【研究】如何完善能源互联网？

　　传统的以煤炭、石油等化石燃料为主的能源模式带来的问题日益凸显，如环境污染、碳排放的急剧增加、化石能源储量下降等，对人类可持续发展造成很大障碍。近年来，在全球范围应用推广可再生能源得到普遍重视，各国政府纷纷出台政策和规划，鼓励和倡导大规模应用可再生能源，替代化石燃料等一次能源。
　　规模化的可再生能源包括太阳能、风能、潮汐能等。以太阳能为例，研究资料介绍，如果我们将地球表面1%的面积利用起来，以5%的效率将太阳能转化为电能，那么一年的能源可供全球使用40年以上。
　　然而，可再生能源具有不稳定性和间歇性等特点，为其发电大比例直接并入传统电网带来巨大挑战，阻碍了可再生能源的发展和利用。
　　可再生能源发电特征及技术挑战主要体现在波动性、间歇性、供用电之间的不平衡性，以及地域空间的不平衡性等几个方面。对此，科研人员进行了大量的研究工作。随着科学技术的进步，平抑波动和改善电力质量的方法与技术不断取得进展，可再生能源替代传统一次能源的进程和趋势越来越凸显，人们需要不断解决的是如何适应新能源电力的应用，如何改造传统电力网，以及如何建立全新的电力能源流通交易体系与机制等诸多新课题。
　　美国著名经济学家、经济趋势基金会创始人杰里米˙里夫金在《第三次工业革命》一书中提到未来能源互联网的理想场景：“在即将到来的时代，我们将需要创建一个能源互联网，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源则可以与他人分享，就像我们现在在网络上分享信息一样。”
　　国际上提出的“第三次工业革命”概念将互联网技术和可再生能源技术的融合作为重点，提出了构建新型能源供需流通体系架构的方向性思路，可再生能源并网组网和储能应用技术以及能源互联网相关技术获得了广泛关注。
　　好系统源于顶层设计，深入研究能源互联网的组成和体系架构，有利于能源体系的规划、建设以及现有能源网络的改造和完善，适应更大规模的可再生能源的应用。
　　能源互联网，不能牵强地照搬传统意义上的互联网的一些概念，这是因为能源互联网与传统互联网有着实质性差别。
　　传统互联网是以支持信息流的计算机与通信技术为主，而能源流流通的物理规律与方式与通信中的信息流不同。能源互联网不能只借用传统互联网的形式表征，还需要从本质规律和体系架构上研究深度融合的技术与方法，实现能源流的全面调控、优化、共享以及虚拟交互。
　　电力能源是目前应用最广泛最重要且最适宜流通管控和调配的能源，特别是未来可再生能源取代一次能源，电力能源将成为最主要的能源。因此可以认为，电力能源互联网是能源互联网的基础与核心。
　　电力能源交互和信息交互不同，决定了能源互联网与众所周知的传统互联网有着重要的甚至是实质上的区别，其重要体现之一就是电力能源通过共享的电力传输线间接共享方式完成交互，而信息交互是通过独占信息路径直接点对点完成交互。就是说电力能源交互与流通受到更大、更多的限制，电力流通不能像信息流通那样做到任意两个终端之间进行点对点的交互，使得能源互联网的作用范围和时效性大打折扣。如何使能源互联网借助于通过与传统互联网的高度融合，使电力能源的交互、流通以及共享、交易同传统互联网相当，甚至收到更好的效果，这也是能源互联网的愿景。
众所周知，人们常常用到的电力网是由发电系统(发电供电终端)、用电设备(用电终端)、UPS等蓄电装置(储能终端)、进行电力买卖服务的电力交易单位(虚拟交易终端)、分布式新能源自发自用余电上网系统(一体化系统终端)组成。在一定区域内通过电力线将各个终端连接起来构成社区低压电网，为了解决更大范围远距离电力传输的效率，出现了中高压、超高压甚至特高压升压和输电，按照设计规划组成更大范围的电网并且依据各个终端的规划电量由网调计划和调配电网电力。
　　建设能源互联网，需充分利用现有电力网络基础设施，进行实质性改造和完善，并高度融合传统互联网，创造性实施在区域的中低压电力区域网络进行终端电力流通及电力交易，同时嫁接传统互联网并通过电力流通区域中心利用高压电力互联网络及高压电力流通路径，实现中低压电力区域网络不同终端与其他中低压电力区域网络中的相应终端进行的虚拟电力流通和交易，完成能源共享和广域的点对点终端电力交易。通过上述技术方法实现的能源互联网将更加快捷、更加安全，并且实现了更自由、更平等、更开放的电力能源的共享和交易活动。
　　能源互联网的机制是由供电、用电、蓄电及一体化终端系统通过端接管控器及电力调配系统和适度流量要求的电力路径连接组网，遵循约定的技术准则和交易规约并依托传统互联网进行如约并网、自由交易、市场调节、智能平衡的广域能源互联网。在能源互联网中，计划调配与竞价平衡相伴并互补，自动按规约进行交易，交易架构具有区域性特点并与计划性相关(时空尺度关联密切)，实行现货交易(竞价性交易)与期货交易(计划性交易)相结合的交易方式。
　　总之，能源互联网的组成和体系架构的研究与搭建，应该在未来目标方向的基础上充分考虑现有资源、技术、市场机制、运营环境，进行总体规划、个体突破、逐步实施、不断完善。