能源聯網是能源和互聯網深度融合的產物, 已經成為當前國際學術界和產業界關注的新焦點, 也是能源行業繼智能電網后又一前沿發展方向和重要課題。在能源革命、“互聯網+”和創新驅動等國家戰略的背景下, 能源互聯網將成為能源領域創新創業的沃土。

1能源網和互聯網

能源網和互聯網具有相互促進的發展歷程。互聯網剛出現時借鑒了電網源荷互聯和負荷即插即用的理念, 實現了不同計算機互聯, 以及信息接收端的即插即用和使用透明。之后互聯網發展迅速, 進入了雙向互動的Web2.0和移動互聯網時代, 每個個體既是信息的消費者, 也是信息的生產者,

實現了異種設備的即插即用, 具備自組織、自愈等功能, 產生眾多的新業態和商業新模式, 成為當前最活躍的創新創業之土壤。相比之下, 電網發展相對緩慢, 保守內向和自然壟斷的局面未發生實質性變化, 大眾創新創業的活力明顯不足。

互聯網的快速發展離不開若干重要理念, 其核心是開放。傳統能源網的理念則顯得相對保守和內向, 相比互聯網最大的差距在于開放性差導致互聯程度低: (1)在物理層面, 電、熱、冷、氣、油、交通等能源子系統存在行業壁壘, 未能實現開放互聯;能源網中能量的傳輸也無法像互聯網中信息傳輸一樣靈活可控;導致能源網總能效不高, 可再生能源的消納受限, 還使得能源生產和消費的便捷性不足。

(2)在商業層面, 能源網仍被少數大型公司壟斷, 眾多的源荷之間難以形成直接對接, 大量的能源用戶處于被動地位, 無法以對等的身份參與到能源市場中, 創新創業主體不多, 市場不繁榮。隨著可再生能源、分布式發電的迅速發展, 現有的電網越來越難以滿足人們對能源民主化、高效化和綠色化方面的高要求, 亟需從互聯網汲取最新最先進的理念和技術, 實現電網的升級進化。

2能源互聯網的發展目標

1) 能源市場化: 打破行業壁壘, 對接供需雙方, 為各種參與者和大量用戶的低成本進入及便捷交易提供開放平臺, 實現多方共贏, 激活大眾創新創業, 為能源革命提供持續動力。

2) 能源高效化: 實現多類能源的開放互聯和調度優化, 為能源的綜合開發、梯級利用和能源共享提供了條件, 可以大幅提高能源的綜合使用效率。

3) 能源綠色化: 通過多種能源的耦合互補、各類儲能的應用、需求側響應等, 支撐高滲透率可再生能源的接入和消納。

3能源互聯網的主要理念

開放: 開放是能源互聯網的核心理念, 表現為: 多類型能源的開放互聯、各種設備與系統的開放對等接入、各種參與者和終端用戶的開放參與、開放的能源市場和交易平臺、開放的能源創新創業環境、開放的能源互聯網生態圈、開放的數據與標準等。

互聯: 互聯是開放的重要表現, 為能源的共享和交易提供平臺, 是能源互聯網創造價值的基礎, 包括: 多種能源形式的互聯、多類能源系統的互聯、多異構設備的互聯、各類參與者的互聯等。

以用戶為中心: 以用戶為中心是能源互聯網在商業上取得成功的關鍵, 強調提供極致的用戶體驗, 滿足用戶不同品位的便捷用能、便捷生產和交易能源的需求。

分布式: 分布式是推動能源互聯網發展的重要動力。光伏等新能源適合分布式, 用戶也將成為分布式的能源產消者。

共享: 共享是能源互聯網的精神, 物理設備的開放互聯如果缺少了共享的機制, 也就無法形成有效的能源市場和良好的創新創業環境。

對等: 能源互聯網需要打破壟斷, 去中心化, 不同參與者處于對等的位置, 在此基礎上進行對等的交易, 能源的生產和消費也相互對等。

4能源互聯網的主要特征

能源互聯網的關鍵特征是互聯網理念和技術的深度融入, 至少表現為以下幾點特征:

1) 支撐多類型能源的開放互聯, 提高能源綜合使用效率。

2) 支撐高滲透可再生能源的接入和消納。

3) 支撐能量自由傳輸和用戶廣泛接入的自由多邊互聯網架構。

4) 集中和分布相結合的自組織網絡架構。

5) 支撐眾籌眾創的能源互聯網市場和金融。

6) 支撐能源運行、維護、交易、金融等大數據分析。

5能源互聯網的基本架構

能源互聯網的基本架構如下圖所示, 大致可分為“能源系統的類互聯網化”和“互聯網+”兩層。

“能 源系統的類互聯網化”指能量系統, 是互聯網理念對現有能源系統的改造, 使得能源系統具有類似于互聯網的某些優點, 促進可再生能源的消納、綜合能效的提高, 為能量的交易共享提供支撐, 主要表現為以下三點:

1)多能源開放互聯, 打破電、熱、冷、氣、油、交通等行業壁壘, 實現多能源綜合利用;

2)能量自由傳輸, 表現為遠距離低耗(甚至零耗)大容量傳輸、雙向傳輸、端對端傳輸、選擇路徑傳輸、大容量低成本儲能、無線電能傳輸等;

3)開放對等接入, 表現為新的設備/系統接入能源互聯網時, 可被自動的感知、識別和管理, 具有良好的可擴展性和即插即用性。

“互聯網+”指信息系統, 是信息互聯網在能源系統的融入。能源互聯網是一個典型的“互聯網+能源”的應用場景, 通過互聯網技術將設備數據化, 將所有主體自由聯接, 打造能源互聯網“操作系統”, 統籌管理各種資源, 產生新的業態和商業模式, 促進大眾創新創業。主要體現在以下三點:

1)能源物聯, 新增開放傳輸, 在不影響安全等前提下實現信息的最大化共享;

2)能源管理, 不同能源類型的分布式協同管理和源、網、荷、儲的實時互動優化, 借鑒互聯網理念和技術讓用戶體驗到專業、便捷和定制化的服務;

3)能源互聯網市場, 為能源的自由交易和眾籌金融提供平臺, 實現能源互聯網各要素的共生共贏。

6能源互聯網和智能電網的關系

與智能電網相比, 能源互聯網更加開放、更多互聯, 表現在: (1)由主要關注單一的電力系統轉向關注供電、供熱、供冷、供氣、電氣化交通等綜合能源系統, 實現多種能源系統的開放互聯;(2)由與信息通信技術融合轉向與互聯網融合, 利用互聯網思維和技術, 改造現有能源行業, 形成新的商業模式和新業態, 促進大眾創新創業, 其社會影響力和公眾興趣度將遠高于智能電網。