從6月13日至8月11日，本版陸續(xù)刊載了13篇重點(diǎn)報(bào)道，聚焦多種可再生能源和傳統(tǒng)化石能源在改革開放40年來的發(fā)展成就。今天，本版聚焦“能源互聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)新興領(lǐng)域。這是一個(gè)從宏觀角度，將能源生產(chǎn)、能源輸送、能源智能管理和利用等整合起來的熱門話題，以此作為《改革開放40周年科技系列報(bào)道之能源篇》的收官之作。

智能電網(wǎng)被認(rèn)為是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)框架。近年來，中國大力推進(jìn)以特高壓輸電為代表的智能電網(wǎng)建設(shè)，這為能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建提供了有利條件。

圖為國家電網(wǎng)公司在河北打造的風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程。該工程是目前世界上規(guī)模最大，集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能及智能輸電為一體的能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程。

提高包括風(fēng)電在內(nèi)的可再生能源比重，實(shí)現(xiàn)多元能源的有效互補(bǔ)和高效利用是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要使命之一。圖為四川涼山地區(qū)的風(fēng)電項(xiàng)目。

互聯(lián)網(wǎng)給社會(huì)帶來的深刻變革是有目共睹的，而社會(huì)的變革反過來對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)也帶來革命性影響。如果說，過去20年是消費(fèi)型互聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的時(shí)代，以消費(fèi)為主線，互聯(lián)網(wǎng)迅速滲透百姓生活的各領(lǐng)域，極大地改變了人們的生活和消費(fèi)習(xí)慣，那么今天則是生產(chǎn)型互聯(lián)網(wǎng)迎來日新月異變革的新時(shí)代，各類以生產(chǎn)活動(dòng)為應(yīng)用場景的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在以空前的廣度和深度滲透和改造著生產(chǎn)、交易、流通等各環(huán)節(jié)。

消費(fèi)型和生產(chǎn)型互聯(lián)網(wǎng)在本質(zhì)上都是主體之間的連接和信息在彼此間的流動(dòng)和共享，由此出發(fā)，能否讓網(wǎng)絡(luò)成為連接能源生產(chǎn)者和需求者的智能平臺(tái)，讓能源像信息一樣在互聯(lián)網(wǎng)上自由地流動(dòng)呢?美國學(xué)者杰里米˙里夫金對(duì)此給出的答案是肯定的，他在2011年的著作《第三次工業(yè)革命》中預(yù)言，以新能源技術(shù)和信息技術(shù)的深入結(jié)合為特征，一種新的能源利用體系即將出現(xiàn)，這就是他所謂“能源互聯(lián)網(wǎng)”。能源互聯(lián)網(wǎng)是“互聯(lián)網(wǎng)+能源”的結(jié)果，是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)的重要方向之一。

我們欣喜地看到，中國在改革開放40年中，不僅迎頭趕上了世界互聯(lián)網(wǎng)勃興的歷程，并為此作出了卓越貢獻(xiàn)，而且在能源互聯(lián)網(wǎng)這一新興領(lǐng)域和方向上立于時(shí)代潮頭，書寫下動(dòng)人的中國故事。

①構(gòu)建完整能源鏈 推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“能源四化”

對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)，里夫金的描述無疑是激動(dòng)人心的。他在書中寫道，能源互聯(lián)網(wǎng)是強(qiáng)大而智能的系統(tǒng)，能夠把數(shù)億計(jì)的人在家里、辦公室里、工廠里生產(chǎn)出的“綠色”能源整合起來，與需要的人分享，在能源開采、配送和利用上，從傳統(tǒng)的集中式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑姆稚⑹?，從而?shí)現(xiàn)能源“去中心化”。由此，重塑人際交往、互動(dòng)的方式，改變現(xiàn)有的商業(yè)運(yùn)行、社會(huì)管理、教育等的模式。

在中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任周孝信看來，能源互聯(lián)網(wǎng)的提出和發(fā)展既是能源系統(tǒng)自身發(fā)展的趨勢，也是適應(yīng)外部對(duì)能源系統(tǒng)迫切需求的結(jié)果。隨著傳統(tǒng)化石能源的逐漸枯竭和能源消費(fèi)引起的環(huán)境問題，人類發(fā)展與傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)不可持續(xù)的矛盾日趨尖銳，在此背景下，人們自然而然地提出能否建設(shè)以深入融合可再生能源與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為特征的能源互聯(lián)網(wǎng)。對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵，周孝信指出，雖然專家的認(rèn)知不同，但基本都認(rèn)同兩點(diǎn)：一是它高度融合互聯(lián)網(wǎng)與能源系統(tǒng)，二是它將提高可再生能源比重，實(shí)現(xiàn)多元能源的有效互補(bǔ)和高效利用。

周孝信認(rèn)為，能源網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)是以電力網(wǎng)絡(luò)為主體骨架，協(xié)同氣、熱等網(wǎng)絡(luò)，覆蓋包含能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換各環(huán)節(jié)的完整能源鏈。能源互聯(lián)依賴于高度可靠、安全的主體網(wǎng)架，包括電網(wǎng)、管網(wǎng)、路網(wǎng)等;具備柔性、可擴(kuò)展的能力;支持分布式能源(生產(chǎn)端、存儲(chǔ)端、消費(fèi)端)的即插即用。他指出，能源網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)具體來說可以分為3個(gè)層級(jí)：既有“多能協(xié)同的能源網(wǎng)絡(luò)”，又有“信息能源系統(tǒng)”和創(chuàng)新模式的“能源運(yùn)營系統(tǒng)”。前者是其支撐的物理基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)不同類型能源的轉(zhuǎn)換、切換和不同承載方式的能源轉(zhuǎn)換、變換;后兩者則是其得以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段和商業(yè)價(jià)值實(shí)現(xiàn)方式，達(dá)到信息流、電力流的有效結(jié)合，達(dá)到能源鏈參與各方在創(chuàng)新的商業(yè)模式中實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值。

周孝信指出，能源互聯(lián)網(wǎng)可以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)能源協(xié)同化、廣泛化、虛擬化和信息化。協(xié)同化是指通過多能協(xié)同、協(xié)同調(diào)度，實(shí)現(xiàn)電、熱、冷、氣、油、煤、交通等多能源鏈協(xié)同優(yōu)勢互補(bǔ)，提升能源系統(tǒng)整體效率。廣泛化體現(xiàn)在能源生產(chǎn)從“集中式”到“分布式”到“分散式”達(dá)到廣泛存在，能源單元即插即用、對(duì)等互聯(lián)，能源設(shè)備和用能終端可以雙向通信和智能調(diào)控能源鏈所有參與方，實(shí)現(xiàn)資源共享與合作。虛擬化指借鑒互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域虛擬化技術(shù)，通過軟件方式將能源系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施抽象成虛擬資源，盤活如分散存在各儲(chǔ)能存量資源，突破地域分布限制，有效整合各種形態(tài)和特性的能源基礎(chǔ)設(shè)施，提升能源資源利用率。信息化是指通過計(jì)算能力賦予能量信息屬性，使其變成像計(jì)算資源、帶寬資源和存儲(chǔ)資源等信息通信領(lǐng)域的資源一樣進(jìn)行靈活的管理與調(diào)控，實(shí)現(xiàn)能源的個(gè)性化定制化。

②形成能源發(fā)展潮流 國際競爭日益激烈

里夫金通過極富個(gè)性化的講述方式讓能源互聯(lián)網(wǎng)名聲鵲起，其關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)是第三次工業(yè)革命的核心之一的判斷更是讓這一概念深入人心。周孝信表示，如果追溯該概念的起源，則可以發(fā)現(xiàn)，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志先于里夫金7年前就鮮明地提出建設(shè)“能源互聯(lián)網(wǎng)”。在實(shí)踐層面，歐盟、美國、日本等紛紛提出能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建計(jì)劃和項(xiàng)目。

據(jù)周孝信介紹，歐盟于2011年啟動(dòng)了未來智能能源互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，核心在于構(gòu)建未來能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信技術(shù)平臺(tái)，支撐配電系統(tǒng)的智能化;通過分析智能能源場景，識(shí)別信息通信技術(shù)需求，開發(fā)參考架構(gòu)并準(zhǔn)備在歐洲范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，最終形成歐洲智能能源基礎(chǔ)設(shè)施的未來能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信技術(shù)平臺(tái)。

2008年，美國啟動(dòng)“未來可再生電能傳輸與管理系統(tǒng)”項(xiàng)目，其核心在于將電子技術(shù)和信息技術(shù)引入電力系統(tǒng)，效仿通訊網(wǎng)絡(luò)中路由器的概念，提出能源路由器的概念并實(shí)施初步開發(fā)，以希望在未來的配電網(wǎng)層面構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布對(duì)等的系統(tǒng)控制與交互。

日本在2010年啟動(dòng)了“智能能源共同體”計(jì)劃，開展能源和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的研究。1年后，“數(shù)字電網(wǎng)”計(jì)劃開始推廣，該計(jì)劃是基于互聯(lián)網(wǎng)的啟發(fā)，構(gòu)建一種基于各種電網(wǎng)設(shè)備的IP來實(shí)現(xiàn)信息和能量傳遞的新型能源網(wǎng)，通過提供異步連接、協(xié)調(diào)局域網(wǎng)內(nèi)部以及不同局域網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字電網(wǎng)路由器，并將其與現(xiàn)有電網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相連，通過相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)地址的“IP 地址”識(shí)別發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備在內(nèi)的裝置，由此進(jìn)行統(tǒng)籌管理與能量調(diào)度。

周孝信認(rèn)為，歐、美、日的能源互聯(lián)網(wǎng)具體構(gòu)建方式雖然有很大差異，但是都是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到能源系統(tǒng)，把傳統(tǒng)集中式的、單向的、生產(chǎn)者控制的能源系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成大量分布式輔以較少集中式的新能源與更多消費(fèi)者互動(dòng)的能源系統(tǒng)，提高可再生能源的比重，實(shí)現(xiàn)多元能源的有效互聯(lián)和高效利用。

③從概念向應(yīng)用轉(zhuǎn)變 建設(shè)分兩個(gè)階段進(jìn)行

在中國，能源互聯(lián)網(wǎng)理念的形成并不比歐美日等晚。據(jù)周孝信介紹，早在20世紀(jì)80年代，中國電機(jī)工程學(xué)家、清華大學(xué)前校長高景德就提出了“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”。這一見解無疑是極富遠(yuǎn)見的，包含了今天能源互聯(lián)網(wǎng)的核心和精髓。

2012年8月，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)主辦了首屆中國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略論壇，這是里夫金掀起的“第三次工業(yè)革命”熱潮在華的回響。論壇不僅就能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研討，而且明確提出目標(biāo)是加強(qiáng)中國能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)頂層謀劃，推動(dòng)中國能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。第二年9月，里夫金訪華并發(fā)表專題演講，催生了中國能源互聯(lián)網(wǎng)熱潮。

2015年的全國兩會(huì)上，實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃寫入了政府工作報(bào)告，融合互聯(lián)網(wǎng)和能源的能源互聯(lián)網(wǎng)獲得新發(fā)展機(jī)遇。兩會(huì)后，國家能源局隨即召開了能源互聯(lián)網(wǎng)工作會(huì)議并開展“國家能源互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃戰(zhàn)略研究”。2016年2月，國家發(fā)展和改革委、國家能源局和工信部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》。這是關(guān)于中國能源互聯(lián)網(wǎng)的綱領(lǐng)性文件，提出了發(fā)展路線圖，明確了推進(jìn)發(fā)展的指導(dǎo)思想、基本原則、重點(diǎn)任務(wù)和組織實(shí)施等。2016年3月，“十三五”規(guī)劃綱要明確提出“將推進(jìn)能源與信息等領(lǐng)域新技術(shù)深度融合，統(tǒng)籌能源與通信、交通等基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，建設(shè)‘源網(wǎng)荷儲(chǔ)’協(xié)調(diào)發(fā)展、集成互補(bǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)”。2016 年4月，國家發(fā)展和改革委、能源局正式發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃 (2016–2030年)》，為未來中國能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展制定了行動(dòng)計(jì)劃。

在實(shí)踐操作層面，根據(jù)規(guī)劃，2016年到2018年為能源互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范階段。2016年12月和2017年6月，國家能源局分別公布了首批23個(gè)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程和首批55個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目。前者包括“終端一體化供能系統(tǒng)”和“風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)系統(tǒng)”兩種;后者既有“城市能源互聯(lián)網(wǎng)”和“園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)”等宏觀類的綜合示范項(xiàng)目，又有“基于電動(dòng)汽車的能源互聯(lián)網(wǎng)”“基于行業(yè)融合的能源互聯(lián)網(wǎng)”等微觀類示范項(xiàng)目。目前，相關(guān)示范項(xiàng)目和示范工程都在緊鑼密鼓推進(jìn)中，其中張家口張北風(fēng)光儲(chǔ)輸儲(chǔ)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)世界上容量最大的虛擬同步機(jī)并網(wǎng)。

可以預(yù)期，到今年末，試點(diǎn)示范階段收官之時(shí)，一批重大關(guān)鍵技術(shù)與核心裝備將被攻克，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升到新水平，為2019到2025年間能源互聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。我們相信，再經(jīng)過下一階段的努力奮斗，中國能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系將初步建成，有望形成較為完備的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)體系并推動(dòng)實(shí)現(xiàn)國際化，為世界能源可持續(xù)發(fā)展作出新的更大貢獻(xiàn)。