能源互聯網將實現信息與能源深度融合
——訪國網能源研究院首席專家馮慶東

／本刊記者 賈常艷／

能源互聯網將實現信息與能源深度融合
——訪國網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，現為國網能源研究院首席專家，長期從事智能電網、配電網自動化、變電站自動化、分布式發電與微電網、分布式能量管理系統（EMS）、能源互聯網等領域的研究工作。曾參與國家電網公司《智能電網體系研究》、《智能電網綜合研究》、《智能電網關鍵技術框架研究》、《智能電網技術標準體系研究》、《智能能源體系研究》、《智能電網技術標準國際化戰略研究》、《智能電網全面建設戰略研究》等項目及《智能電網技術標準制定規劃》、《智能變電站技術導則》等材料的起草工作。編寫《智能電網技術》、《現代電網運行與控制》、《配電網自動化技術與工程實例分析》等專著。在國內外學術期刊及會議上發表文章60余篇，獲科技進步獎20余項。

從2014年下半年開始，“能源互聯網”就開始頻繁地出現在各大論壇，也成為人們關注的話題。今年兩會期間，國務院總理李克強在政府工作報告中提出的“互聯網+”，越來越多的人開始思考如何采用互聯網思維促進傳統產業的轉型，當互聯網遇上能源會有怎樣的效果呢？處在風口浪尖上的“能源互聯網”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，本刊專訪了國網能源研究院首席專家馮慶東博士，他從當前的能源發展形勢出發，對能源互聯網的基本概念、研究進展及其與智能電網的關系等做了嚴謹的闡述。

《電器工業》：請您談談能源互聯網基本概念及其架構。

馮慶東：對于能源互聯網，不同角度有不同的理解和認知，目前還沒有一個統一嚴格的定義，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：概念是對事物本質屬性的描述，下定義時不要忘了被定義對象的本質屬性。我相信，隨著研究的不斷深入，人們對能源互聯網的認知會越來越清晰。另外，能源互聯網也是一個不斷發展的事物，能源互聯網的概念也會在未來的發展過程中不斷的豐富與完善。

我們對能源互聯網的理解是：能源互聯網是以互聯網技術為手段，以電力系統為基礎，以接納可再生能源為主，采用先進信息通信技術（ICT），通過需求側的各種能量管理系統（EMS）及分布式能源設備實施廣域優化協調控制，實現冷、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。

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

《電器工業》：從國家能源局近日召開的能源互聯網工作會議上獲悉，國家能源互聯網行動計劃即將制定，力爭三個月左右完成，最遲年底，同時成立中國能源互聯網聯盟。據悉，大型發電集團、電網公司、民營互聯網企業及研發機構、新能源車企和高校將參與該聯盟。對此您有什么看法？這將會對今后的能源發展帶來哪些影響？

馮慶東：能源互聯網是一個復雜的系統工程，從本質上說，我們要建設的是一個復雜交互式網絡與系統，為了保證能源互聯網科學發展，健康發展，需要首先做好規劃，做好頂層設計，根據可再生能源滲透率及技術成熟度，選擇有代表性的典型示范工程作為切入點，分步實施，總結經驗，測試認證。在實施的過程中，推進速度不宜太快，示范工程不宜太多，應注重實效，避免重復投資，重復建設。

具體來說，能源互聯網實施的切入點：主要有“三點四面”。

三點：以需求側管理、節能、分布式能源（含微網）為切入點。根據技術的成熟度，目前建議采取能源的全監測、全計量、選擇性控制，初步實現電源、電網、負荷的協調。能源互聯網需要理性思考，不要過分的炒作概念，建議在全面、深入理解的基礎上，明確能源互聯網特征與功能定位，實實在在的去解決問題。

建設能源互聯網應以創新為驅動力，重視基礎研究，重視原始創新。

四面：構建國家級能源互聯網平臺、區域能源互聯網平臺、省級能源互聯網平臺、市級能源互聯網平臺及各種應用與服務平臺。

建設能源互聯網應以創新為驅動力，重視基礎研究，重視原始創新，建設能源互聯網還有許多關鍵技術有待突破，如傳感器、儲能、電力電子器件、下一代互聯網、下一代通信技術等，需要國家長期投入，開展基礎研究，形成具有自主知識產權的技術及產品。工業與信息化部開展了能源互聯網發展戰略專題研究，提出我國發展能源互聯網主要解決能源總量問題、能源結構問題、能源體制問題、工業基礎問題等四個問題抓的很準。其中，解決能源總量問題、能源結構問題是重中之重。國家能源局提倡成立能源互聯網聯盟，有利于在能源互聯網基礎理論、關鍵技術、標準、商業模式等方面協同創新。

大型發電集團、電網公司、民營互聯網企業及研發機構、新能源車企和高校積極參與能源互聯網聯盟，這是好事情，這將會對今后培育能源互聯網新興市場帶來積極影響，能源互聯網建設是一個長期復雜的系統工程，涉及方方面面，不只是能源行業的事情，建議以開放的心態，調動全社會的資源，采用PPP模式共同參與。以用戶用能需求側的問題作為切入點，開展用戶負荷特征分析及用戶用能行為分析，取得用戶的支持，發揮市場機制及價格機制的調節作用，讓用戶及各參與方在能源互聯網運營中獲利，能源互聯網建設沒有用戶的參與是不可想象的。能源互聯網建設需要市場交易平臺，考慮系統調頻、直接負荷控制等輔助服務市場交易，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》：現在有人對到底是“互聯網+能源”還是“能源+互聯網”有爭議，對此您怎么看？

馮慶東：李克強總理在報告中提出的“互聯網+”給了人們無限的想象空間，在實施互聯網+的過程中會帶來許多機遇與挑戰，有興趣進入能源互聯網產業的企業更多需要采用科學的方法，冷靜而清醒的思考本企業能夠做什么和怎么去做？我們建議實施互聯網+首先要解決互聯網的通信速度、可靠性、安全性等問題，就網絡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絡安全問題；③對組件、產品、服務和解決方案在全生命周期內的安全性進行檢查；④通過設計保護國家及個人隱私；⑤研究云安全；⑥研究能源生產和消費（APP）中的網絡安全；無論是“互聯網+能源”還是“能源+互聯網”，最終目標都是要實現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》：請您談談能源互聯網與智能電網的關系。

馮慶東：在實現能源轉型，提高可再生能源滲透率及能源利用效率的問題上，能源互聯網與智能電網異曲同工，殊途同歸。但是，能源互聯網與智能電網之間又有細微的差別，主要表現在以下幾點：

1）面向的物理實體方面：智能電網面向的物理實體主要是電力系統， 而能源互聯網面向的物理實體將由電力系統、擴展到天然氣網絡、輸油管網和交通系統；實現與天然氣網絡、輸油管網和交通系統互聯，包括與熱電聯產系統互聯。

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

3）能源消納和控制范圍方面：智能電網的研究對于分布式發電、儲能和可控負荷等分布式設備主要采取局部消納和控制的方式。能源互聯網研究重點將由局部消納向廣域優化及基于CPS的協調控制的方式轉變。

4）網絡性質不同：智能電網的信息系統以傳統工業控制網絡為主體，而在能源互聯網中，將以下一代互聯網組成的開放式的信息網絡為主體，基于CPS及SDN實現能源信息全面監視與精確控制。

《電器工業》：國內外對于“能源互聯網”的研究情況是怎樣的？請您談談研究的進展。

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

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

3） 日本數字電網聯盟提出了基于“電力路由器” 的能源互聯網。“數字電網”的構想：數字電網的架構是建立在互聯網的基礎之上——想法是逐漸把目前的同步電網細分成異步、自主但相互聯系的不同大小電網。這些電網把相應的IP地址分配給發電機、電源轉換器、風力發電場、存儲系統、屋頂太陽能電池以及其他電網基礎結構。

國內研究方面，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、模型、技術標準、通信協議、實施方案等。主要是以智能電網為核心，以配電網為載體，在終端用能層面，采用EMS、DSM及DR實現智能協同控制技術，在智能配電網基礎上將電力、天然氣、電動汽車充電站互聯，形成“智能能源網”。此外，國防科技大學，清華大學也開展了相關工作。我們期待以開放的心態，調動全社會的資源，采用科學方法，遵循科學規律，以解決用戶用能需求側的問題作為切入點，讓能源互聯網各參與方在能源互聯網的運營中獲利，將會促進我國的能源互聯網健康發展。