【能源互联网洞悉】能源互联网的概念与内涵
编者按：当前世界范围内能源转型加速，国家电网公司也提出建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业的战略目标。建设能源互联网是承接国家能源安全新战略，推动电网和发展高质量发展的关键。在新时代和新战略下，对能源互联网的认识也需要不断深化。国网能源研究院能源互联网研究所聚焦于能源互联网基础理论、综合能源系统规划优化与市场机制、能源电力转型发展、能源互联网新技术新元素、城市智慧能源系统等领域开展了深入研究。本专栏围绕能源互联网关键问题，从理论研究、模型方法和经验实践等方面展开，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。
文章导读：能源互联网是能源系统的高级形态，对其探索与研究至今已有五十年的历史，大致经历了孕育提出、多元探索、认识深化三个阶段。在能源互联网的概念发展过程中，先期各方关注重点不同，大体可归集为两大“流派”，即“互联网改造能源系统”派和“多能互补、源网荷储协调”派。两个流派实际分别强调了“能源互联形成网”和“能源+互联网”两方面内容。尽管认识的侧重点有所不同，但未来随着两大流派交集不断加强、并集不断丰富，能源互联网建设会凝聚形成越来越多的发展共识。在此基础上，我们提出了具有包容性的能源互联网的概念与内涵。
能源互联网的概念与内涵
执笔人：王雪、陈昕、吴潇雨
（国网能源研究院 能源互联网研究所）
一、能源互联网发展经历三个典型阶段
能源互联网的雏形出现于1970年，至今已有五十年的发展历史。总体来看，能源互联网的发展经历了孕育提出（1970年至2003年）、多元探索（2004年至2015年）、认识深化（2015年及之后）三个阶段。
图1 能源互联网发展历程
一是孕育提出阶段（1970年至2003年）
20世纪70年代，Richard Buckminster Fuller提出了世界电能网络（world electrical energy grid）的构想，成为能源互联网概念的雏形。1986年，Peter Meisen创立了全球能源网络学会（Global Energy Network Institute，GENI），旨在通过国与国之间的电力输电线路充分利用全球丰富的可再生能源。这一时期互联网的发展刚刚起步，相关形态、理念等还远不成熟，处于向能源网学习的阶段，因而此时的能源互联网概念多聚焦于“互联”，主要关注物理网络的连接，还未表现出与互联网类似的特征。
二是多元探索阶段（2004年至2015年）
2003年美加8⋅14大停电后，《The Economist》于2004年发表了《Building the Energy Internet》，标志着现代能源互联网研究的开始。文章首次提出要借鉴互联网自愈和即插即用的特点及技术，建设智能化、自动化、自愈化的能源互联网（Energy Internet），将传统电网转变为智能、响应和自愈的数字网络，支持分布式发电和储能设备的接入，以减少大停电的发生及其影响。此后，能源互联网的概念愈发多元化。
2008年起，德国、美国、日本、欧盟等国家和地区相继开展能源互联网的研究探索。如德国启动E-Energy项目，成为首个进行能源互联网概念研究探索的国家。美国启动FREEDM项目、日本推广“数字电网”（digital grid）计划、欧盟启动未来智能能源互联网（Future Internet for Smart Energy， FINSENY）项目等。与此同时，我国也对能源互联网概念进行了初步探索，开展了系列研究，取得了积极成果。
2011年，美国学者杰里米·里夫金在其新著《第三次工业革命》一书中，具象化了能源互联网的概念，即构建能源生产民主化、能源分配分享互联网化的能源体系，实现以“可再生能源＋互联网”为基础的能源共享网络，至此掀起了能源互联网的新一轮全球热潮。
三是认识深化阶段（2015年及之后）
各国都在积极推进能源互联网的相关研究，我国能源互联网研究与实践大举发力，对在世界范围内能源互联网的深化认识起到了重大的支撑作用。2015年，政府工作报告推出“互联网+”行动计划，极大促进了我国对能源互联网概念的研究探索。2015年6月，国家能源局开展“国家能源互联网行动计划战略研究”，并将其作为国家“互联网+”行动计划的重要载体，开展能源互联网形态特征、关键技术和技术标准、商业模式、效益评价等五个重点课题研究。2016年，《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》发布，能源互联网概念在中国进入了工程实践阶段。2017年，《国家能源局关于公布首批“互联网+”智慧能源示范项目的通知》发布，首批55个能源互联网示范项目正式公布，示范项目共计9类，涉及城市能源互联网、园区能源互联网、基于灵活性资源的能源互联网、基于绿色能源灵活交易的能源互联网和能源大数据等多个领域。
二、能源互联网各方逐步走向共识
在能源互联网的概念发展过程中，先期各方关注重点不同，有“流派”之分，后期相互吸收融合并进一步发展，呈现包容的特征。总体而言，各方对能源互联网的认识大体可归集为两大“流派”：
一是“互联网改造能源系统”派。
主要针对能源系统灵活性不足的问题，通过借鉴互联网开放对等的理念及体系架构，对能源系统关键设备、形态架构、运行方式进行深刻变革，实现分布式能源、电动汽车等接入后海量主体的即插即用和能量信息双向流动。代表为里夫金提出能源互联网概念、美国FREEDM概念，日本的Digital Grid概念等。
二是“多能互补、源网荷储协调”派。
主要针对能源系统低质量、低效率问题，通过信息技术促进多种能源之间的相互替代和综合优化，以及能源系统上下游之间的协调运行，提升能源系统的效率和安全稳定性。代表为欧盟FINSENY概念、德国E-Energy概念、我国的新奥泛能网、智能能源网等。
对比两大流派对能源互联网的认识，实际分别强调了“能源互联形成网”和“能源+互联网”两方面内容。尽管认识的侧重点有所不同，但都属于能源互联网的内涵范畴，即一是将先进信息通信技术应用到能源领域，实现信息网络和能源网络的“两网融合”；二是以电为枢纽，利用多能转换打破能源子系统之间以及能源行业与交通、建筑等行业之间的壁垒，将一个集中、单向、生产者控制的能源系统，转变成集中式与分布式协同、能流双向快速变化、主体互动的新型智慧能源系统；三是通过能源、信息和市场的紧密耦合，以支撑可再生能源大规模开发利用和综合能效提升为目标，满足用户个性化、定制化能源需求。未来，随着两大流派交集不断加强、并集不断丰富，能源互联网建设会凝聚形成越来越多的发展共识。
三、能源互联网的概念与内涵
能源互联网作为能源电力系统发展的更高阶段，是一个正在发展中的内涵外延丰富、包容性很强的概念。我们认为能源互联网是以电为中心，以坚强智能电网为基础平台，将先进信息通信技术、控制技术与先进能源技术深度融合应用，支撑能源电力清洁低碳转型、能源综合利用效率优化和多元主体灵活便捷接入，具有清洁低碳、安全高效、泛在互联、高效互动、智能开放等特征的智慧能源系统。清洁低碳，即能源生产、传输、消费等各环节绿色环保，适应清洁能源高比例接入，实现清洁能源充分消纳。安全可靠，即系统结构坚强、运行安全稳定，预防抵御事故风险能力和自愈能力强，实现能源稳定可靠供应。泛在互联，即能源网络分布宽广，集中式、分布式等各类设施及主体广泛接入，跨地域、跨能源品种互通互济，能源系统与信息系统、社会系统融合发展。高效互动，即能源配置和综合利用效率高，经济效益好，多能互补、源网荷储协调，各类主体友好互动。智能开放，即具备灵敏感知、智慧决策、精准控制等能力，数字化智能化水平高，各类设施“即插即用”，服务用户多元需求，推动市场开放，打造共赢生态。
技术上，能源互联网加快实现技术进步与融合发展，“大云物移智链”等先进信息通信技术在能源电力系统广泛深度应用，多能转换技术、协调运行技术、用户互动技术等能源互联网技术全面升级，系统呈现数字化、自动化、智能化等特点。形态上，能源互联网网架结构坚强、分布宽广，集中式能源系统、分布式能源系统、各种储能设施和各类用户友好互联，各类能源系统互通互济，并与社会系统融合发展。功能上，能源互联网具有强大的资源配置能力和服务支撑能力，有效支撑可再生能源大规模开发利用和各类能源设施“即插即用”，实现“源网荷储”协调互动，保障个性化、综合化、智慧化服务需求，促进能源新业态新模式发展。
作者介绍
王雪，国网能源研究院能源互联网研究所高级研究员，电力系统自动化专业硕士，主要从事能源互联网、智能电网、商业模式创新、国际能源等研究，先后承担国务院发展研究中心、国家能源局、国家电网公司委托的重大课题30余项，主笔编写出版《国内外能源互联网发展分析报告2019》等著作，多次获得国家电网公司科技进步奖、国家电网公司软科学成果奖等。
陈昕，国网能源研究院能源互联网研究所研究员，电力系统自动化专业硕士，工程师。主要从事能源互联网、综合能源服务、电力改革及监管等研究。承担国家能源专家咨询委员会研究课题、国家能源局研究课题、国家电网有限公司重大战略课题多项，参与编写国家电网有限公司企业战略和业务规划，获得中国能源研究会能源创新奖、国家电网有限公司软科学成果奖等公司和行业奖项十余项。
吴潇雨，国网能源研究院能源互联网研究所中级研究员，电力系统自动化专业博士，工程师。主要从事能源互联网、综合能源系统、综合能源服务等研究，发表相关SCI、EI检索论文10余篇。先后参与国家能源局、国家电网公司委托的重大课题5项，参与编写出版《国内外能源互联网发展分析报告2019》等著作，获国家电网公司软科学成果奖、国网能源院科技进步奖等奖项等。
团队简介：国网能源研究院能源互联网研究所（简称互联网所）于2015年7月份成立，主要负责能源互联网市场分析及技术经济研究、能源互联网发展政策与战略规划研究、综合能源系统规划运行、城市智慧能源系统研究、综合能源服务业务发展及市场分析、国际能源政策及战略研究等。互联网所内设国际能源政策研究室、物联网经济研究室、综合能源研究室，共有19名员工，平均年龄34岁，其中博士12人，具有高级职称14人，专业覆盖电气工程及其自动化、经济学、环境科学与工程、法学、计算机科学等。曾多次获得“国家电网公司先进集体”、“国家电网公司先进班组”、“国网能源研究院先进集体”、“先进党支部”以及“课题攻关党员创新团队”等称号。
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编辑：杨彪
审核：蒋东方
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