【中云網(wǎng)12月25日消息】 【內(nèi)容提要】 能源互聯(lián)網(wǎng)將代表未來信息與能源-電力技術(shù)深度融合的必然趨勢、是新一代工業(yè)革命大潮的重要標(biāo)志、是智能電網(wǎng)的重要組成部分和未來發(fā)展前沿。能源互聯(lián)網(wǎng)借鑒互聯(lián)網(wǎng)思維和理念構(gòu)建新型信息-能源融合“廣域網(wǎng)”，它以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”，以微網(wǎng)、分布式能源等能量自治單元為“局域網(wǎng)”，以開放對等的信息-能源一體化架構(gòu)真正實現(xiàn)能量的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用，因此可以最大限度的適應(yīng)新能源的接入。本文在介紹能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念、內(nèi)涵與外延的基礎(chǔ)上，分析了需要重點解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，即能源互聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)體系、能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)與互操作模型與技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)建模、仿真與分析技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)運行與控制裝備與技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)的安全防護、質(zhì)量監(jiān)督與認(rèn)證體系、能源互聯(lián)網(wǎng)量測、評價與技術(shù)經(jīng)濟分析。
1.能源互聯(lián)網(wǎng)概念及范疇
1.1基本概念
能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)思維與理念構(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)、分布式能源等能量自治單元為“局域網(wǎng)”，以開放對等的信息-能源一體化架構(gòu)真正實現(xiàn)能源的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用，因此可以最大限度的適應(yīng)新能源的接入[1]。雖然能源形式多種多樣，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法比擬的優(yōu)勢，未來能源基礎(chǔ)設(shè)施在傳輸方面的主體必然還是電網(wǎng)，因此未來能源互聯(lián)網(wǎng)基本上是以互聯(lián)網(wǎng)式的電網(wǎng)為樞紐構(gòu)成的能源-信息系統(tǒng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)如圖1所示。微網(wǎng)、分布式能源等能量自治單元可以作為能源互聯(lián)網(wǎng)中的基本組成元素，通過新能源發(fā)電、微能源的采集、匯聚與分享以及微網(wǎng)內(nèi)的儲能或用電消納形成“局域網(wǎng)”。能源互聯(lián)網(wǎng)是此基礎(chǔ)上的廣域聯(lián)接形式，作為分布式能源的接入形式，是從分布式能源的大型、中型發(fā)展到了任意的小型、微型的“廣域網(wǎng)”實現(xiàn)。大電網(wǎng)的形成有其必然性，在傳輸效率等方面仍然具有無法比擬的優(yōu)勢，將來仍然是能源互聯(lián)網(wǎng)中的“主干網(wǎng)”。微網(wǎng)或分布式能源接入、互聯(lián)和調(diào)度靈活但存在供電可靠性較高等問題，大電網(wǎng)供電可靠性較高但尚難以適應(yīng)大量新能源的靈活接入和雙向互動，能源互聯(lián)網(wǎng)可以起到銜接作用，綜合兩方面的優(yōu)勢。能源互聯(lián)網(wǎng)是采取自下而上分散自治協(xié)同管理的模式，與目前集中大電網(wǎng)模式相輔相成，符合電網(wǎng)發(fā)展集中與分布相結(jié)合的大趨勢。
圖1 能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)
1.2內(nèi)涵與外延
能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵是以互聯(lián)網(wǎng)思維和理念變革能源基礎(chǔ)設(shè)施。如果說智能電網(wǎng)還是現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)上通過信息化和智能化的手段，解決設(shè)備利用率，安全可靠性、電能質(zhì)量等基本問題；而能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵性拓展在于采用互聯(lián)網(wǎng)理念、方法和技術(shù)實現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)本身的重大變革，使得能量的開放互聯(lián)與交換分享可以跟互聯(lián)網(wǎng)信息分享一樣便捷。能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于傳統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施的本質(zhì)特征包括：
開放
互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息的隨時隨地接入與獲取，主要取決于開放式的體系結(jié)構(gòu)。能源互聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)開放性，需要可再生能源和儲能、用能裝置的“即插即用”。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要借鑒互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方式，走標(biāo)準(zhǔn)先行、應(yīng)用驅(qū)動，進一步帶動產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展的道路。
互聯(lián)
“局域網(wǎng)”與“廣域網(wǎng)”的本質(zhì)不同在于“廣域網(wǎng)”必須解決規(guī)?；_放互聯(lián)的問題，這就需要簡潔易行的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議作為基礎(chǔ)。“局域網(wǎng)”內(nèi)部可以進行多種能源形式的轉(zhuǎn)換，可以進行風(fēng)光儲用的平滑與協(xié)調(diào)，但“廣域網(wǎng)”的互聯(lián)必須是建立在局域消納的基礎(chǔ)，形成簡捷的能量交換方式，才可能實現(xiàn)大規(guī)?；ヂ?lián)。
對等
同傳統(tǒng)電網(wǎng)自頂向下的樹狀結(jié)構(gòu)相比，能源互聯(lián)網(wǎng)的形成是能量自治單元之間的對等互聯(lián)。任意單元之間的連接是邏輯上的，真正的實現(xiàn)必須建立在分散路由的基礎(chǔ)之上。能量的傳輸應(yīng)該是多次路由的結(jié)果，其間是解耦的，進而可以避免一系列安全穩(wěn)定性問題；同時傳輸路由路徑之間可以是動態(tài)互為備用的，在保證冗余和可靠性的同時不降低系統(tǒng)的利用率。
分享
分布、分散與分享也是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征，原來僅依賴于中心調(diào)度與管理的功能可以采用分散-協(xié)調(diào)的方式來更高效地實現(xiàn)，而“局域網(wǎng)”（如微網(wǎng)）的監(jiān)控甚至可以采用沒有“中心”的對等模式。借鑒互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中借助社交網(wǎng)絡(luò)的信息分享機制，能源互聯(lián)網(wǎng)中各局域網(wǎng)間的能量交換與路由也都是就近實時動態(tài)進行的，以分散式局部最優(yōu)和高效的全局協(xié)調(diào)來實現(xiàn)電網(wǎng)整體能量管理的調(diào)度優(yōu)化。
能源互聯(lián)網(wǎng)的外延在于信息物理融合，真正實現(xiàn)信息能源基礎(chǔ)設(shè)施的一體化。信息基礎(chǔ)設(shè)施與能源基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的內(nèi)在動因決定了信息能源基礎(chǔ)設(shè)施走向融合一體化發(fā)展的道路。未來信息基礎(chǔ)設(shè)施以數(shù)據(jù)中心為核心，通過高速通信網(wǎng)絡(luò)相連接，同時支持物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的接入，其發(fā)展過程中遇到了明顯的能源瓶頸；同時，智能電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對信息化、智能化的要求越來越高，迫切需要新一代信息技術(shù)的支撐。信息能源基礎(chǔ)設(shè)施之間的功能、性能等方面的互補性也為其融合一體化提供了經(jīng)濟可行性。
1.3概念的演進
1.3.1分布式可再生能源
能源可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前擺在人類面前最重要的難題。目前人類處于工業(yè)化社會，需要大量的能源，但使用的能源主要是化石能源，這種能源不具有可持續(xù)性，有不可再生的局限，存儲總量有限，且會對環(huán)境造成破壞，如碳排放、溫室效應(yīng)等。同時，由于經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，能源的需求還在進一步加大，此矛盾導(dǎo)致了化石能源價格的不斷激增，會對人類社會特別是發(fā)展中國家的發(fā)展帶來很大阻礙。為了擺脫社會發(fā)展對化石能源的過度依賴，可再生能源的發(fā)展提供了徹底解決能源可持續(xù)發(fā)展的希望。
分布式能源是指分散存在且易于利用的各種類型的能源，包括可再生能源（如太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、波浪能等）和可方便獲取的化石類燃料（如天然氣），將這些能源轉(zhuǎn)換為電能充分加以利用，實現(xiàn)對用戶的分布式供電，有助于提升能源的利用效率，更好地滿足用戶的能源需求。在分布式能源中，可再生能源不會對環(huán)境造成影響，可以被重復(fù)利用，具有可持續(xù)的特點。由于以上特點，分布式可再生能源受到了各國能源專家的重視，被視為替代傳統(tǒng)能源的可靠途徑。
1.3.2智能電網(wǎng)和微網(wǎng)
盡管分布式可再生能源具有可持續(xù)可再生的特點，該種能源大多具有能量輸出不穩(wěn)定的特點，如太陽能受限于太陽光的強弱，風(fēng)能受限于風(fēng)力的大小。同時由于其分布式的特點，大量能源節(jié)點的無序接入將對電網(wǎng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生很大的影響，會產(chǎn)生不必要的擾動，甚至導(dǎo)致整個電網(wǎng)的崩潰。因此，需要采用一定的設(shè)備和結(jié)構(gòu)形式對分布式能源的接入進行處理，而智能電網(wǎng)和微網(wǎng)技術(shù)為解決這一問題提供了新的契機。微網(wǎng)為中小容量分布式能源接入提供了一種新的結(jié)構(gòu)形式，可有效的解決分步式能源的接入和使用。而智能電網(wǎng)借助信息系統(tǒng)的輔助，不但有助于分布式能源的靈活接入，而且能實現(xiàn)其間的雙向互動。
1.3.3能源互聯(lián)網(wǎng)
通過借助因特網(wǎng)的信息交互和傳輸共享的概念，作為智能電網(wǎng)的進一步發(fā)展的能源互聯(lián)網(wǎng)概念被提了出來。通過能源互聯(lián)網(wǎng)，能量能以類似于因特網(wǎng)的方式，在電力線路網(wǎng)絡(luò)中按需流動。同時能源互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)﹄娏α鲃拥穆窂竭M行優(yōu)化和管理，類似于互聯(lián)網(wǎng)中的路由。通過能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了能量流在電力網(wǎng)絡(luò)中的雙向按需流動。
目前開展的智能電網(wǎng)基本是現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)下的信息化、智能化[2]，能源互聯(lián)網(wǎng)是借鑒互聯(lián)網(wǎng)思維與理念構(gòu)架的新型電網(wǎng)，其中的開放互聯(lián)、能量交換與路由等特征有別于目前一般意義下的智能電網(wǎng)，可以形象的稱為智能電網(wǎng)的2.0版本[3]。
總的來說，信息通信與能源電力結(jié)合發(fā)展分為三個階段，第一個階段為數(shù)字化、信息化階段。此時，信息通信為能源電力行業(yè)提供服務(wù)，帶來方便、快捷等好處。第二個階段為智能化階段，也就是智能電網(wǎng)階段。在該階段，信息通信成為能源電力基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺的組成部分，以信息流與能量流的結(jié)合為特征。第三個階段為信息物理融合階段，表現(xiàn)為信息通信基礎(chǔ)設(shè)施與能源電力基礎(chǔ)設(shè)施的一體化，也就是信息能源基礎(chǔ)設(shè)施一體化意義下的能源互聯(lián)網(wǎng)階段。
1.4意義與作用
1.4.1能源互聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)實意義下能源可持續(xù)發(fā)展提切實可行的道路
能源可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前擺在人類面前最重要的難題，可再生能源的發(fā)展雖然提供了徹底解決能源可持續(xù)發(fā)展的希望，但可再生能源的利用方面仍然存在問題。能源互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實意義下提供了一條切實可行的發(fā)展道路。里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中做了這樣的描述：“當(dāng)數(shù)以百萬計的建筑實時收集可再生能源，并通過智能互聯(lián)電網(wǎng)將電力與其他幾百萬人共享，由此產(chǎn)生的電力使集中式核電與火電站都相形見絀。”[4]
1.4.2能源互聯(lián)網(wǎng)天然支持分布式可再生能源的接入
歐盟、美國和中國相繼分別提出到2050年實現(xiàn)可再生能源在能源供給中占100%, 80%和60%～70%的目標(biāo)。而風(fēng)、光等大部分可再生能源的間歇性和波動性決定了僅依賴現(xiàn)在的集中式電網(wǎng)運行架構(gòu)是無法適應(yīng)如此規(guī)模的可再生分布式能源接入的。能源互聯(lián)網(wǎng)通過局域自治消納和廣域?qū)Φ然ヂ?lián)，可最大程度地適應(yīng)可再生能源接入的動態(tài)性，通過分散協(xié)同的管理和調(diào)度實現(xiàn)動態(tài)平衡。
1.4.3能源互聯(lián)網(wǎng)在安全、可靠、穩(wěn)定以及利用率等方面技術(shù)優(yōu)勢明顯
互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)決定了其安全穩(wěn)定性較高，而其冗余方式可保證系統(tǒng)整體的可靠性；同時通過分散路由等方式實現(xiàn)設(shè)備和線路的動態(tài)備用，保持一定的利用率。能源互聯(lián)網(wǎng)可以借鑒其中的機制，但能量和信息的交換和傳輸是有本質(zhì)不同的。相比現(xiàn)在集中式電網(wǎng)自上而下的緊耦合模式，能源互聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn)局域自治，在廣域互聯(lián)中可通過儲能緩沖、直流輸電等方式實現(xiàn)解耦，同時局域不穩(wěn)定問題可以通過廣泛互聯(lián)實現(xiàn)廣域的動態(tài)互備用，達到安全穩(wěn)定可靠的目標(biāo)，而不是依靠過大的安全裕度而降低了系統(tǒng)的利用率。
1.4.4能源互聯(lián)網(wǎng)是源用混合場景下對現(xiàn)有輸配網(wǎng)的有益補充
能源互聯(lián)網(wǎng)不是取代現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)，而是著重在分布式可再生能源接入越來越廣泛，源用混合場景越來越普遍的形勢下借鑒互聯(lián)網(wǎng)理念提供一種自下而上的新型組網(wǎng)方式，能源互聯(lián)網(wǎng)通過局域自治和廣域能量交換最大限度的適應(yīng)源-用的動態(tài)隨機性，減少對大電網(wǎng)的影響，大大降低大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性風(fēng)險，是對現(xiàn)有大電網(wǎng)的有益補充。
2 能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展重點及重要技術(shù)
能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要多方關(guān)鍵技術(shù)的支撐，目前技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方向和研究熱點主要集中在總體架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)體系、組網(wǎng)與互操作模型與技術(shù)、建模、仿真與分析技術(shù)、運行與控制裝備與技術(shù)、安全防護、質(zhì)量監(jiān)督與認(rèn)證體系、量測、評價與技術(shù)經(jīng)濟分析等方面。
2.1能源互聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)體系
在圖1所示的能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)的基礎(chǔ)之上，發(fā)展分層分級的能源互聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)，大致分為以下四個層面：
能源“局域網(wǎng)”
對應(yīng)目前電網(wǎng)架構(gòu)中的用戶側(cè)，如在微網(wǎng)或智能小區(qū)的內(nèi)部，實現(xiàn)多種能源形式的轉(zhuǎn)化和分享。例如里夫金提到未來理想的能源互聯(lián)網(wǎng)場景“在即將到來的時代，我們將需要創(chuàng)建一個能源互聯(lián)網(wǎng)，讓億萬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”。這是典型的在需求側(cè)實現(xiàn)能量的分享。
能源“廣域網(wǎng)”
對應(yīng)目前電網(wǎng)架構(gòu)中的配電網(wǎng)，在微網(wǎng)或者分布式能源等能量自治單元基礎(chǔ)之上實現(xiàn)之間的能量交換與路由。與美國FREEDM項目類似，在配網(wǎng)層面上實現(xiàn)可再生能源接入、儲能已經(jīng)負(fù)荷的“即插即用”。
能源“主干網(wǎng)”
對應(yīng)目前電網(wǎng)架構(gòu)中的輸電網(wǎng)，把一個同步集中控制的大電網(wǎng)逐步轉(zhuǎn)變成一個異步自治互聯(lián)式電網(wǎng)，如可以大力發(fā)展高壓直流輸電技術(shù)連接區(qū)域交流電網(wǎng)，或者采用直流背靠背技術(shù)，將現(xiàn)有集中統(tǒng)一的交流大電網(wǎng)進行分隔，避免由于無法實現(xiàn)動態(tài)靈活的供需平衡而引發(fā)和傳播安全穩(wěn)定性問題。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)
全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想由國家電網(wǎng)公司提出，是一個面向未來的能源基礎(chǔ)設(shè)施藍(lán)圖。借鑒互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)國際乃至洲際互聯(lián)，能源互聯(lián)網(wǎng)也可以實現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)。由于互聯(lián)的電網(wǎng)分屬于不同的地區(qū)、國家和運營商，對能源互聯(lián)網(wǎng)的開放性和標(biāo)準(zhǔn)化的要求比較高。沒有一個簡潔、有效、易行的全球統(tǒng)一的能源互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，全球能源互聯(lián)網(wǎng)就無法實現(xiàn)。
能源互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系共分為4層：
第1層是能源互聯(lián)網(wǎng)通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
第2層能源互聯(lián)網(wǎng)的公共支撐性標(biāo)準(zhǔn)
包括術(shù)語與縮略語、方法學(xué)、用例分析、概念模型、體系架構(gòu)和技術(shù)指導(dǎo)原則等等。
第3層是能源互聯(lián)網(wǎng)的專業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)
這是各專業(yè)的共性要求?？梢苑譃榘藗€專業(yè)，分別是組網(wǎng)、運行管理、測量、互操作、信息集成、安全、市場和技術(shù)支持系統(tǒng)。八個專業(yè)是目前的分法，以后不排除增加新的專業(yè)，或者在專業(yè)領(lǐng)域增加新的個性標(biāo)準(zhǔn)。
第4層是針對各專業(yè)的個性標(biāo)準(zhǔn)
這樣，通過將通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、公共支撐性標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)提取出來，既可以避免重復(fù)和不一致，也能使個性標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)針對性很強。
標(biāo)準(zhǔn)化工作是能源行業(yè)的重要基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化工作是推動技術(shù)進步、提高產(chǎn)品質(zhì)量、工程質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，促進國民經(jīng)濟和社會健康發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)。從技術(shù)發(fā)展角度，互聯(lián)網(wǎng)的成功經(jīng)驗顯示，標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)作用顯得非常重要。因此能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也應(yīng)該走標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)進而推動市場和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的道路。
2.2能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)與互操作模型與技術(shù)
開放性是能源互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于以往智能電網(wǎng)的一個關(guān)鍵，要實現(xiàn)類似互聯(lián)網(wǎng)的開放對等廣泛互聯(lián)，在能源互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系中開放的接口定義和互操作模型框架必不可少?；ヂ?lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)模型協(xié)議的主要特點是開放、簡潔、易行，才導(dǎo)致了大規(guī)模應(yīng)用和迅速發(fā)展。如TCP/IP協(xié)議等奠定了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，廣域互聯(lián)規(guī)避了局域網(wǎng)信息交換底層復(fù)雜協(xié)議和機制，與局域網(wǎng)協(xié)議有本質(zhì)的不同，因此才能形成大規(guī)模的互聯(lián)發(fā)展。
要實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)開放式的組網(wǎng)，相關(guān)單元如風(fēng)、光、儲、負(fù)荷、能量交換與路由裝置等要實現(xiàn)“即插即用”，必須滿足相應(yīng)的互操作模型。不但信息模型與交換技術(shù)是必須的，相應(yīng)的能量傳輸、交換乃至路由技術(shù)更加重要。組網(wǎng)與互操作模型是能源互聯(lián)網(wǎng)得以以開放對等方式實現(xiàn)廣泛互聯(lián)的基礎(chǔ)。雖然不同層級互聯(lián)的對象不同，其相應(yīng)的組網(wǎng)與互操作模型應(yīng)該是一致的。
2.3能源互聯(lián)網(wǎng)建模、仿真與分析技術(shù)
基于現(xiàn)有的電網(wǎng)仿真環(huán)境，結(jié)合信息物理融合仿真技術(shù)，將信息和能源基礎(chǔ)設(shè)施仿真緊密結(jié)合，開發(fā)適合能源互聯(lián)網(wǎng)場景的軟硬件結(jié)合的仿真和開發(fā)環(huán)境，為能源互聯(lián)網(wǎng)研究與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
開發(fā)信息物理多元模型
針對能源互聯(lián)網(wǎng)涉及的通信、計算、儲能、電力電子、可再生能源接入等等開發(fā)相應(yīng)的仿真模型。
實現(xiàn)能源局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和主干網(wǎng)的聯(lián)合仿真
與互聯(lián)網(wǎng)類似，能源互聯(lián)網(wǎng)在局域、廣域和主干網(wǎng)的特點不同，相應(yīng)的實現(xiàn)和管理方式也有本質(zhì)的不同，能量在局域側(cè)重多種形式的快速轉(zhuǎn)化，在廣域傳輸側(cè)重系統(tǒng)的開放性、可擴展性和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的簡約，在主干網(wǎng)強調(diào)大電網(wǎng)的異步自治解耦互聯(lián)。而聯(lián)合仿真意味著將現(xiàn)有的電網(wǎng)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)仿真分析與計算機網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)相結(jié)合，得到信息物理融合意義下的電網(wǎng)運行和信息網(wǎng)絡(luò)運行相互作用關(guān)系的分析結(jié)果。
實現(xiàn)分散協(xié)同的能量路由調(diào)度、分析與優(yōu)化
首先，能源互聯(lián)網(wǎng)中需要的新型的能量管理系統(tǒng)必須是分散協(xié)同式的，其充分考慮了可再生能源發(fā)電的特點，強化可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的鏈接和交互，使得可再生能源發(fā)電被充分利用，最大化整個電網(wǎng)的收益。其次，在能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，傳統(tǒng)電網(wǎng)用戶不僅是電力使用者，也是電力生產(chǎn)者。他們可以將生產(chǎn)的電力無障礙地傳輸給電網(wǎng)，并獲取相應(yīng)的回報。通過電力生產(chǎn)控制、通訊技術(shù)和能源存儲裝置的協(xié)調(diào)工作，能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以實現(xiàn)可靠的雙向電力傳輸，同時為普通和工業(yè)用戶提供高質(zhì)量的電力供應(yīng)。
另外，能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生故障時要求能源互聯(lián)網(wǎng)各分布子系統(tǒng)可以自動實現(xiàn)孤島運行與并網(wǎng)運行之間的平滑切換，整個網(wǎng)絡(luò)的中樞系統(tǒng)可以基于本地信息對能源網(wǎng)中的事件做出快速獨立的響應(yīng)。傳統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)在消納大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電方面遇到瓶頸，需要在能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)一個能源信息實時采集、處理、分析與決策的分散協(xié)同式的新一代能量管理系統(tǒng)。
基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)分析等先進通信信息技術(shù)的支撐，主要包括電能信息采集控制系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)、電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、用戶側(cè)能量管理系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。例如負(fù)荷信息不全和參數(shù)不準(zhǔn)一直是電力系統(tǒng)仿真分析和能量管理的重要問題，能源互聯(lián)網(wǎng)與信息基礎(chǔ)設(shè)施緊密結(jié)合，可以為實時動態(tài)的收集和處理海量負(fù)荷信息提供最強有力的技術(shù)支撐，同時提供智能信息處理和決策支持能力，實現(xiàn)電源和負(fù)荷的協(xié)調(diào)控制、電能質(zhì)量控制以及其他高級能量管理功能和應(yīng)用。如能夠根據(jù)能源需求、市場信息和運行約束等條件實時決策，自由控制可再生能源發(fā)電與電網(wǎng)的能量交換；提供分級服務(wù)，通過延遲對彈性負(fù)荷的需求響應(yīng)確保關(guān)鍵負(fù)荷的優(yōu)質(zhì)電力保證；對設(shè)備和負(fù)荷進行靈活調(diào)度確保系統(tǒng)的最優(yōu)化運行等等。
2.4能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵裝備--能源路由器
能源路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)運行與控制的具體實施裝置，在實際應(yīng)用中執(zhí)行智能管理系統(tǒng)的調(diào)控指令，包括能源的高效傳輸裝置、低損耗轉(zhuǎn)換裝置、高效能源自由路由裝置等。通過這些裝置實現(xiàn)能源遠(yuǎn)距離、高功率、低消耗的傳輸和調(diào)配，完成不同地區(qū)上傳能源的全網(wǎng)優(yōu)化分配，實現(xiàn)不同地區(qū)用能需求的全網(wǎng)調(diào)配。優(yōu)化的能源路由方式與低功耗能量傳輸裝置的結(jié)合是實現(xiàn)能源互聯(lián)互通，共享能源生產(chǎn)與分配的核心環(huán)節(jié)。
能源互聯(lián)網(wǎng)從根本上是對能源流的精細(xì)化管理控制，改變傳統(tǒng)單項的能源流流向為雙向的流向，在能源網(wǎng)絡(luò)中對電源、負(fù)荷或儲能容量等進行分組，構(gòu)成能源子網(wǎng)，分區(qū)域、分層次的實現(xiàn)能源的管理控制。因此，可以友好接入到當(dāng)前電網(wǎng)中的能源路由器，完成區(qū)域能源的管理控制，對實現(xiàn)覆蓋于當(dāng)前電網(wǎng)上的能源互聯(lián)網(wǎng)是核心的設(shè)備。任何不穩(wěn)定的能源接入（例如風(fēng)能）都需要一個優(yōu)秀的能源路由器。通過能源路由器可以管控能源網(wǎng)內(nèi)的能源流，能源路由器提供多種接口對應(yīng)多種能源流類型的接入和輸出，可以提供對不同結(jié)構(gòu)為電網(wǎng)的管理，實現(xiàn)多層次能源網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)式管理控制。
能源路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的核心，比信息路由要復(fù)雜很多，是智能變壓器的進一步發(fā)展，主要技術(shù)包括能源路由器的存儲控制，能源互聯(lián)與路由機制，在分布式能源的基礎(chǔ)上實現(xiàn)能源的對等互聯(lián)、緩存、交換和路由。能源路由器可以根據(jù)信息流完成對能量流的控制，是電磁技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)的高水平綜合產(chǎn)物。
2.5能源互聯(lián)網(wǎng)的安全防護、質(zhì)量監(jiān)督與認(rèn)證體系
當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施部署廣泛，已投入高額成本，且技術(shù)為人們所熟知，徹底更換現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的激進作法不現(xiàn)實。但照搬互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)到能源領(lǐng)域的問題之一是安全性，現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的最大問題是發(fā)展之初沒有做好安全防護方面的頂層設(shè)計，導(dǎo)致大規(guī)模發(fā)展后互聯(lián)網(wǎng)安全問題成為制約因素。比如傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)強調(diào)機器的連接，而現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)是以內(nèi)容為中心，借鑒內(nèi)容中心架構(gòu)、軟件定義架構(gòu)，可以更好地解決互聯(lián)網(wǎng)安全問題。因此要在能源互聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)信息流支撐能源流的安全防護和管理，可以借鑒未來網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究的最新成果，從源頭上避免安全方面的問題。
能源互聯(lián)網(wǎng)的開放并不意味著沒有監(jiān)管，相反能源互聯(lián)網(wǎng)由于其對安全可靠性要求更高，而需要加強監(jiān)管和質(zhì)量保障。需要通過調(diào)查研究相關(guān)領(lǐng)域的質(zhì)量監(jiān)督和認(rèn)證體系，嘗試建立能源互聯(lián)網(wǎng)場景下的相關(guān)體系架構(gòu)，其中包括能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、組網(wǎng)、實施、運行、服務(wù)、運營等多個階段相關(guān)的監(jiān)督和認(rèn)證體系。
2.6能源互聯(lián)網(wǎng)量測、評價與技術(shù)經(jīng)濟分析
借鑒互聯(lián)網(wǎng)和電網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)驗，量測和評價體系是必不可少的。這包括對能源互聯(lián)網(wǎng)量測體系架構(gòu)與一般要求、測量數(shù)據(jù)傳輸接口與管理規(guī)范、測量組件接入能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)要求等等內(nèi)容。
能源互聯(lián)網(wǎng)的評價指標(biāo)體系將涉及多個維度：從基礎(chǔ)設(shè)施到上層業(yè)務(wù)服務(wù)；從能源到信息增值服務(wù)；從網(wǎng)絡(luò)性能到傳輸質(zhì)量；從安全可靠性到風(fēng)險成長性等等，都需要仔細(xì)梳理，形成對實踐具有指導(dǎo)意義的評價體系。
能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)涉及儲能、電力電子、數(shù)據(jù)中心等，許多技術(shù)仍然處于產(chǎn)業(yè)化前期，尚不具備大規(guī)模推廣的市場前景。能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的經(jīng)濟可行性如何是一個被廣泛關(guān)注的問題，其中除了關(guān)鍵技術(shù)的經(jīng)濟可行性外，還需要考慮能源互聯(lián)網(wǎng)作為整體架構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟分析，進行具體研究和詳細(xì)核算。
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