能源互聯(lián)網(wǎng)的極致愿景

第三次工業(yè)革命融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源技術(shù)，構(gòu)件新型能源架構(gòu)，使得能源互聯(lián)網(wǎng)獲得廣泛關(guān)注。能源聯(lián)網(wǎng)成為第三次工業(yè)革命重要標(biāo)志，我們可以體會(huì)一個(gè)極致技術(shù)層面的理念：如果億萬(wàn)人在自己的家中、辦公室或工廠里生產(chǎn)綠色可再生能源，是否有一種模式能夠像分享信息那樣自由分享能源。

從清華大學(xué)前校長(zhǎng)高景德院士上世紀(jì)80年代提出“CCCP”概念（現(xiàn)代電力系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)、通信、控制與電力系統(tǒng)以及電力電子技術(shù)的深度融合），到90年代韓英鐸院士提出現(xiàn)代電力系統(tǒng)三項(xiàng)前沿課題（柔性輸電技術(shù)、智能控制、基于GPS的動(dòng)態(tài)安全分析與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），再到近年來(lái)智能電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)信息流與能量流的結(jié)合，無(wú)不突出信息技術(shù)與現(xiàn)代電網(wǎng)的緊密結(jié)合。

從最近一些發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，國(guó)家能源局、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)工程院都有相關(guān)的活動(dòng)，國(guó)家基金委、北京市科委也都進(jìn)行了相關(guān)的立項(xiàng)。清華大學(xué)也成立了能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院，提出了基礎(chǔ)設(shè)施的理念：一種是集中統(tǒng)一，另一種是分散協(xié)同。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，只管用，不關(guān)心源頭在哪里，而現(xiàn)在信息技術(shù)領(lǐng)域的云計(jì)算，信息的分享是源頭和消費(fèi)一體的。信息技術(shù)遇到的能源瓶頸使得IT公司開(kāi)始關(guān)注能源領(lǐng)域的問(wèn)題，IBM也開(kāi)始提供新的能源解決方案，智能電網(wǎng)同樣也關(guān)注怎么將信息技術(shù)應(yīng)用到能源電力行業(yè)。就是使得信息和通訊跟能源電力技術(shù)碰撞產(chǎn)生能源互聯(lián)網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)，通過(guò)互聯(lián)的機(jī)制，能夠把微網(wǎng)這些靈活的方式跟大電網(wǎng)做一個(gè)協(xié)調(diào)。

對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的思考和認(rèn)識(shí)

對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)，我們的認(rèn)識(shí)是：第一，能源形式多種多樣，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(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，在考慮互聯(lián)問(wèn)題時(shí)以電網(wǎng)為主； 第二，能源互聯(lián)網(wǎng)是采取自下而上分散自治協(xié)同管理的模式，與目前集中大電網(wǎng)模式相輔相成，符合電網(wǎng)發(fā)展集中與分布相結(jié)合的大趨勢(shì)；第三，目前開(kāi)展的智能電網(wǎng)基本是現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)下的信息化、智能化，能源互聯(lián)網(wǎng)是借鑒互聯(lián)網(wǎng)理念構(gòu)架的新型電網(wǎng)，其中的開(kāi)放互聯(lián)、能量交換與路由等特征有別于目前一般意義下的智能電網(wǎng)。總結(jié)起來(lái)，能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)特征就是：開(kāi)放、互聯(lián)、對(duì)等、分享，從信息技術(shù)這些角度是很平常，但是如果把它賦于能量的含量，就可以看到，如何實(shí)現(xiàn)能量交換和分享在技術(shù)層面還有挑戰(zhàn)性。

能源互聯(lián)網(wǎng)的三種理解

從國(guó)外的發(fā)展來(lái)看，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)有三種理解：一是以互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放對(duì)等理念和體系架構(gòu)為指導(dǎo)，形成新型的能源網(wǎng)。這時(shí)候能源互聯(lián)網(wǎng)（Energy Internet）的本質(zhì)是能源網(wǎng)！以美國(guó)的FREEDM為典型代表，效仿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心路由器，提出了能源路由器的概念并且進(jìn)行了原型實(shí)現(xiàn)；二是借助互聯(lián)網(wǎng)收集能源相關(guān)信息，分析決策后指導(dǎo)能源網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)度。這時(shí)候能源互聯(lián)網(wǎng)（Internet of Energy）的本質(zhì)還是信息互聯(lián)網(wǎng)！以歐洲的e-Energy為典型代表，打造一個(gè)基于信息和通信技術(shù)的能源供應(yīng)系統(tǒng)，連接能源供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用形成能源需求和供給的互動(dòng)；三是將以上兩種理解混合在一起，兩種成分都有，以日本的數(shù)字電網(wǎng)、電力路由器為典型代表。

能源互聯(lián)網(wǎng)全景圖

我們提出來(lái)的概念是什么呢？基礎(chǔ)設(shè)施層面上，能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)信息和能源基礎(chǔ)設(shè)施一體化的架構(gòu)，未來(lái)的云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)組成的基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)等互聯(lián)地交換能量，組成信息能源基礎(chǔ)設(shè)施一體化的場(chǎng)景，里面包括能量路由器、數(shù)據(jù)中心，既解決能量供應(yīng)問(wèn)題，又解決能源基礎(chǔ)設(shè)施中信息技術(shù)、通訊技術(shù)的支撐問(wèn)題。

信息通信/能源電力發(fā)展的三個(gè)階段

總結(jié)起來(lái)，信息通信/能源電力發(fā)展分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段是數(shù)字化、信息化階段，信息通信為能源電力行業(yè)提供服務(wù)，帶來(lái)方便、快捷等好處；第二個(gè)階段是智能化階段，也就是智能電網(wǎng)階段，信息通信成為能源電力基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺的組成部分，以信息流與能量流的結(jié)合為特征；第三個(gè)階段是信息物理融合階段，也就是能源互聯(lián)網(wǎng)階段，信息通信基礎(chǔ)設(shè)施與能源電力基礎(chǔ)設(shè)施的一體化。

（曹軍威：清華大學(xué)信息技術(shù)研究院研究員、院務(wù)委員會(huì)副主任）