未來能源供應模式——能源互聯網

能源互聯網把一個集中式的、單向的電網，轉變成和更多的消費者互動的電網。資料圖

美國著名經濟學家杰里米·里夫金的第三次工業革命和能源互聯網的提法最近引起廣泛關注。杰里米·里夫金認為：“在即將到來的時代，我們將需要創建一個能源互聯網，讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產綠色可再生能源。多余的能源則可以與他人分享，就像我們現在在網絡上分享資訊一樣。”

能源互聯網其實是以互聯網理念構建的新型資訊能源融合“廣域網”，它以大電網為“主干網”，以微網為“局域網”，以開放對等的資訊能源一體化架構，真正實現能源的雙向按需傳輸和動態平衡使用，因此可以最大限度地適應新能源的接入。微網是能源互聯網中的基本組成元素，通過新能源發電、微能源的采集、匯聚與分享以及微網內的儲能或用電消納形成“局域網”。大電網在傳輸效率等方面仍然具有無法比擬的優勢，將來仍然是能源互聯網中的“主干網”。雖然電能源僅僅是能源的一種，但電能在能源傳輸效率等方面具有無法比擬的優勢，未來能源基礎設施在傳輸方面的主體必然還是電網，因此未來能源互聯網基本上是互聯網式的電網。能源互聯網把一個集中式的、單向的電網，轉變成和更多的消費者互動的電網。

事實上，美國和歐洲早就有能源互聯網的研究計劃。2008年美國就在北卡州立大學建立了研究中心，希望將電力電子技術和資訊技術引入電力系統，在未來配電網層面實現能源互聯網理念。效仿網絡技術的核心路由器，他們提出了能源路由器的概念，並且進行了原型實現，利用電力電子技術實現對變壓器的控制，路由器之間利用通信技術實現對等互動。德國在2008年也提出了E-Energy理念和能源互聯網計劃。

能源互聯網對現有技術提出了更高更多的要求。首先，能源互聯網系統體系架構和其中的資訊能源融合機制還需要深入研究。能源路由器是能源互聯網實現的核心，但能源的路由比資訊要復得多，主要體現在存儲和控制的難度上。儲能相當於能源互聯網中的緩存，經濟可行的大規模儲能仍然是技術難點，效率、充放電次數、成本、容量等問題還有待解決。電力電子技術是實現能源互聯網控制的主要手段，按照用戶的需要以指定電壓和頻率控制電力的傳輸仍然是技術難點，電力電子變壓器和傳統變壓器相比仍然有效率、容量和可靠性等方面的瓶頸問題。最後是分散協同式的能量管理，傳統的能量管理系統需要在能源互聯網的基礎上實現一個能源資訊實時采集、處理、分析與決策的能量管理系統。總之，要徹底實現能源互聯網關鍵性技術的產業化的確還有很長的路要走。但從我們已掌握的技術看，從簡單到復雜，逐步整合創新來實現能源互聯網的原型系統和示范工程，還是具有一定的現實可行性的。

能源技術本身所面臨的瓶頸，需要新理念、新方法和新思路的指導，能源互聯網不僅僅是電網的資訊化和智慧化，也是互聯網理念引導下的能源基礎設施變革，可以最終實現資訊能源基礎設施的一體化。

（作者系清華資訊科學與技術國家實驗室公共平臺與技術部主任，主要從事分散式計算技術及其在能源電力等領域的應用研究。摘自作者博客）