未來(lái)能源供應(yīng)模式——能源互聯(lián)網(wǎng)

　　基于現(xiàn)有的能源基礎(chǔ)設(shè)施，可再生能源資源在傳輸和利用等方面仍存在瓶頸，因此，我們嘗試運(yùn)用先進(jìn)的信息和互聯(lián)網(wǎng)的理念和技術(shù)，與可再生能源技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，希望提出一條實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的并具有可行性的技術(shù)路線。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)把一個(gè)集中式的、單向的電網(wǎng)，轉(zhuǎn)變成和更多的消費(fèi)者互動(dòng)的電網(wǎng)。

　　美國(guó)著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家杰里米·里夫金的第三次工業(yè)革命和能源互聯(lián)網(wǎng)的提法最近引起廣泛關(guān)注。杰里米·里夫金認(rèn)為：“在即將到來(lái)的時(shí)代，我們將需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)，讓億萬(wàn)人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產(chǎn)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(xiàn)在在網(wǎng)絡(luò)上分享信息一樣。”

　　能源互聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是以互聯(lián)網(wǎng)理念構(gòu)建的新型信息能源融合“廣域網(wǎng)”，它以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”，以微網(wǎng)為“局域網(wǎng)”，以開(kāi)放對(duì)等的信息能源一體化架構(gòu)，真正實(shí)現(xiàn)能源的雙向按需傳輸和動(dòng)態(tài)平衡使用，因此可以最大限度地適應(yīng)新能源的接入。微網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)中的基本組成元素，通過(guò)新能源發(fā)電、微能源的采集、匯聚與分享以及微網(wǎng)內(nèi)的儲(chǔ)能或用電消納形成“局域網(wǎng)”。大電網(wǎng)在傳輸效率等方面仍然具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，將來(lái)仍然是能源互聯(lián)網(wǎng)中的“主干網(wǎng)”。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(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)能源基礎(chǔ)設(shè)施在傳輸方面的主體必然還是電網(wǎng)，因此未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)基本上是互聯(lián)網(wǎng)式的電網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)把一個(gè)集中式的、單向的電網(wǎng)，轉(zhuǎn)變成和更多的消費(fèi)者互動(dòng)的電網(wǎng)。

　　事實(shí)上，美國(guó)和歐洲早就有能源互聯(lián)網(wǎng)的研究計(jì)劃。2008年美國(guó)就在北卡州立大學(xué)建立了研究中心，希望將電力電子技術(shù)和信息技術(shù)引入電力系統(tǒng)，在未來(lái)配電網(wǎng)層面實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)理念。效仿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心路由器，他們提出了能源路由器的概念，并且進(jìn)行了原型實(shí)現(xiàn)，利用電力電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的控制，路由器之間利用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)等交互。德國(guó)在2008年也提出了E-Energy理念和能源互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提出了更高更多的要求。首先，能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)體系架構(gòu)和其中的信息能源融合機(jī)制還需要深入研究。能源路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的核心，但能源的路由比信息要復(fù)得多，主要體現(xiàn)在存儲(chǔ)和控制的難度上。儲(chǔ)能相當(dāng)于能源互聯(lián)網(wǎng)中的緩存，經(jīng)濟(jì)可行的大規(guī)模儲(chǔ)能仍然是技術(shù)難點(diǎn)，效率、充放電次數(shù)、成本、容量等問(wèn)題還有待解決。電力電子技術(shù)是實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)控制的主要手段，按照用戶(hù)的需要以指定電壓和頻率控制電力的傳輸仍然是技術(shù)難點(diǎn)，電力電子變壓器和傳統(tǒng)變壓器相比仍然有效率、容量和可靠性等方面的瓶頸問(wèn)題。最后是分散協(xié)同式的能量管理，傳統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)需要在能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)能源信息實(shí)時(shí)采集、處理、分析與決策的能量管理系統(tǒng)。總之，要徹底實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵性技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化的確還有很長(zhǎng)的路要走。但從我們已掌握的技術(shù)看，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步集成創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的原型系統(tǒng)和示范工程，還是具有一定的現(xiàn)實(shí)可行性的。

　　能源技術(shù)本身所面臨的瓶頸，需要新理念、新方法和新思路的指導(dǎo)，能源互聯(lián)網(wǎng)不僅僅是電網(wǎng)的信息化和智能化，也是互聯(lián)網(wǎng)理念引導(dǎo)下的能源基礎(chǔ)設(shè)施變革，可以最終實(shí)現(xiàn)信息能源基礎(chǔ)設(shè)施的一體化。

　　(作者系清華信息科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室公共平臺(tái)與技術(shù)部主任，主要從事分布式計(jì)算技術(shù)及其在能源電力等領(lǐng)域的應(yīng)用研究。)(RFID世界網(wǎng)編輯整理)