能源互联网:能源的黄金时代

“昨天你对我爱理不理，今天我让你高攀不起。”这句桀骜不驯的狂言近来在互联网上一石激起千层浪，15年前一位满怀雄心壮志的年轻人来到美国硅谷寻找投资机遇，然而面对200万美金的请求三十家风投公司统统给予无情的回驳。今年中秋，这位已逾知天命之年的中年人再次来到美国，然而这一次他却是拥有价值上千亿美元上市公司的董事会主席。如今，他已无需躬身祈求投资机会，因为这次前来寻找投资机会的华尔街大佬们排队拐了18个弯，连电梯都需等40分钟。这不仅仅是马云和阿里巴巴的逆袭，更是互联网的一次扭转乾坤。1999年，鲜有人了解互联网，阿里巴巴还只是《一千零一夜》中的阿拉伯樵夫。同样，在2014年，能源与互联网在许多人看来依旧是不相干的两个名词，然而无论是从微电网的发展还是可再生能源的利用上，种种迹象均暗示着能源互联网正悄然开启二十一世纪能源的一个黄金时代。

何为能源互联网

也许历史有一天会把2014年当作能源互联网的元年，但这个概念着实让当下的很多从业者如坠雾里。不过也有不少具有先见之明之人先知先觉，比如前不久刚刚从微软跳槽到百度的新任总裁张亚勤，他从前几年大谈云计算大数据的浮躁中走出，以实际行动宣告了互联网世界的巨大转型：“从1980年到2010年的三十年期间，世界是从物理的到虚拟世界的转移，而从2010年到2020年以后，则是从虚拟到物理世界的逆向改变。”无论这句话听上去有多么生涩难懂，都足以预示着未来十年有很多传统产业将被颠覆、重塑，而人类生活、工作的方式也将随之发生更大的变化。而“能源互联网”，因为其对人类生活需求的影响息息相关和环保之风日盛，无疑是这里面最值得挖掘的金矿。

追溯其源头，美国著名经济学家杰里米•里夫金在他的著作《第三次工业革命》首次提出能源互联网这一概念。杰里米•里夫金认为：“在即将到来的时代，我们将需要创建一个能源互联网，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源则可以与他人分享，就像我们现在在网络上分享信息一样。”广义上来讲，能源互联网其实是以互联网理念构建的新型信息能源融合“广域网”，它以大电网为“主干网”，以微网为“局域网”，以开放对等的信息能源一体化架构，真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用，因此可以最大限度地适应新能源的接入。能源互联网把一个集中式的、单向的电网，转变成和更多的消费者互动的电网。在“2014新浪财经能源论坛”上，国家能源委专家咨询委员会主任、原国家能源局局长张国宝表示，互联网朝着消费型和生产型并重的方向转变，互联网B2B的模式也在向大宗能源项目扩张。他形象地将时下流行的电子商务与能源互联网进行了比喻，他认为当下人们通过淘宝网购买小商品并通过快递送货上门，能源互联网将使人们网购煤炭等大宗商品，通过铁道运输到购买者手中。

抛开这些生涩的概念，可以尝试去设想能源互联网在未来所能给我们生活带来翻天覆地的变化：人们会在平板电脑上手指轻划就能把自家屋顶多余的光伏发电通过微信卖给附近准备给电动汽车停车充电的陌生人；每一个家用电器会根据能耗曲线设置最佳的开关时间并随时远程遥控，建筑物的能耗控制随时依据会议活动类型人数和实时电价进行动态调整；沙漠和大海里安装的各种新能源发电设备可以通过程序由各国人民竞拍投资自由交易；城市的整体能源消耗和二氧化碳排放随时依据天气和事件变化进行需求侧编排以实现最优；每件商品、每个活动、每个人都会头顶一个碳排放状态条并可随时与周围进行交易。如果您认为这些都是天方夜谭，那么在几年前讨论“微信支付”，“余额宝理财”是否也是一纸空谈？从儒勒.凡尔纳的科幻小说如今照进现实，我们不难发现科技的发展有时会凌驾于理性的预测之上，而往往所谓的“幻想”最终却会实现。

中国能源的“丝绸之路”

杰里米•里夫金在“未来能源之路——互联与变革”能源论坛上表示，新兴的互联网技术与新能源产业的结合未来将给能源行业带来颠覆性的变革，共享经济有可能使能源的边际成本降到零。他认为，目前已有的能源结构已经成熟，并且能源十分昂贵，传统能源的利用技术也很难获得更高的能源效率。以石油等化石能源为基础的第二次工业革命贯穿了整个20世纪，目前已经达到顶峰。页岩气、致密气、煤层气等新的化石能源的挖掘，也并没有给全球经济带来更多发展空间。而互联网技术的发展给能源产业带来了新的发展契机，这种机会将更多地提供给太阳能、风能、地热能和生物质能等新能源。新能源如果与新的互联网技术相结合，就可以改变目前的能源格局，并将能源的边际成本降为零，从而诞生一个全新的能源供应体系。人们不需要支付成本就可能生产自己需要的能源。我们要做的就是把每个人多余的能源收集起来，建立起一个互联网，将能源储存起来。利用互联网还可使这些能源在全球各大洲之间共享。”

事实上，美国和欧洲早就有能源互联网的研究计划。2008年美国就在北卡州立大学建立了研究中心，希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统，在未来配电网层面实现能源互联网理念。效仿网络技术的核心路由器，他们提出了能源路由器的概念，并且进行了原型实现，利用电力电子技术实现对变压器的控制，路由器之间利用通信技术实现对等交互。德国在2008年也提出了E-Energy理念和能源互联网计划。然而在杰里米-里夫金看来，中国将在共享经济中走的最快，因为“中国有文化的DNA，在现代的资本主义之前人们就是共享自己的经济生活，他们在社区当中把资源共同汇集在一起，相互的帮助。”他认为中国有发展能源互联网的机会，因为互联网技术等基础设施得到了根本改变。中国未来如何发展能源互联网？他提出：“接下来10年可以部署一个新的基础设施，必须改变电网，开发热电等数字化电网的基础设施，包括运输网络等后勤网。”“把1万亿投资放在新的基础设施上，30年后中国就会像新飞机起飞一样”，杰里米-里夫金认为关键在于把钱投在电网等的新基础设施上。“建立起中国的丝绸之国，在跨越整个的亚洲，这是中国的梦”，他提出中国部署“新丝绸之路”的方法在于类似能源互联网的物联网在整个地区的部署，因为“这样一个数字化的交通网络，可以让几乎所有人都参与到经济活动中，把市场降低到零边际成本，共享经济。”同时，他认为中国所有领域中，能源产业、电产业最能助中国走向“新丝绸之路”，因此他建议中国积极部署能源互联网，进行能源应用的长期转化，在燃油当中实现去炭化。石油和化工行业一方面是能源的生产者，另一方面又对能源消费高度依赖。互联网技术带来的能源生产和使用方式变革，可能彻底改变传统石化行业生产模式。

瓶颈与发展

英国石油公司（BP）此前发布的《2035年全球能源前景》预测，在所有燃料消费中，增速最快的是可再生能源，将以年均6.4%的速度增长。到2035年，全球14%的电力产量将来自于可再生能源。据了解，可再生能源尤其是太阳能发展最大的制约是并网发电，如果有互联网技术的协助，新能源将获得飞速发展。我国化石能源生产比重已由1980年的96.2%下降到2013年的89.1%。化石能源有所下降，但仍在能源生产总量中占主导地位。优化能源结构，要把理想的能源构成优化模式和现实可行的优化方案结合起来，既要对未来能源构成的理想模式做好顶层设计，又要从现实可行的方案做起。国网能源研究院电网发展综合研究所所长张义斌认为，能源互联网是一个类似于阿里巴巴的基础平台，能源在这个平台上自由买卖。但这需要有相应的政策配套体系和制度才能实现。

此外，能源互联网对现有技术还有更高更多的要求。首先，能源互联网系统体系架构和其中的信息能源融合机制还需要深入研究。能源路由器是能源互联网实现的核心，但能源的路由比信息要复得多，主要体现在存储和控制的难度上。储能相当于能源互联网中的缓存，经济可行的大规模储能仍然是技术难点，效率、充放电次数、成本、容量等问题还有待解决。电力电子技术是实现能源互联网控制的主要手段，按照用户的需要以指定电压和频率控制电力的传输仍然是技术难点，电力电子变压器和传统变压器相比仍然有效率、容量和可靠性等方面的瓶颈问题。最后是分散协同式的能量管理，传统的能量管理系统需要在能源互联网的基础上实现一个能源信息实时采集、处理、分析与决策的能量管理系统。总之，要彻底实现能源互联网关键性技术的产业化的确还有很长的路要走。但从已掌握的技术看，从简单到复杂，逐步集成创新来实现能源互联网的原型系统和示范工程，还是具有一定的现实可行性的。

结语

随着新一轮能源变革的到来，新能源技术、智能技术、信息技术、网络技术不断突破，能源互联网正在承载并推动第三次工业革命。新一轮能源变革与新一轮工业革命再次相伴发生，这不是历史的巧合，而是因为能源变革是工业革命和工业发展的根本动力，谁能牢牢把握能源变革这个根本，谁就能在第三次工业革命中抢占先机，在这个黄金时代真正找到财富。