1.1　能源互联网的发展

2004年《经济学人》（The Economist）杂志发表了《建设能源互联网》（Building the Energy Internet）一文，首次提出建设能源互联网（Energy Internet），通过借鉴互联网自愈和即插即用的特点，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，以减少大规模停电事故及其影响。2011年美国经济趋势基金会主席杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）在其著作《第三次工业革命》（The Third Industrial Revolution）一书中指出，由于化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题，在第二次工业革命中奠定的基于化石燃料大规模利用的工业模式正在走向终结。里夫金预言，一种以新能源技术和信息技术的深入结合为特征的新的能源利用体系，即“能源互联网”即将出现。而以能源互联网为核心的第三次工业革命将给人类社会的经济发展模式和生活方式带来深远影响。2015年2月，时任国家电网公司董事长、党组书记刘振亚在《全球能源互联网》一书中提出了建设“全球能源互联网”的理论构想：全球能源互联网以特高压电网为骨干网架（通道），以输送清洁能源为主导，由跨国、跨洲的骨干网架和涵盖各国各电压等级的电网构成，能够将风能、太阳能、海洋能等清洁能源输送给各类用户。

2015年9月26日，国家主席习近平在纽约联合国总部出席联合国发展峰会并发表题为《谋共同永续发展 做合作共赢伙伴》的重要讲话，讲话中提到，“中国倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”。2017年5月14日，“一带一路”国际合作高峰论坛在北京举行，国家主席习近平出席开幕式并发表主旨演讲，演讲中提到，“抓住新一轮能源结构调整和能源技术变革趋势，建设全球能源互联网，实现绿色低碳发展”。2016年2月29日，国家发展和改革委员会、国家能源局发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》（发改能源〔2016〕392号），文件中指出，“‘互联网+’智慧能源（以下简称能源互联网）是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。在全球新一轮科技革命和产业变革中，互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合，正在推动能源互联网新技术、新模式和新业态的兴起”。

能源互联网将信息流、业务流和能源流进一步深度融合，实现智能互动，是一种能源产业发展新形态，相关技术、模式和业态均处于探索发展阶段，以可再生能源为主的能量供应源，通过互联网技术，实现分布式发电和储能的灵活接入及交通系统的电气化，并在广域范围内分配、共享各类能源。能源互联网需要完成精准、高效的数据分析，以应对大量分布式能源的接入、多种业务并发和联合数据分析需求。能源互联网是推动我国能源革命的重要战略支撑，对提高可再生能源比重、促进化石能源清洁高效利用、提升能源综合效率、推动能源市场开放和产业升级、形成新的经济增长点、提升能源国际合作水平具有重要意义。

在国家大力实施“一带一路”倡议，全方位加强能源国际合作的大背景下，构建全球能源互联网意义重大。能源互联网之所以在改善全球能源资源配置中发挥重要作用，关键在于其兼具促进资源优化和协调资源配置的双重意义。当今世界面临的重要问题是：能源资源分布不均衡，资源所在地（国）缺少用户，用户所在地（国）缺少能源。这个问题在亚洲、非洲、拉丁美洲甚至欧洲、美国等国家和地区普遍存在。要完成推动全球能源互联网发展这样一项伟大的事业，需要促进电网与电源的有效沟通，促进电力与经济的有效衔接，促进经济与政治的有效协同，从资源、技术、规则、标准等方面促进各国、各地区共同努力，促进能源在全球范围的可持续发展。

对于能源互联网这一概念，有不同的定义，里夫金所倡导的能源互联网主要是利用互联网技术实现广域内的电源、储能设备与负荷的协调，最终目的是实现由集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用的转变。另一种观点认为能源互联网是一种在现有电网基础上通过先进的电力电子技术和信息技术，融合大量分布式可再生能源发电装置和分布式储能装置，能够实现能量和信息流动的新型高效电网结构。美国北卡罗来纳州立大学黄勤教授主持的2008美国国家科学基金项目“未来可再生电能传输和管理”（The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management，FREEDM）中，提出了类似的概念。

对于能源互联网，里夫金认为它应具有以下四大特征：①以可再生能源作为主要的一次能源；②支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入；③基于互联网技术实现广域能源共享；④支持交通系统的电气化，即由燃油汽车向电动汽车转变。这是在能源互联网的能源组成分布管理及应用上做出的总结。能源互联网相对智能电网而言，是一个更广泛、更宏观的概念，智能电网是其中的一个子模块，或者说是其中的一部分。因此，能源互联网不仅应具备智能电网的基本特点——自愈性、安全性、高效性、经济性、集成性，而且要环境友好，实现可再生能源的“即插即用”，以及与用户终端的实时交互。

借助能源互联网，用户可以清晰地了解电源储能的分布情况、用电侧能源需求状况，借助系统控制网络实现能源储备和能源需求的匹配，同时还可以将自身分布式能源储能借助能源交易平台开展能源在线交易、转售等业务，发掘能源的商品属性。能源互联网技术可通过加强能量传输来提升综合效能，不同的能源门类，如风电、太阳能等资源，均可在能源互联网平台上实现资源供求平衡，实现信息流、资金流和能源（量）流的有效配置、协同和协调。能源互联网诞生于全球能源危机和环境问题这一大背景下，旨在实现清洁能源对传统化石能源的替代，解决化石能源燃烧产生的环境问题。

能源互联网的发展涉及发电、输配电、售电和用电侧等多个环节，包括发电阶段的分布式电源和储能，输配电阶段的智能变电站，用电端的智能电表、充电设施、售电服务，以及相关的配套设施和系统平台等。

能源互联网具备能源协同化、能源高效化、能源商品化、能源众在化、能源虚拟化、能源信息化等特征，主要体现在以下几个方面。

（1）支持由化石能源向可再生能源转变。

（2）支持大规模分布式、楼宇式发电电源的接入，具备开放性、健壮性和可靠性。

（3）利用大规模氢储能和其他储能设备的接入，实现能源就地收集、就地存储和就地利用。

（4）具有双向互动性，即用户在消耗能源的同时，也是能源的生产者。

（5）发挥分布式能源的时空互补和电网的广域配置特性。

（6）实现“冷热气电”联产，以及电能和其他形式的能量相互转化，支持向插电式和燃料电池电动汽车的转型。

（7）利用互联网技术升级电力系统，信息通信技术渗透于能量流动的各环节。

为了应对未来可再生能源的规模化利用，在能源互联网构想提出之前，各国都把以新能源和互联网络为基础的智能电网作为新兴产业的培育重点，有针对性地拟订了发展战略和行动路线。

例如，在我国，2016年，西安交通大学别朝红教授承担了国家重点研发计划“能源互联网的规划、运行与交易基础理论”项目；2018年，南瑞集团郑玉平教授承担了国家重点研发计划“面向新型城镇的能源互联网关键技术及应用”项目。

相比于智能电网，能源互联网更加强调多种能源形式间的综合互补利用，是一个以电能为主体形式、以智能电网为主要载体的能源生态系统。目前，中国电力企业联合会正牵头并组织清华大学等高校和科研机构开展国家能源互联网系统标准的制定。此外，清华大学、国防科技大学、华北电力大学、天津大学、中国电力科学研究院等高校和科研机构，从能源互联网的基本概念及形态、发展模式及路径、技术框架及拓扑、关键技术分析等方面展开了广泛的研究[1]。近年来，国内针对能源互联网的研究已经取得了一些成果。例如，以分布式可再生能源发电为基础，建立了包含分布式能源、储能装置、智能终端等的能源互联网系统；对能源互联网的需求推动作用和研究现状进行分析，并建立了能源互联网的技术框架模型和能源路由器的基本模型，指出柔性直流输电、直流配电等技术是发展能源互联网急需突破的方向[2]。