能源互联网

能源互联网：智能生态文明的希望

我们目睹了油价的节节飙升、日本核设施的轰然瘫痪……然而，很少有人意识到一台大戏即将上演，这些互无关联的事件都是其中的一部分。在全球能源经济长期被化石燃料和核能所主宰，能源和环境日趋严峻的境况下，建立以互联网、新材料、新能源相结合的“能源互联网”是人类进入可持续发展的智能生态文明的希望，也是人类避免灾害性气候变化的希望。

地球的绿色生态文明

一、能源互联网概述

1.能源互联网的由来

19世纪70年代以来，以内燃机的发明、电力的广泛应用、新型交通工具和通讯工具的创造为标志的第二次工业革命，催生了汽车、化工、电力等行业的崛起，促使了人类的生活质量的巨大飞跃，同时也使得人类的生产和生活更加依赖于煤炭、石油、天然气等化石能源。目前在全球消耗的能源总量中，化石能源所占的比重达到80%以上，而我国能源消耗中，化石能源的比重则高达90%以上。作为非再生的化石能源，其总储量不会增加，所以，随着开采量的增多，化石能源的剩余储量日益减少。据美国石油协会统计，可供人类开采的石油已不超过90年。同时，人类对化石能源的过度依赖，也促使其价格呈上涨趋势。以原油储量最多的中东地区为例，原油价格在十年内翻了近两番。

2000年以来迪拜国际原油价格趋势图

化石能源的过度利用除了能源价格的上涨外，还造成了严重的环境问题。化石能源的燃烧会产生大量的二氧化碳、二氧化硫

和氮化物等，据统计，2011年全球二氧化碳气体的排放量创历史新高，达316亿吨，每年全球向大气中排放的二氧化硫气体也有上亿吨。这些气体的排放一方面造成温室效应的加剧，使得冰川融化、海平面上升、旱灾和洪涝频繁出现；另一方面二氧化硫气体等进入云层形成酸雨，造成土壤酸化、森林植被破坏、建筑物腐蚀等。

酸雨对环境的破坏

为了解决化石能源的日趋枯竭和环境污染日益严重等问题，各国都着手研发新型、可再生的绿色能源以取代化石能源。能源互联网就是在这个背景下提出的。

2008年，美国国家科学基金项目组在未来可再生电力能源传输与管理系统中，提出了能源互联网这一概念。该项目组认为，能源互联网是一种构建在可再生能源发电和分布式储能装置基础上的新型电网结构，是智能电网的发展方向。

2009年，美国著名专栏作家和记者托马斯·弗里德曼在他的

新书《世界又热又平又挤》中以数个令人震惊的事实向人类揭示了日益严重的能源和环境问题，并提出了许多新观念和新思路，如：能源气候，能源互联网，绿色能源，绿色革命等。在第十章中，作者憧憬了能源互联网时代的生活，在那个时代，能源利用效率大大提高，大规模可再生能源的生产将变成现实。

《世界又热又平又挤》

2012年，美国华盛顿特区经济趋势基金会总裁, 经济预测和科技专家杰瑞米·里夫金在其新著《第三次工业革命——新经济模式如何改变世界》中提到分布式可再生能源和互联网技术相结合的“能源互联网”即将出现，并预言能源技术与通信技术将促成第三次工业革命的到来。他指出了支撑第三次工业革命的支柱：一是向可再生能源的转型；二是能源的分散式生产；三是能

源的储存，即在每一座建筑中使用氢或其他技术存储能源；四是能源的分配，即利用互联网技术将每一大洲的电力网转化为能源共享网络，其工作原理类似于互联网；五是交通方式的零排放。其中，能源互联网是这些支柱的枢纽。有了能源互联网，人类就能摆脱能源、资源和环境的束缚，在家里、办公室、工厂里就可以生产出自己的绿色能源，并在“能源互联网”上与大家分享。

杰瑞米·里夫金与《第三次工业革命》

2.能源互联网的特征

随着人类对绿色生态文明的期望，能源互联网也被广泛关注。研究学者认为能源互联网是新型电力电子技术、信息技术、分布式发电技术、可再生能源发电技术和储能技术的有机结合；是在现有能源供给系统的基础上，通过新能源与互联网技术的深入融合，将大量分布式能量采集装置和分布式能量储存装置互联

起来，通过智能化管理，实现能量和信息双向流动的能源交换和共享的网络。

能源互联网是智能电网的发展方向和目标，因此，能源互联网也具备智能电网的整体特征，如下所述：

一是自愈性。整个系统无需或仅需少量的人为干预，即可隔离电网中存在危险的器件，使其恢复正常运行。在必要时允许隔离端孤岛运行。二是安全性。无论是物理系统还是计算机系统遭到外部攻击时，系统本身均可以有效抵御对电力系统的攻击。三是高效性。通过引入先进的监控技术，优化设备和资源的使用效益，提高系统中单个资产的利用率。四是经济性。通过有效的市场设计，提高电力系统的规划运行和可靠性管理水平，促进电力市场竞争效率的提高。五是集成性。该系统可实现包括监视、控制、维护、能量管理、配电管理和市场运营等各类信息系统之间的综合集成。

智能电网示意图

除与智能电网有上述共同特征外，能源互联网还具有自身的特征：首先，环境友好。能源互联网的建立是以分布式可再生能源的发电为基础，具有绿色环保的特点。其次，实现“即插即用”。能源互联网在电网中实现类似互联网的即插即用技术，使电网可以包容多种不同类型的发电，尤其是分布式的可再生能源发电。再次，与用户终端可进行实时交互。在电网运行中，通过智能代理终端，可以实现发电端与用户设备的交互。依托实时的通信构架，既可以对电网的运行状态进行精确估算，又可以对负荷发电端的储能装置等进行实时监控和管理。

3.能源互联网的重要性

根据研究学者的构想，能源互联网的实现将从多方面改变世界。

首先，人类将不再为能源焦虑。按照构想，未来能源将转向风能、太阳能、生物质能等可再生能源。通过能源互联网，可再生能源将更容易转化为可利用的能量，接入能源供应系统。只要保证一定的能源转化效率，以及日采集总量与消耗总量相匹配，太阳能、风能等可再生能源将会被充分利用。届时人类将不再为能源而焦虑，不会为争夺能源而战争。

其次，人类将重新看到洁净的天空。能源互联网的实现有望将人类清洁能源的理想变成现实。一方面，能源互联网通过储能技术、能源采集技术及智能控制技术将有效地解决风能、太阳能等清洁能源转化为电能时品质的不稳定和难以接入电力主干网