用互聯網來分配能源，為什麼更靠譜？_風聞

文/觀察未來科技

當前，隨着化石燃料的逐漸枯竭以及帶來的環境污染問題日趨嚴峻，以化石燃料為能源驅動的工業革命的模式正逐步走向終結，可再生能源行業正在指數增長，成為人類發展所需要的下一代能源。

當然，正如第一次和第二次工業革命一樣，新能源的發展也需要配套的基礎設施**——在可再生能源時代，以可再生能源技術和信息技術的深入結合為突出特徵的能源互聯網就是新能源發展的基礎設施。**能源互聯網將改變能源的生產和社會分配方式，並推動一種互聯網和新能源相結合基礎上的新經濟到來。

用互聯網來分配能源

回顧第一次和第二次工業革命，不難發現，雖然生產力的飛躍和經濟的跨越式增長的可能離不開對於化石能源的利用，**但這背後，還需要的是通信/能源矩陣和包括企業通用技術平台在內的配套基礎設施的支持。**電網就是傳統能源基礎設施的典型。如果沒有電網，福特就無法利用工廠中的電動工具，無法享受它所帶來的效率和生產力的極大進步。

再比如，如果沒有電報及後來的電話，企業就不能與上游供應商和下游分銷商實現即時通信，企業的內部和外部運營指令鏈條也無法實現即時訪問，這樣一來，企業就不可能通過大規模垂直集成的運營模式提高效率和生產力。如果沒有遍及全國市場的完備的道路系統，企業也不能大幅降低物流成本。

同樣，電網、通信網絡以及在全國道路系統上運行的汽車和卡車，這些都需要消耗化石燃料能源，從而需要建設垂直集成的能源基礎設施，以便在油井、煉油廠和加油站之間輸送能源。

對於今天的新能源來説，也是一樣的道理。美國賓夕法尼亞大學教授傑里米·裏夫金認為，今天，人類的工業文明正處在一個十字路口，由石油和其他化石燃料所支撐的工業化的生活已經日趨衰落。化石能源日漸昂貴，而太陽始終照耀地球，每天也總有某些地方颳風，很多國家擁有潮汐漲落的海岸線，山區可以發展水電。此外，通過對垃圾的管理，可以開啓利用生物能的途徑，還有地熱能源等等。但如果這些能源的分配方式採用石油和天然氣的集中化模式，卻是無法管理整個世界經濟的。

在裏夫金描繪的工業革命中，每座大樓、每座房屋都將變成能源生產的來源，因此，需要一個通信網絡來分配這些能源。而互聯網的本質正是合作，也因此，互聯網才能夠為管理和分配提供了可能性。事實上，裏夫金所指的一個分配能源的通信網絡，就是能源互聯網。

能源互聯網以互聯網技術為核心，以能源配送網為基礎，以大規模可再生能源和分佈式能源為主要接入，實現信息技術與能源基礎設施融合，通過能源管理系統對接入能源基礎設施實施廣域優化協調控制，從而實現冷、熱、氣、水、電等多種能源優化互補，提高能源使用效率。能源互聯網這樣的新型能源體系賦予能源以信息一樣的屬性，在網絡中可以自由地接入、分享和調度分配。

能源互聯網集通信、網絡、控制特徵於一身。通過賦予能量以信息的屬性，讓能量交換可以像信息通信一樣迅捷高效；讓能量在網絡中形成平等自由流動、自我調節機制；也讓能量的控制精準化。從技術、系統、設施的角度看，能源互聯網就是“信息基礎能源基礎”設施的一體化。

在《第三次工業革命》中，裏夫金描繪了這樣一個宏偉藍圖：數以億計的人們將在自己家裏、辦公室裏、工廠裏生產出自己的綠色能源，並在“能源互聯網”上與大家分享，這就好像現在我們在網上發佈、分享消息一樣。可以預見，在未來，能源民主化還將從根本上重塑人際關係，並深刻影響社會的生產和生活。 

能源互聯網的關鍵一環

大多數一次能源，尤其是水能、太陽能、風能等可再生能源都需要轉換為電能，才能夠被人類大規模有效利用，人們日常生活中使用的電能也主要來自其他形式能量的轉換。將電力擺在能源戰略的中心地位，客觀上是由電力特性、資源分佈和能源發展規律所決定的。

無論從電力與其他能源之間的關係來看，還是從保障能源安全、優化能源結構、促進節能減排及和諧社會建設等方面來看，電力的作用都十分重要。電力能源是人類社會經濟生活中的主要動力來源，也是最重要的二次能源。持續、優質、穩定的電力供應是工業化邁向現代化進程的重要保障。

並且，電能與其他能源不同，電力能源不能大規模儲存，發電、輸電、配電和用電在同一瞬間完成，發電和用電之間必須時刻保持供需平衡，一旦平衡被破壞，將危及用電和設備的安全。

**因此，安全和穩定是電力系統正常運行不可缺少的最基本條件。**其中，安全就是指運行中的所有電力設備必須在它們允許的電流、電壓和頻率的幅值和時間限額內運行，不安全的後果可能導致電力設備的損壞；穩定則是指電力系統可以連續向電力用户正常供電的狀態。

一個電力系統往往包括千萬家電力用户，其用電的時間和用電的數量雖然有一定規律，但很難準確預測。為了滿足用户的電能需要，電力系統內的發電容量和設備均需要有相應的備用容量，以適應各種用户用電因素的變化。

然而，當前，社會用電需求的不斷增長正在給傳統電網帶來挑戰。根據調研機構的數據，2021年全球電力需求激增，為全球主要的電力市場造成更大壓力，將電力價格推至前所未有的水平，並將電力部門的碳排放量推至歷史新高。今天，全世界的供電現狀並不是很樂觀，還有大約23%的人得不到供電，25%的人只能得到部分供電，這説明目前的能源分配模式不能滿足需要。

**這也是為什麼能源互聯網中最為關鍵的一環就是電網互聯的原因，**電網互聯可以實現不同發電方式之間的互補，有助於降低新能源發電的波動性對電網的影響。同時，大範圍互聯也可以平衡不同區域負荷的峯谷差，有利於高比例的新能源接入和消納利用。

在發電領域，提高清潔能源或新能源發電比例，將促進大型火電機組、水輪機組、核電機組等裝備產業的技術升級，帶動低成本、高效率光伏板等組件材料的自主研發等。

在輸電領域，能源互聯網能夠滿足大容量、遠距離電力輸送需求以及高比例新能源的接入輸送需求，將促進特高壓輸電技術、柔性直流輸電技術、超導輸電技術以及電網安全穩定運行和柔性控制技術等關鍵技術的發展，促進高壓電纜、換流閥、套管等輸電裝備等電力電子控制設備製造及超導材料的自主研發等。

在配電領域，能源互聯網需要滿足電動汽車、變頻器等負荷和新能源分佈式發電的靈活接入需求，將促進電動汽車充電技術、儲能技術、智能微電網與控制技術等關鍵技術的發展。

此外，能源互聯網的實施與構建還將進一步帶動互聯網、通信、交通等其他行業的發展與變革，直接帶動研究設計、軟件開發、生產運行等產業鏈條相關環節的快速發展，依賴於電力系統、信息通信、數據處理、先進控制等多個領域技術的發展創新，尤其是在傳感器、芯片、電力電子器件、高端新型材料等尖端技術上實現突破。

可以説，能源互聯網將有望改變能源利用方式和人類生活習慣及用能理念，將使困擾人類的能源生態問題得到解法。

當****互聯網和新能源結合

2008年，美國最早提出了能源互聯網的概念，併成立了未來可再生能源傳輸與管理系統中心（FREEDM），位於北卡州立大學，FREEDM旨在推進電力系統與電力電子技術、信息技術的深度融合，重點利用功率電子技術來解決分佈式可再生能源的接入問題，實現分佈對等的系統控制與交互，通過雲計算和大數據的智能分析，在未來配電網層面實踐能源互聯網的設想。

一直以來，美國在軟件技術、互聯網和大數據技術方面無論是技術還是人才都有雄厚基礎，且佔據全球優勢地位，加之政府所營造的自由優越的創新環境，極客和創客積極參與。**可以説，如今，**美國在新能源上已悄然進入了新硬件時代。

2011年，歐洲啓動了未來智能能源互聯網(Future Internet for Smart Energy, FINSENY)項目，該項目的核心在於構建未來能源互聯網的ICT平台，支撐配電系統的智能化；通過分析智能能源場景，識別ICT需求，開發參考架構並準備歐洲範圍內的試驗，最終形成歐洲智能能源基礎設施的未來能源互聯網ICT平台。

日本的能源互聯網代表項目由日本數字電網聯盟提出，其主旨是通過“電力路由器”的設置，使得電能可根據網內情況自動選擇輸電、配電的最佳路徑，從而形成分佈式電能發電、輸電、配電、用電“發輸配用”電的全局優化調度控制。

當前，作為借鑑互聯網理念構架的以電力為中心的多能源結構網，能源互聯網的開放互聯、能量交換與路由、關注商業模式和用户服務的特徵，使得能源互聯網正在成為新一代能源系統，並推動一種互聯網和新能源相結合基礎上的新經濟到來。正如裏夫金在《第三次工業革命》一書曾預言的那樣**：一種建立在互聯網和新能源相結合基礎上的新經濟即將到來**。

實際上，互聯網思維倡導的正是個體的自由參與，通過在開放平台生產和消費內容，打破信息不均衡的體系生態。**用互聯網思維來考慮能源體系的發展，本質上説是一條能源發展的“羣眾路線”。**歸結而言，能源革命需要人們思維和開放機制，才有可能顛覆寡頭壟斷格局，產生一股全面且富有推動力的改革源泉，為經濟發展和人類生產方式帶來新動力，同時為生態環境治理賦予新契機。

比如，電力體制改革就為能源互聯網釋放了巨大商機。一方面，新電改方案為微電網發展釋放了巨大紅利，分佈式新能源的接入不再侷限於單個用户，儲能、新能源汽車充電可以在全網範圍內調配售出。另一方面，未來電力系統的售電側將形成市場化售電機制。售電、用電、發電用户能以B2B、O2O以及更多模式運營，用户負荷曲線將得到自主協調，能源利用效率會大幅提高。

**能源互聯網試圖把各種能源組合成一個包含智能通信、智能電網、智能交通等眾多智能與綠色概念的超級網絡。**如今，能源互聯網廣闊的市場前景，已經吸引了人們越來越多的關注。如何在切中人類經濟發展最要緊命脈的基礎上掀起一場新革命，也是能源市場即將面對的遠征。