第二节
能源互联网的概念界定

能源互联网是能源系统和互联网深度融合的产物，是当前国际学术界和产业界关注的新焦点。绿色文明的发展理念、科学技术的进步、巨大的市场需求以及中国整体经济实力的不断增长是能源互联网在中国兴起的动因。在传统的能源世界中，能源是一种有限的、集中式开发、单向输送的大宗商品。能源互联网开启新的能源世界，能源更加充足而清洁，分布式电力更加便捷并可以双向输送，无论企业用户还是个人用户都能享受到按需定制的能源产品或能源服务。

一、能源互联网的概念内涵

能源互联网最早由美国北卡罗来纳州立大学的黄勤（Alex Q.Huang）教授于2004年提出，在《经济学人》（ The Economist ）发表了题为“Bulding the Energy Internet”的论文，并主持开发了“未来可再生电能传输及管理系统”（The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management System，FREEDM系统）。 杰里米·里夫金（2011）发展并推广了这一概念：“能源互联网是把互联网技术与可再生能源相结合，在能源采集、配送和利用上从传统的集中式变为智能化的分散式，从而将全球的电网变成能源共享网络。”他还指出能源互联网较之传统能源体系的主要特点，即化石能源向可再生能源转变，集中式向分布式转变，封闭向开放共享转变。能源互联网的发展使命是追求更高比例的可再生能源和分布式能源，推动全球能源转型。

尽管不同国家和地区对能源互联网定义不一，但形成了基本的共识：能源互联网通过能源系统与互联网、信息通信技术的深度融合，在运行模式上采用区域自治和骨干管控相结合的方式，通过节能和接纳分布式可再生能源实现电网最优平衡与可持续发展；实现能源和信息的双向通信，信息流支撑能源调度，能源流引导用户决策，最大限度地利用可再生能源。能源互联网将授权全社会参与可再生能源的生产和利用，用户从单纯消费者变为“产消一体者”。

能源互联网也被称为“智慧能源系统”，能够实现智能电力、热能和天然气电网间的协同作用，为每个单独的能源部门以及整个能源系统提供最佳运行方案。 这样的能源系统代表了从单一部门思维到未来可持续能源系统综合设计的范式转变，更加可行，可以将当前能源系统转变为可再生和可持续的能源系统。能源互联网通过引入激进的技术变革，包括电动汽车、热泵、储能，将高份额的间歇性可再生能源整合到能源系统和脱碳部门，如供暖、制冷、工业和交通部门。

“能源互联网”概念在中国得到进一步发展。2014年，习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上明确提出“四个革命、一个合作”的重大能源战略思想。 刘振亚（2015）提出构建“全球能源互联网”，其实质是“特高压电网+智能电网+清洁能源”的全球互联坚强智能电网，是清洁能源在全球范围大规模开发、配置、利用的基础平台。刘振亚认为构建能源互联网需要实现“两个替代”，一是在能源供应端实现以清洁能源对化石能源的替代；二是在能源消费侧实现电能替代，即大幅度提升电力在能源终端的应用比例。

能源互联网是一个能源系统和互联网、物联网、大数据、云计算以及可再生能源技术融合形成的复杂系统。从构成要素来看，能源互联网可分为三个层级：物理层、信息层和运营层。以物理层构成网络基础设施，实现多能源跨界互联，促进新能源消纳，创造新价值；以信息层构成高度融合的信息物理系统载体，实现新价值；运营层上多方利益均衡发展，追求经济、环境和社会效益最大化的商业模式，分配新价值（孙宏斌等，2015）。从覆盖范围来看，能源互联网从高到低由四个层级组成：跨国/洲际层、国家层、地区/城市层和用户层（张小平、李佳宁、付灏，2016），见表0-2。

分布式可再生能源技术与物联网、互联网等现代信息通信技术的快速发展是能源互联网兴起的基础；公众对太阳能、电动汽车等低碳环保产品的市场需求是能源互联网发展的根本动力。能源互联网最终目标是建立分布式可再生能源体系，大大小小的组织，如家庭住户，都可以利用可再生能源。例如，“产消一体者”装个光伏发电站，其所发电力可以自用，也可以参与到能源市场中，实现能源就近消纳。在这些环节中，电动汽车的储能电池可以根据电力价格实时变动所传导的供应和需求信息进行充放电，从而发挥能源互联网电力调节作用。因为可再生能源发电具有极强的波动性，而用能需求也存在很大波动，需要实时信息实现“移峰填谷”。

二、能源互联网的相关概念

“能源互联网”与“智能电网”概念紧密联系。智能电网即电网中深度融合现代信息通信技术，允许信息和电力在生产者与消费者间进行双向流动。由于智能电网为能源互联网创造了良好的物理和信息平台，因此它被认为是能源互联网的初级阶段。

综合能源系统是能源互联网的物理载体，是在能源规划、建设和运行等过程中，通过对能源的产生、输配、转化、存储和消费等环节进行有机协调与优化后所形成的能源产供销一体化系统。综合能源系统以冷热电联供型微电网为核心，充分利用区域间负荷的互补性，使多个区域功能系统的统一规划、统一设计与协同运行成为可能，提高能源系统效益，实现整体最优。

智慧能源以联供设备为核心，包含多种分布式单元（发电、负荷、储能、蓄热等），力求能源供给绿色化、能源配置和消耗智能化。智慧能源是智能配电网与智能微电网的融合，从配电网侧构建“荷—源—网—储”能源互联网格局。智能配电网承担能源的输送与分配，智能微电网承担新能源的并网与消纳。智能微电网具有社会基础，因为它们由去中心化的社会技术网络组成，形成了参与者间高度互动的社区。如涉及智能楼宇、智能充电桩、智能家居等诸多领域的智慧社区、智慧能源小镇、智慧城市。

能源互联网将有更大比例的混合可再生能源系统入网。混合可再生能源系统（Hybrid Renewable Energy Systems，HRES）是将可再生能源技术、储能电池、电解器、储氢罐、智能转换器等多种技术结合起来，在不同情况下实现最合适的解决方案的系统。混合可再生能源系统设计创造了多种改进的可能性，平抑可再生能源的间歇性，实现更高的整体产量并获得更高的产能。

三、能源互联网遵从互联网经济三大定律

（一）摩尔定律

英特尔公司创始人摩尔提出，在成本不变的前提下，芯片的计算速度和密度每18个月增长一倍。换句话说，在价格不变的前提下，计算机的性能每18个月提升一倍，而体积减少一半。

摩尔定律揭示了科技发展速度呈指数增长的趋势。能源互联网相关技术，如风机、光伏、储能的技术发展趋势与摩尔定律并行不悖，这意味着未来的可再生能源度电价格将趋于零。例如，锂离子电池的成本从2010年的1100美元/千瓦时降至2019年的156美元/千瓦时。

（二）麦特卡夫定律

麦特卡夫定律指网络的价值与使用者数量的平方成正比。这一定律揭示了网络价值的外部性。

截至2020年12月，中国互联网用户已超过9.89亿。 截至2021年1月，全球互联网用户已超过46.60亿。 终端用户在推动可持续商业模式创新方面可以发挥重大作用。 能源互联网为每一个公民参与能源生产和消费提供了入口，若能充分调动网民参与的积极性，必将创造巨大价值。能源互联网平台可以让消费者参与生产和价值创造，让厂商与消费者连接，厂商与消费者共创价值、分享价值。网络连接挖掘出顾客深层次的需求，创造难以估计的价值，蕴藏巨大的商业模式创新潜力。

（三）巨变定律

巨变定律指社会、政治、经济体制以渐进的方式演变，而技术却以几何级数发展。当两者间的鸿沟越大时，就越可能发生革命性的变革。

融合新能源技术、现代信息通信技术的能源互联网必将推动前所未有的社会经济政策体制改革，加速推进能源转型。 y8zFyuqNoKbC1TPPGO/4wL/CWfagUN5jCHJMQUW5QP0PDCMgjZI1TFyP3LvAOnWL