能源互联网(能源互联网是方向还是目标)

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能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，攸关国计民生和国家安全，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。在调研能源系统国内外现状和发展趋势的基础上，中国科学院学部第五届咨询评议工作委员会第十四次会议于2015 年9 月23 日决定立项开展我国新一代能源系统战略研究咨询项目研究工作，项目起止时间为2015 年10 月至2017 年10 月。由周孝信院士担任项目负责人，卢强、程时杰、王锡凡、贾承造、杜祥琬、余贻鑫、李立浧、韩英铎、金红光、徐建中、黄其励、郭剑波、邱爱慈、刘吉臻、陈维江、何雅玲、宋永华等17 位院士，及吴青华、刘建明等海内外资深专家和研究人员共50 余位专家参与，历时两年时间完成全部研究，并形成了项目技术报告。

《新一代能源系统(上)》（周孝信等著. 北京：科学出版社，2021.12）为报告总论部分，详细阐述了新一代能源系统的主要目标、形态特征、构建方案，以及运营模式、市场机制和重大技术需求，并提出加快我国新一代能源系统发展的措施和建议，为制定现代能源体系国家战略提供支撑。

报告提出了实现新一代能源系统目标的关键技术。第三代电力系统是100多年来第一、二代电力系统的传承和发展，是新形势下推动能源转型发展的新一代电力系统，是新一代能源系统的核心组成部分。实现新一代能源电力系统的发展目标，必须以技术创新为关键基础，尤其需要关注的几类可能带来全局性影响的技术方向：

• 高效低成本太阳能、风能发电技术；

• 高效低成本长寿命储能技术；

• 高可靠性低损耗电力电子技术；

• 高强度绝缘技术和超导输电技术；

• 可再生能源电制氢和电制燃气及其传输应用技术；

• 能源互联网和新一代人工智能技术。

本文分享其中能源互联网相关内容，就其目前存在的问题及关键技术和未来技术愿景进行阐述。

能源互联网

能源互联网是实现新一代电力系统智能互动、开放共享的重要支撑技术之一，能源互联网的建设将实现横向电、气、热、可再生能源等多源互补，纵向源—网—荷—储各环节高度协调。目前，我国应用比较广泛的多能源管理技术为涵盖电、热、气、冷多种能源需求，以及天然气冷热电三联供、风电、光伏、储能等多种能量单元的微电网智能调控技术，而适应更大区域范围的多能调控技术仍处于前期发展阶段。在能源信息采集与传输技术方面，智能电表、SCADA 系统、电力光纤及无线通信已在电力系统中得到了广泛的应用。在能源信息挖掘与分析技术方面，大数据技术已被用于电网状态监测、设备检修维护及用户用电行为分析等多个领域，人工智能技术已在输电线路巡检、客服智能问答等领域实现推广应用。

存在问题

我国能源互联网发展总体仍处于起步阶段，工程应用仍以试验示范为主要任务，仍不具备大规模商业化运行的条件，除建设成本较高和缺乏配套能源价格政策外，总体技术成熟度较低是重要的制约性因素，具体表现在以下几方面。

1. 多能源协调调控技术有待进一步突破

能源互联网涉及电、热、气、冷等多种能源，原有的各类能源运行控制技术已不能满足能源互联网横向多能互补、纵向源—网—荷—储协调的运行需求。

2. 信息物理融合技术尚不成熟

现阶段天然气、热力等网络的数据采集与通信设施不完善，多能源之间的通信互联与信息共享存在很大难度，尚未形成多能源信息融合、多网络信息融合、多主体信息融合的信息物理融合技术体系。

3. 能源信息采集与通信技术有待提升

能源互联网的协调运行与市场交易以各能量单元的实时运行与状态数据为基础，原有能源信息采集与通信技术已不能满足能源互联网实时监测、即时通信、开放共享的信息交互需求。

4. 能源大数据技术亟待提升

能源互联网运行将产生包括管网安全监控、经济运行、能源交易、电能计量等海量数据，现阶段这些繁杂的数据中包含的有用信息尚未被完全挖掘，能源大数据挖掘与应用技术有待进一步提高。

5. 能源互联网市场体系与新型业态亟待建立

使用节能电器，电器使用后完全关闭电源。使用电脑时，可关掉不用的电脑程序，减少硬盘工作量，既省电也维护你的电脑;在有事离开时尽量关闭电脑及显示器，这样做可将这些电器的二氧化碳排放量减少三分之一;

我国能源互联网市场目前处于探索阶段，尚未形成市场化的能源价格，用户用能自主选择权有限，阻碍了以用户为中心的能源电力运营新型商业模式和业务业态的形成。

关键技术

针对上述差距和不足，为充分发掘能源互联网在新一代电力系统中的支撑作用，需要在增强和提高能源互联网的多能源协调控制、信息物理融合、信息开放共享、市场化水平等，需在多能互补、能源信息集成分析、市场机制等方面进行技术攻关。具体包括以下几方面。

1. 多能流交换与路由技术

研究多能流能源交换与路由机制及方法，研制可实现多能流协同控制的能源路由器、能源交换机、能量网卡等关键设备，建立标准化的能源交换机与路由器系统架构与功能指标。

2. 能量信息化与信息物理融合技术

研究能量信息数字化处理技术、信息—能量耦合的统一建模技术及多元信息物理能源系统的网络协同控制技术，建立开放的信息物理能源融合技术接口标准。

3. 能源互联网信息通信技术

研究面向能源互联网的新型海量信息采集技术体系架构与高效传输处理核心技术，研发支撑大规模分布式电源和负荷计量、监测等功能的各类新型传感器件，建立能源互联网信息安全体系。

4. 能源大数据及其应用技术

研究能源互联网多源数据集成融合与价值挖掘关键技术，能源大数据在引导政府决策、提升企业业务水平与服务质量以及创新能源产业商业模式等方面的支撑技术。

5. 能源交易服务平台技术

设计能源结构生态化、产能用能一体化、资源配置高效化的全新市场架构，研究满足能源互联网各类功能的市场交易平台技术与基于能源互联网的金融服务技术。

技术愿景

能源互联网以能源与信息深度融合为技术发展的总体目标，预计2035年，将初步实现能源互联网的商业化运行，实现由大量分布式能量采集装置、分布式能量储存装置和各类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点的互联，以电力系统为纽带，利用互联网思维和技术改造能源产业，形成横向多能互补、纵向源—网—荷—储协调、能源与信息高度融合的新型能源供用体系。

在市场交易方面，将建成支持电、热、气、冷等多类型能源的能源互联网综合交易平台，分散化的微平衡将取代传统的整体平衡成为最主要的交易模式，分布式能源、分布式储能主体与工业大用户及个人、家庭级微小用能主体间的可实现点对点实时自主交易。

依托大云物移智等先进信息通信技术，实现各类能源资源统筹发展，加强能源系统中物—物、人—物互联互通，促进能源需求侧实现多元化、低碳化、清洁化、综合化转型，通过向用户提供便捷互动的能源电力服务，助力能源市场化和相关产业发展，推动人民生活质量提升。

本文摘编自《新一代能源系统(上)》（周孝信等著. 北京：科学出版社，2021.12） 一书第4 章 实现新一代能源系统目标的关键技术，有删减，标题为编者所加。

（本文编辑：刘四旦）

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