻變，形成具有深遠影響的全新業(yè)態(tài)——能源互聯(lián)網。

 

　　能源互聯(lián)網將實現(xiàn)信息網、能量網、能源網“三網合一”

 

　　能源互聯(lián)網是信息網絡、能量網絡和能源網絡的高度整合，以電力網絡為樞紐平臺，以可再生能源和分布式能源接入為主要任務，以互聯(lián)網技術為實現(xiàn)工具，通過能源調節(jié)系統(tǒng)對可再生能源和分布式能源基礎設施實施廣域優(yōu)化協(xié)調，實現(xiàn)冷、熱、氣、水、電等多種能源形式優(yōu)化互補，提高能源使用效率，實現(xiàn)信息、能量和能源三者之間雙向流動共享。

 

　　能源互聯(lián)網能夠通過物聯(lián)網基礎設施、云計算數據中心、地理空間監(jiān)測設備等信息技術和通信技術手段，感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內的各種能源需求做出智能響應，充分保障智慧城市發(fā)展，進而為城市居民創(chuàng)造更美好的生活。能源互聯(lián)網還能以水、電、氣、汽、風、油等能源介質為監(jiān)測對象，對企業(yè)生產、建筑與家庭用能進行實時采集、計算分析和集中調度管理，大幅提高節(jié)能等等。

 

　　能源互聯(lián)網同時具有能源和互聯(lián)網兩個產業(yè)的特征，基于互聯(lián)網技術的大數據、云計算，將能源與能量的生產、轉換、存儲、輸送、使用等環(huán)節(jié)的眾多節(jié)點互聯(lián)起來，實現(xiàn)信息流、能量流和能源流的自由接入、實時流動、即時交換與共享，達到信息網、能量網、能源網的“三網合一”。能源互聯(lián)網的每個主體都是平等、自治的信息中心與能量、能源中心，可以自由上傳與獲取信息、能量與能源，避免了能源集中統(tǒng)一再分別配送等不必要環(huán)節(jié)。同時，能源互聯(lián)網的節(jié)點既是能源生產者也是消費者，生產和消費的主體能夠直接點與點對接，隨時生產、并網、消費、轉換，實現(xiàn)了效率最優(yōu)化。

 

　　從能源互聯(lián)網到智慧能源：能源互聯(lián)網的發(fā)展路徑

 

　　能源互聯(lián)網的建設思路：

 

　　——開發(fā)能源新技術

 

　　一是高密度大容量儲能、遠距離無線輸能、分布式可再生能源并網等能源新技術；二是積極發(fā)展能源大數據、能源云計算、能源物聯(lián)網等能源信息技術；三是人工光合、陶瓷電池等能源材料技術，四是微生物驅油、微生物產氣等能源生物技術。

 

　　——創(chuàng)立能源新形式

 

　　一是煤炭高溫熱解等傳統(tǒng)能源形式的新型利用等；二是風光熱儲、頁巖氣、可燃冰等新能源的推廣利用；三是根據能源未來發(fā)展趨勢，積極探索前瞻性能源新形式，爭取獲得革命性突破。

 

　　——培育能源新業(yè)態(tài)

 

　　一是新型組織模式，如基于分布式分散式的虛擬電廠等；二是新型商業(yè)模式，如基于互聯(lián)網技術的能源交易平臺等；三是新型服務模式，如基于大數據的節(jié)能解決方案等。

 

　　——構建能源新制度

 

　　一是具有開創(chuàng)性與前瞻性的催生型新制度；二是改革和完善現(xiàn)有制度和政策支撐體系的適應性新制度。

 

　　能源互聯(lián)網的關鍵技術：

 

　　——接口技術

 

　　必須逐步完善能源互聯(lián)網各類型設備以及信息、數據、能量、能源接口標準以及信息傳輸協(xié)議，從而保證其中信息流、能量流與能源流的互聯(lián)互通。

 

　　——轉換技術

 

　　保證能夠根據消費需求，將能源即時轉換為電、冷、熱等方便、直接的能量形式。

 

　　——傳輸技術

 

　　大力發(fā)展能量大規(guī)模傳輸、雙向傳輸、無線傳輸等技術，解除地域或環(huán)境限制。

 

　　——存儲技術

 

　　大力發(fā)展壓縮空氣儲能、電化學儲能、超導磁儲能等新興儲能技術以及鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池、超級電容器、飛輪等儲能設備和產品。

 

　　——平衡技術

 

　　必須大力建設能源路由器等能源平衡技術，通過高效的傳輸裝置、轉換裝置、路由裝置等，實現(xiàn)能源高效低耗的最優(yōu)傳輸和調配。

 

　　——安全技術

 

　　必須積極研究網絡安全接入以及網絡安全防護等各種關鍵技術，增強能源互聯(lián)網抗風險、抗攻擊、抗故障的自防自糾自愈能力。

 

　　能源互聯(lián)網的實施步驟：

 

　　——夯實基礎

 

　　聯(lián)接各種能源終端設備，不斷擴充能源互聯(lián)網節(jié)點，匯總各級各類節(jié)點信息，建設能源大數據，運用能源云計算，初步實現(xiàn)信息流。提高電網智能化水平，將各種能源大部分轉化為能夠直接利用的能量如電力、熱能等，初步實現(xiàn)能量流。夯實能源物聯(lián)網，提高直接使用的煤、油、氣等物流使用效率，初步實現(xiàn)能源流。

 

　　——持續(xù)推進

 

　　進一步與“人”聯(lián)接，以人為中心，使用戶、能源、設備之間實時交互交流，信息數據即時傳輸分析，保證科學供給、動態(tài)調配、合理消費，在此基礎上逐步形成多層次、多功能的能源互聯(lián)網。同時，在新制度保障下，不斷強化互聯(lián)網與能源之間的高效聯(lián)動，實現(xiàn)產業(yè)化，進一步促進能源新技術、新形式、新業(yè)態(tài)形成。

 

　　——充實完善

 

　　高度實現(xiàn)能源開發(fā)利用的清潔化和低碳化、分布式與自主性。在能源互聯(lián)網體系下，能源完全以人為本，全過程智能可控，運行效率大幅提高。在能源開發(fā)、傳輸、轉化和消費過程中逐步引入擬人腦智慧功能，逐漸過渡到智慧能源的高級階段。

 

　　“互聯(lián)網+”時代，為推動能源革命提供了難得的歷史機遇。能源互聯(lián)網的初步建成將成為能源革命取得實質進展的重要標志，表明能源革命與信息技術及工業(yè)技術深度融合并走向成熟。同時，能源形式的改進更替與文明形態(tài)的演進轉型緊密關聯(lián)，能源革命的最終目標就是要順應文明形態(tài)轉型的要求，構建一種從自然到自動，從智能到智慧的全新能源形式。在能源互聯(lián)網形成與發(fā)展過程中，人類的能源形式將逐步由大規(guī)模、集中式的化石能源向微型化、分散式、智能化的可再生能源過渡，人類社會的文明形態(tài)也將逐步由信息文明向生態(tài)文明轉型。可以預見，隨著能源互聯(lián)網的不斷發(fā)展和能源革命的不斷推進，能源技術不斷突破，能源制度不斷完善，能源互聯(lián)網不僅可以滿足安全、清潔、經濟和持續(xù)要求，而且也必將遵循人類文明演進的新趨勢和新要求，逐漸“進化”出自組織、自檢查、自優(yōu)化、自適應等類似于大腦的強大智慧功能，開啟智慧能源的全新時代。

 

　　（作者介紹：，中國科學院城市環(huán)境研究所；楊健，河北大學經濟學院；劉濤，清華大學能源互聯(lián)網創(chuàng)新研究院；陳錚，電力規(guī)劃設計總院）