能源互聯網+ICT

文/朱成琨

借鑒互聯網開放、高效和即插即用的特點，結合新能源技術和ICT技術，將傳統電網轉變為具有快速自愈能力的智能化數字網絡，是實現能源互聯網的重要技術基礎。采用先進ICT技術，對分布式能源實施廣域協調控制，是形成高效智能的能源互聯網系統的關鍵舉措。

1 能源互聯網+ICT的必要性

ICT即信息通信技術，是IT（信息業）和CT（通信業）的有機結合，包括通信網絡、信息服務、信息科技及應用，其基本特征為信息處理與傳輸的高速化、大容量化、數字化、泛在化與智能化，ICT技術是信息社會形成與發展的重要動力與標志。

能源互聯網+ICT就是采用ICT技術，建立分布式能量管理系統，實現對分布式能源服務范圍廣、配置能力強、安全可靠性高、綠色低碳的控制，通過冷、熱、汽、水、電等多種能源互補，形成較高用能效率的智能能源系統，推動能源利用的可持續發展。

2 能源互聯網+ICT的技術需求

2.1 微電子技術

能源互聯網中可再生能源的大量接入，對電子系統提出高效性、高質性、安全性、寬泛性和便利性等要求，當下的電子技術必須進行多學科、多層次、多方面的創新，尤其是需要微電子學科的技術創新，微電子技術將會滲透到能源互聯網的各個層級，是能源互聯網+ICT的重要支撐性技術之一。

2.2 復雜軟件技術

能源互聯網中分布式發電設備的嵌入式監控軟件、能量路由器的能源信息交換和決策軟件、電力用戶的各類耗電分配和度量軟件等局部自治軟件系統數量眾多、規模宏大，必須通過“復雜軟件系統”進行耦合關聯。復雜軟件系統將作為能源互聯網運行的數字中樞，實現成千上萬位于不同區域的自治軟件之間的相互關聯，協同完成計算、控制、通信、測量、分析等功能，從而實現能源互聯網的高效運行。

2.3 信息物理系統技術

將信息物理系統應用于能源互聯網中，優化物理環境中計算、通信、控制等功能，可以實現電力系統的實時感知、動態調控和信息服務。例如，在用電方面，傳統電網中用戶不能實時了解電價信息，配電公司也不能實時了解用戶的用電信息，這種信息不匹配造成能源的大量浪費，而在能源互聯網中，通過信息物理系統，用戶和配電公司可以了解對方的信息，從而實現兩者共同的經濟利益最大化并節約能源。在發電方面，傳統電網不能及時獲取信息，對電能的實時調度性差，所以難以滿足電力系統接入大量間歇性新能源，而能源互聯網中，通過信息物理系統可以實現實時智能調度，使新能源在接入骨干電網時能保持參數穩定，避免對大電網造成沖擊。

2.4 大數據與云計算技術

云計算以大數據為基礎，采用流數據技術來實現透明計算，可以解決未來能源互聯網中的三大問題：

（1）海量數據處理與計算需求；

（2）實時數據分析；

（3）數據共享。

在能源互聯網中，既有燃煤、燃氣、核電、水電等傳統能源設備和風電、光伏等分布式可再生能源設備，又有數以百萬計的高耗能動力裝置、數億的電力用戶和未來的智能家電及電動汽車，這些設備遍布各地且包含各種各樣的傳感器，而這些傳感器產生的海量實時大數據必須通過云計算技術加以處理。

3 能源互聯網+ICT的基本架構

以高穩定性和安全性的骨干通信網絡為中心，架設各類通信設備，包括智能能量管理設備、智能故障管理設備、各種智能負荷和發電設備等，能源互聯網+ICT的基本架構如圖1所示。構建能源互聯網+ICT模式，實現能量的雙向流動，使得能源網絡具有可再生、分布式、互聯性、開放性和智能化的特點。

鑒于信息互聯網與能源互聯網的相似性，可以推斷能源互聯網在初期主要進行網絡基礎設施建設，將ICT技術作為能源互聯網初期建設的主要任務之一，是實現具有靈活性、擴展性的分布式能源共享網絡的必經之路。

4 能源互聯網+ICT發展面臨的問題

4.1 產業鏈及產業環境

能源互聯網采用互聯網的理念、方法和技術實現能源基礎設施架構本身的重大變革，構建新型的信息能源融合網絡，這一行動跨越眾多學科，涉及眾多行業、技術、研發的尖端變革。

在技術創新層面：

（1）大規模分布式能源的接納及路由傳輸將對大電網帶來可控性問題；

（2）能源互聯網產業涉及網絡、通信、電力、儲能、電力電子、新能源等多個領域技術的交叉融合，技術的突破需要科技方面的大量投入。

在產業環境層面：

（1）與能源互聯網相關的產業發展，造成了部分產業一哄而上產生的過剩危機問題；

圖1：能源互聯網+ICT的架構

（2）我國能源電力行業市場仍處于相對封閉壟斷，不利于發展能源互聯網開放對等式的廣泛互聯。

4.2 ICT的“增能”效應

“摩爾定律”和“森定律”可以解釋數字信息革命的發展速度，也能反映ICT產業發展所面臨的問題。根據“摩爾定律”：半導體芯片上集成的元器件密度每隔18至24個月會翻一倍，可以推斷隨著ICT技術的發展，處理器越來越向細微化、高集成化發展，意味著ICT設備耗電量的增長與加速?！吧伞笔恰皩拵Я髁侩S著用戶人數的增加呈幾何級數增加”的經驗法則，為了儲存龐大的數據、滿足互聯網用戶的需求，ICT企業的數據中心越來越龐大化，極大增加了能源的消耗。數字信息革命促進了生活便利性與生產效率的提高，但同時也逐漸形成了耗電量龐大的社會。能源互聯網+ICT雖然為解決環境污染、能源缺乏和能源空間分布不平衡提供了方案，但其自身依賴的ICT技術具有的“增能”問題同樣不容忽視。

5 總結

能源互聯網+ICT可以高效利用可再生清潔能源，是實現能源可持續發展的重要途徑，未來將成為能源領域研究的熱點，其關鍵技術為現有科技提出了更高要求，注入了新的活力，關注能源互聯網+ICT，還要預見和解決其面臨的問題，才能使之持續健康發展。