能源互联网概述

一、能源互联网基本概念

杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中最早提出了能源互联网的未来发展蓝图，刻画出一种以可再生能源为主要能量单元，利用互联网技术实现能量流与信息流实时流动，多种能源供应、传输网络及能源技术、信息技术高度耦合的新型能源利用体系。构建能源互联网不仅需要依靠能源技术自身的创新，同时强调能源技术与其他领域先进技术的相互融合，也需要能源体制乃至能源生产消费模式的变革，总的来说，能源互联网是对人类社会生活方式的一次根本性革命。当前我国正处在能源革命的关键时期，而“互联网+”概念的提出则预示着我国能源行业发展将要进入一个全新的历史阶段。能源互联网的建设能够在能源技术、生产、供应等多个环节激发“链式变革”。

能源互联网(Energy Internet)：综合运用先进电力电子技术、信息技术和智能管理技术，以电力系统为中心，将大量由分布式能量采集装置、分布式能量储存装置和各种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互联起来，横向实现电、气、热、可再生能源等“多源互补”，纵向实现“源-网-荷-储”各环节高度协调，实现能量双向流动的能量对等交换与共享机制的能源服务网络。

从以下两方面具体理解：

1. 能源信息互通

   与现有的能源系统相比，能源互联网可以被看作是一个拥有先进的电力电子技术、新能源技术和信息技术这三大技术的对等互联的共享网络。通过这些技术，可以实现能源和信息的协调和双向流动。

2. 多能源耦合

   能源互联网可以被理解为一个综合的能源供应系统，即电力系统与其他能源网络，如天然气网络、交通网络和信息网络紧密耦合。如图所示，电力系统是各种形式的能源之间的转换枢纽，是能源互联网的核心，因为它在能源传输效率方面有很大的优势，而且它为终端用户携带最方便的能源形式。在能源互联网中，不同的能源系统通过能源转换设备（如微型涡轮机、电动汽车（EV）、电力转燃气（P2G）或车辆转电网（V2G））进行耦合。例如，利用P2G技术，剩余的可再生能源可以转化为甲烷，然后用于供应天然气负荷）。

具备如下五大特征：

• 可再生： 可再生能源是能源互联网的主要能量供应来源。可再生能源发电具有间歇性、波动性，其大规模接入对电网的稳定性产生冲击，从而促使传统的能源网络转型为能源互联网。
• 分布式： 由于可再生能源的分散特性，为了最大效率的收集和使用可再生能源，需要建立就地收集、存储和使用能源的网络，这些能源网络单个规模小，分布范围广，每个微型能源网络构成能源互联网的一个节点。
• 互联性： 大范围分布式的微型能源网络并不能全部保证自给自足，需要联起来进行能量交换才能平衡能量的供给与需求。能源互联网关注将分布式发电装置、储能装置和负载组成的微型能源网络互联起来，而传统电网更关注如何将这些要素“接进来”。
• 开放性： 能源互联网应该是一个对等、扁平和能量双向流动的能源共享网络，发电装置、储能装置和负载能够“即插即用”，只要符合互操作标准，这种接入是自主的，从能量交换的角度看没有一个网络节点比其它节点更重要。
• 智能化： 能源互联网中能源的产生、传输、转换和使用都应该具备一定的智能。

二、能源互联网研究背景和意义

2.1 能源互联网的研究背景

传统化石能源的逐渐枯竭，能源消费引起的环境问题日益恶化，未来人类发展与传统能源结构不可持续的矛盾不断尖锐，世界范围内对能源供给与结构转变的需求愈发高涨，从而催生新型能源结构与供给方式。

环境、经济、社会、技术和政策成为能源互联网发展的五大驱动力：

• 环境驱动力： 环境问题已经成为制约人类可持续发展的世界性难题，也是我国发展面临的重要挑战，其中主要有污染物排放和温室气体这两方面。为缓解环境压力，需要在现有基础上显著提高可再生能源消纳能力和能源利用效率，通过技术进步实现能源生产和消费模式革命。
• 经济驱动力： 培育新的