能源互聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)信息與能源深度融合
——訪國網(wǎng)能源研究院首席專家馮慶東

／本刊記者 賈常艷／

能源互聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)信息與能源深度融合
——訪國網(wǎng)能源研究院首席專家馮慶東

／本刊記者 賈常艷／

馮慶東，博士，教授級高級工程師，現(xiàn)為國網(wǎng)能源研究院首席專家，長期從事智能電網(wǎng)、配電網(wǎng)自動化、變電站自動化、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)、分布式能量管理系統(tǒng)（EMS）、能源互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的研究工作。曾參與國家電網(wǎng)公司《智能電網(wǎng)體系研究》、《智能電網(wǎng)綜合研究》、《智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)框架研究》、《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究》、《智能能源體系研究》、《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國際化戰(zhàn)略研究》、《智能電網(wǎng)全面建設(shè)戰(zhàn)略研究》等項目及《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定規(guī)劃》、《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》等材料的起草工作。編寫《智能電網(wǎng)技術(shù)》、《現(xiàn)代電網(wǎng)運行與控制》、《配電網(wǎng)自動化技術(shù)與工程實例分析》等專著。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊及會議上發(fā)表文章60余篇，獲科技進步獎20余項。

從2014年下半年開始，“能源互聯(lián)網(wǎng)”就開始頻繁地出現(xiàn)在各大論壇，也成為人們關(guān)注的話題。今年兩會期間，國務(wù)院總理李克強在政府工作報告中提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”，越來越多的人開始思考如何采用互聯(lián)網(wǎng)思維促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)遇上能源會有怎樣的效果呢？處在風(fēng)口浪尖上的“能源互聯(lián)網(wǎng)”到底是個什么概念？具有哪些特征？他的功能定位是什么？帶著這些疑問，本刊專訪了國網(wǎng)能源研究院首席專家馮慶東博士，他從當(dāng)前的能源發(fā)展形勢出發(fā)，對能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念、研究進展及其與智能電網(wǎng)的關(guān)系等做了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)年U述。

《電器工業(yè)》：請您談?wù)勀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)基本概念及其架構(gòu)。

馮慶東：對于能源互聯(lián)網(wǎng)，不同角度有不同的理解和認(rèn)知，目前還沒有一個統(tǒng)一嚴(yán)格的定義，討論過程中也有一些爭論，這是正常的，但是，我這里需要提醒的是：概念是對事物本質(zhì)屬性的描述，下定義時不要忘了被定義對象的本質(zhì)屬性。我相信，隨著研究的不斷深入，人們對能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知會越來越清晰。另外，能源互聯(lián)網(wǎng)也是一個不斷發(fā)展的事物，能源互聯(lián)網(wǎng)的概念也會在未來的發(fā)展過程中不斷的豐富與完善。

我們對能源互聯(lián)網(wǎng)的理解是：能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段，以電力系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以接納可再生能源為主，采用先進信息通信技術(shù)（ICT），通過需求側(cè)的各種能量管理系統(tǒng)（EMS）及分布式能源設(shè)備實施廣域優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)冷、熱、氣、水、電等多種能源互補，提高用能效率的智能能源管控系統(tǒng)。

未來的能源互聯(lián)網(wǎng)將采用分層分布式架構(gòu)，主要分為主干網(wǎng)、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)以分布式能源、微網(wǎng)等能量自治單元為局域網(wǎng)，采用開放對等的信息——分布式自治架構(gòu)，實現(xiàn)能量的雙向、按需傳輸動態(tài)平衡，因此，可以最大限度的適應(yīng)新能源及可再生能源的接入，提高能源利用效率。

《電器工業(yè)》：從國家能源局近日召開的能源互聯(lián)網(wǎng)工作會議上獲悉，國家能源互聯(lián)網(wǎng)行動計劃即將制定，力爭三個月左右完成，最遲年底，同時成立中國能源互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟。據(jù)悉，大型發(fā)電集團、電網(wǎng)公司、民營互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)及研發(fā)機構(gòu)、新能源車企和高校將參與該聯(lián)盟。對此您有什么看法？這將會對今后的能源發(fā)展帶來哪些影響？

馮慶東：能源互聯(lián)網(wǎng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從本質(zhì)上說，我們要建設(shè)的是一個復(fù)雜交互式網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)，為了保證能源互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)發(fā)展，健康發(fā)展，需要首先做好規(guī)劃，做好頂層設(shè)計，根據(jù)可再生能源滲透率及技術(shù)成熟度，選擇有代表性的典型示范工程作為切入點，分步實施，總結(jié)經(jīng)驗，測試認(rèn)證。在實施的過程中，推進速度不宜太快，示范工程不宜太多，應(yīng)注重實效，避免重復(fù)投資，重復(fù)建設(shè)。

具體來說，能源互聯(lián)網(wǎng)實施的切入點：主要有“三點四面”。

三點：以需求側(cè)管理、節(jié)能、分布式能源（含微網(wǎng)）為切入點。根據(jù)技術(shù)的成熟度，目前建議采取能源的全監(jiān)測、全計量、選擇性控制，初步實現(xiàn)電源、電網(wǎng)、負(fù)荷的協(xié)調(diào)。能源互聯(lián)網(wǎng)需要理性思考，不要過分的炒作概念，建議在全面、深入理解的基礎(chǔ)上，明確能源互聯(lián)網(wǎng)特征與功能定位，實實在在的去解決問題。

建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)以創(chuàng)新為驅(qū)動力，重視基礎(chǔ)研究，重視原始創(chuàng)新。

四面：構(gòu)建國家級能源互聯(lián)網(wǎng)平臺、區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)平臺、省級能源互聯(lián)網(wǎng)平臺、市級能源互聯(lián)網(wǎng)平臺及各種應(yīng)用與服務(wù)平臺。

建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)以創(chuàng)新為驅(qū)動力，重視基礎(chǔ)研究，重視原始創(chuàng)新，建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)還有許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破，如傳感器、儲能、電力電子器件、下一代互聯(lián)網(wǎng)、下一代通信技術(shù)等，需要國家長期投入，開展基礎(chǔ)研究，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)及產(chǎn)品。工業(yè)與信息化部開展了能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略專題研究，提出我國發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)主要解決能源總量問題、能源結(jié)構(gòu)問題、能源體制問題、工業(yè)基礎(chǔ)問題等四個問題抓的很準(zhǔn)。其中，解決能源總量問題、能源結(jié)構(gòu)問題是重中之重。國家能源局提倡成立能源互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，有利于在能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、商業(yè)模式等方面協(xié)同創(chuàng)新。

大型發(fā)電集團、電網(wǎng)公司、民營互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)及研發(fā)機構(gòu)、新能源車企和高校積極參與能源互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟，這是好事情，這將會對今后培育能源互聯(lián)網(wǎng)新興市場帶來積極影響，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是一個長期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及方方面面，不只是能源行業(yè)的事情，建議以開放的心態(tài)，調(diào)動全社會的資源，采用PPP模式共同參與。以用戶用能需求側(cè)的問題作為切入點，開展用戶負(fù)荷特征分析及用戶用能行為分析，取得用戶的支持，發(fā)揮市場機制及價格機制的調(diào)節(jié)作用，讓用戶及各參與方在能源互聯(lián)網(wǎng)運營中獲利，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)沒有用戶的參與是不可想象的。能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要市場交易平臺，考慮系統(tǒng)調(diào)頻、直接負(fù)荷控制等輔助服務(wù)市場交易，要有靈活的電價支撐，缺少電價的支撐，電力市場是開展不起來的。

《電器工業(yè)》：現(xiàn)在有人對到底是“互聯(lián)網(wǎng)+能源”還是“能源+互聯(lián)網(wǎng)”有爭議，對此您怎么看？

馮慶東：李克強總理在報告中提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”給了人們無限的想象空間，在實施互聯(lián)網(wǎng)+的過程中會帶來許多機遇與挑戰(zhàn)，有興趣進入能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的企業(yè)更多需要采用科學(xué)的方法，冷靜而清醒的思考本企業(yè)能夠做什么和怎么去做？我們建議實施互聯(lián)網(wǎng)+首先要解決互聯(lián)網(wǎng)的通信速度、可靠性、安全性等問題，就網(wǎng)絡(luò)安全來說主要有以下幾點：①信息安全研究必須保證實用性；②從一最開始就要考慮好如何解決網(wǎng)絡(luò)安全問題；③對組件、產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案在全生命周期內(nèi)的安全性進行檢查；④通過設(shè)計保護國家及個人隱私；⑤研究云安全；⑥研究能源生產(chǎn)和消費（APP）中的網(wǎng)絡(luò)安全；無論是“互聯(lián)網(wǎng)+能源”還是“能源+互聯(lián)網(wǎng)”，最終目標(biāo)都是要實現(xiàn)信息與能源深度融合，這不是強加上去的過程，而是一個順其自然的過程。

《電器工業(yè)》：請您談?wù)勀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的關(guān)系。

馮慶東：在實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，提高可再生能源滲透率及能源利用效率的問題上，能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)異曲同工，殊途同歸。但是，能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)之間又有細(xì)微的差別，主要表現(xiàn)在以下幾點：

1）面向的物理實體方面：智能電網(wǎng)面向的物理實體主要是電力系統(tǒng)， 而能源互聯(lián)網(wǎng)面向的物理實體將由電力系統(tǒng)、擴展到天然氣網(wǎng)絡(luò)、輸油管網(wǎng)和交通系統(tǒng)；實現(xiàn)與天然氣網(wǎng)絡(luò)、輸油管網(wǎng)和交通系統(tǒng)互聯(lián)，包括與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)互聯(lián)。

2）能量的傳輸與轉(zhuǎn)化形式方面：在智能電網(wǎng)中，能量只能以電能形式傳輸和使用；而在能源互聯(lián)網(wǎng)中，能量可在電能、熱能、化學(xué)能等多種形式間相互轉(zhuǎn)化。

3）能源消納和控制范圍方面：智能電網(wǎng)的研究對于分布式發(fā)電、儲能和可控負(fù)荷等分布式設(shè)備主要采取局部消納和控制的方式。能源互聯(lián)網(wǎng)研究重點將由局部消納向廣域優(yōu)化及基于CPS的協(xié)調(diào)控制的方式轉(zhuǎn)變。

4）網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)不同：智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)以傳統(tǒng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)為主體，而在能源互聯(lián)網(wǎng)中，將以下一代互聯(lián)網(wǎng)組成的開放式的信息網(wǎng)絡(luò)為主體，基于CPS及SDN實現(xiàn)能源信息全面監(jiān)視與精確控制。

《電器工業(yè)》：國內(nèi)外對于“能源互聯(lián)網(wǎng)”的研究情況是怎樣的？請您談?wù)勓芯康倪M展。

馮慶東：1）美國FREEDM最早提出了面向配電網(wǎng)的能源互聯(lián)網(wǎng)（Energy Internet）。美國最早在2008年提出了能源互聯(lián)網(wǎng)概念。美國國家科學(xué)基金（NSF）在北卡州立大學(xué)建立了未來可再生電力能源傳輸與管理系統(tǒng)（FREEDM），提出能源互聯(lián)網(wǎng)概念，希望將電力電子技術(shù)和信息技術(shù)引入電力系統(tǒng)，以分布對等的系統(tǒng)控制與交互，在配電網(wǎng)層面實現(xiàn)能源網(wǎng)開放對等互聯(lián)。智能分析是通過云計算和大數(shù)據(jù)來完成的。

2）歐洲也提出了基于E-Energy的能源互聯(lián)網(wǎng)（Energy of Internet）。目標(biāo)是建立能基本實現(xiàn)自我調(diào)控的智能電力系統(tǒng)，最終建成能源互聯(lián)網(wǎng)。 E-Energy計劃，更加重視新型可再生能源的使用，以便智能的監(jiān)測、控制和調(diào)節(jié)電能。實施了庫克斯港等6個示范項目，各有側(cè)重，有典型性和代表性。

3） 日本數(shù)字電網(wǎng)聯(lián)盟提出了基于“電力路由器” 的能源互聯(lián)網(wǎng)?！皵?shù)字電網(wǎng)”的構(gòu)想：數(shù)字電網(wǎng)的架構(gòu)是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上——想法是逐漸把目前的同步電網(wǎng)細(xì)分成異步、自主但相互聯(lián)系的不同大小電網(wǎng)。這些電網(wǎng)把相應(yīng)的IP地址分配給發(fā)電機、電源轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力發(fā)電場、存儲系統(tǒng)、屋頂太陽能電池以及其他電網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

國內(nèi)研究方面，國家能源局在2010年開展了《中國智能能源體系研究》，提出了中國智能能源體系架構(gòu)、模型、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、實施方案等。主要是以智能電網(wǎng)為核心，以配電網(wǎng)為載體，在終端用能層面，采用EMS、DSM及DR實現(xiàn)智能協(xié)同控制技術(shù)，在智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)上將電力、天然氣、電動汽車充電站互聯(lián)，形成“智能能源網(wǎng)”。此外，國防科技大學(xué)，清華大學(xué)也開展了相關(guān)工作。我們期待以開放的心態(tài)，調(diào)動全社會的資源，采用科學(xué)方法，遵循科學(xué)規(guī)律，以解決用戶用能需求側(cè)的問題作為切入點，讓能源互聯(lián)網(wǎng)各參與方在能源互聯(lián)網(wǎng)的運營中獲利，將會促進我國的能源互聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展。