自2016年以來，互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）作為電力體制改革的一部分，在全國漸成燎原之勢。全國各地發(fā)起或正在開展的能源互聯(lián)網(wǎng)項目不斷增加，以“多能互補、集成優(yōu)化”為目標的綜合能源利用項目正在實踐著電力體制改革的精神。當審視它的產(chǎn)生、發(fā)展過程，研究它的采用的技術、發(fā)展目標、實現(xiàn)手段和發(fā)展方向的時候，讓我聯(lián)想到了電的發(fā)展史。

當今社會，我們真的無法想象：如果沒有了電，人類該如何生存。BBC曾經(jīng)拍了一個三集紀錄片《The Story of Electricity》，帶領我們重新回顧電的發(fā)展歷史。

▲BBC曾經(jīng)拍了一個三集紀錄片《The Story of Electricity》

我們都知道，最早的電起源于靜電。當時人們發(fā)現(xiàn)絲綢和玻璃摩擦后能夠吸起羽毛，還發(fā)現(xiàn)剛死的青蛙體內存在電（animal electric）。種種現(xiàn)象激起了科技先驅們對電的探索和研究。于是對電的研究不僅僅被用于娛樂或者魔術，而是轉向探究電到底是什么，如何控制它。在1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應定律，并制成第一臺圓盤式單極直流發(fā)電機，電力才真正被控制和掌握。但直到Thomas Edison發(fā)明了燈泡后，電力才被用于民間。但由于直流電的低壓特性（最高2000V），以及難以進行電壓變化，使得電力的傳輸距離受到限制。為了使電被大家使用，Edison必須在居住區(qū)周圍建很多噪音很大的發(fā)電廠。所以，這時的電還是奢侈品，造價昂貴，尚不能被大眾所普遍消費。但人類對于光明的渴望使得Edison的電力事業(yè)得到了飛速發(fā)展。

▲Thomas Edison發(fā)明了電燈

我們要感謝NegolaTesla，他發(fā)明了三相交流電，并證明了三相交流電比直流電更高效和實用。然而，他無法說服Edison同意他的觀點。Edison從安全的角度向世人宣布交流電是危險的，并試圖游說通過立法禁止交流電的使用。于是，Tesla找到了Westinghouse。Westinghouse是個企業(yè)家，他敏銳地認識到了Tesla的電的價值。兩人很快達成了協(xié)議，并成立了Westinghouse Electric Company。很快，交流電的巨大優(yōu)勢使得有趣的交直之爭進入了尾聲，Edison的公司也遭到了解散。

▲交流電的巨大優(yōu)勢使得有趣的交直之爭進入了尾聲

然而真正使電得到廣泛利用的還應該感謝SamuelInsull（他曾是Edison的助手，在交直之爭中幫助Edison證明交流電的可怕和邪惡）。SamuelInsull認識到只有讓更多的人使用電，才能使發(fā)電企業(yè)獲得利益。他認識到，只有把電的成本攤到更多的用戶上，讓更多的用戶使用電，更長的時間用電，更大量地用電才能夠獲得收益。單純的照明不論從利用時間和消耗量上都不足以降低發(fā)電和輸電的成本。于是他將人們日常生活用電、工業(yè)用電、路燈照明等等進行整合，使電力在更廣泛地場景得到應用。

當電被更多的用戶使用，電的成本被攤銷的越多，電價就越便宜。電價便宜了以后，就有更多的用戶用電，產(chǎn)生了更大的用電需求，從而形成良性循環(huán)。當越來越多的用戶使用電力后，負荷越來越平衡，輸電損失越來越可控，就可以建設更大的發(fā)電廠。但建設大型電站需要大量的資金，Insull向公眾出售股票，并建立了美國的PUCs（Public Utility Commissions），為美國電力市場的充分競爭埋下了很好的基因，于是電力工業(yè)才真正建立起來并開始的快速發(fā)展。

▲當越來越多的用戶使用電力后，就可以建設更大的發(fā)電廠

交流電的出現(xiàn)使得產(chǎn)生大量噪音的電廠可以建在遠離用戶的地方。隨著電力的普及，電力的需求不斷擴大。隨著技術的進步和理論的不斷完善，為了獲取更大的利益和效益，更高效的機組和更大的電廠成為發(fā)展趨勢。隨著各國經(jīng)濟的發(fā)展，電力的需求越來越旺盛，電廠也建得越來越大。大電廠建在資源集中的地方，如煤礦附近建設電廠催生了高壓、特高壓長距離輸電的出現(xiàn)。電力企業(yè)在大容量發(fā)電廠-高壓輸電-用電的思維上一路高歌猛進。此時的電力生產(chǎn)仍然以傳統(tǒng)的煤炭和石油為主，以集中式發(fā)電，長距離輸電為主。隨著數(shù)字化技術的提高，又出現(xiàn)了智能變電站和數(shù)字化電廠，而這些都是基于提高電廠或電站單體效率而產(chǎn)生的思想。

▲大電廠建在資源集中的地方，催生了高壓、特高壓長距離輸電的出現(xiàn)

在當代，電力的供應仍是基于化石燃料。在電力發(fā)展過程中，對電力工業(yè)思維產(chǎn)生深遠影響的當屬石油危機和幾次大停電事故。

人類迄今經(jīng)歷了三次石油危機。第一次石油危機發(fā)生在1973年的第四次中東戰(zhàn)爭。當時石油價格飆升4倍之多，使得以石油作為發(fā)電原料歐美國家的發(fā)電成本暴增，電價飛漲。在美國還造成了很多售電公司和輸電公司的破產(chǎn)。這次石油危機使得人們認識到，單靠一種能源形式供能是不可靠的。

▲第一次石油危機

1977年，紐約發(fā)生了大停電事故。停電事故必然會給人類的生產(chǎn)生活帶來很多不便，更為嚴重的是，長時間大規(guī)模的停電事故會導致一些惡性社會行為的發(fā)生。在1977年7月13日到14日，紐約市長達24小時的停電事故影響了900萬人口。大停電使人們認識到，長距離輸電存在著致命的缺陷，一旦輸電線路出現(xiàn)故障，將會對地區(qū)經(jīng)濟產(chǎn)生毀滅性的打擊。

▲1977年紐約發(fā)生了大停電事故

同時，在集中電站和更長距離電力傳輸線路的發(fā)展思維中，人們發(fā)現(xiàn)電力的生產(chǎn)成本并沒有持續(xù)下降。為了滿足所有負荷的需求，電力的生產(chǎn)和傳輸必須按照最大負荷建設。由于負荷特有波動性，使得峰谷不斷加大，造成了輸電的利用率降低，損耗加大，成本加大。于是，人類開始重新審視電力工業(yè)的發(fā)展路線和發(fā)展理論，對電力供應安全性的迫切需求產(chǎn)生了分布式能源的發(fā)展思路。

▲內燃機

這里應該感謝科學技術的進步，小型內燃機或燃氣輪機的發(fā)展很快。人們發(fā)現(xiàn)在負荷附近安裝小型機組可以提供更便宜的電力，而且在提供電力的同時，還可以提供熱力需求，而且效率更高。在Thomas Edison時代，布置在居民區(qū)附近的發(fā)電機被大容量機組、遠距離輸電所取代跟當時發(fā)電機噪聲大、效率低轟隆隆應該有很大的關系。但如果以現(xiàn)在的眼光來看，Edison的思路是符合當前分布式發(fā)電模式的。

▲人類重新審視電力工業(yè)的發(fā)展路線和發(fā)展理論，對電力供應安全性的迫切需求產(chǎn)生了分布式能源的發(fā)展思路

隨著新能源發(fā)電技術的提高和人們對環(huán)境保護、用電安全的需求，更多的發(fā)電形式被應用到能源的生產(chǎn)和消費環(huán)節(jié)。于是，人們開始向清潔低碳用能的方向發(fā)展。

在1995年，正是認識到安全、環(huán)保等問題，丹麥開展了多能源綜合利用、多能互補的研究。丹麥選擇SAMS?島進行了實踐，由Alborg大學開展規(guī)劃研究和評估，結論認為Sams?島在2010年實現(xiàn)了理論意義上的100%零碳排放。丹麥稱之為smart energy system，就是我們時下常說的能源互聯(lián)網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源）。Sams?是丹麥的一個離岸小島，當前已成為世界上第一個在現(xiàn)代生活與生產(chǎn)狀態(tài)下的“零碳”地區(qū)。其更加宏偉的目標是2030年全島完全不使用燃油，即實現(xiàn)真正意義上的100%可再生能源系統(tǒng)，零碳排放地區(qū)。

▲SAMS?島南部距海岸約三公里的大型風力發(fā)電機組

那么什么是能源互聯(lián)網(wǎng)？這里引用《關于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》（發(fā)改能源[2016]392號）所述：“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（以下簡稱能源互聯(lián)網(wǎng)）是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征。在全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，互聯(lián)網(wǎng)理念、先進信息技術與能源產(chǎn)業(yè)深度融合，正在推動能源互聯(lián)網(wǎng)新技術、新模式和新業(yè)態(tài)的興起。能源互聯(lián)網(wǎng)是推動我國能源革命的重要戰(zhàn)略支撐，對提高可再生能源比重，促進化石能源清潔高效利用，提升能源綜合效率，推動能源市場開放和產(chǎn)業(yè)升級，形成新的經(jīng)濟增長點，提升能源國際合作水平具有重要意義。這里的論述包羅萬象，涵蓋了技術、市場、目標、策略，使人很難抓住重點。

再引述清華大學編寫的《能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研究》的論述：能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)的理念構建的新型信息與能源高度融合的網(wǎng)絡，是以電力網(wǎng)絡為基礎架構，協(xié)同了冷、熱、氣等多種能源所形成的智慧網(wǎng)絡。

我理解的能源互聯(lián)網(wǎng)主要是基于電力電子技術、互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術的一次技術與資源的充分整合（資源、資本、技術）。能源互聯(lián)網(wǎng)將傳統(tǒng)的線性（Linear）能源供給和消費模式轉變?yōu)榛ヂ?lián)互通的網(wǎng)狀（interconnected）模式，整合了冷、熱、電等多種能源品種，使缺少靈活性的能源在不同能源品種間實現(xiàn)補償。

多能互補是能源互聯(lián)網(wǎng)建設的核心目標，以負荷平衡為目標的多種能源能否實現(xiàn)平衡、能否實現(xiàn)彼此協(xié)調和互援至關重要。人們對環(huán)境的重視使能源的生產(chǎn)方式轉向了可再生能源和清潔能源，通過先進技術的采用提高能源利用效率和降低碳排放。人們對用能安全的考慮是能源生產(chǎn)轉向了分布式能源，通過在負荷中心建設分布式電站，實現(xiàn)區(qū)域能源的自給，提高用能的可靠性和安全性。

社會的發(fā)展過程就是不斷滿足人類需求的過程。滿足對電、熱、冷、交通、通信、水、氣等的需求。基于傳統(tǒng)化石能源供應體系下，人們建設發(fā)電廠生產(chǎn)電，送到用戶后產(chǎn)生熱和冷，建設供熱電站生產(chǎn)熱，提供燃油滿足交通，利用電力實現(xiàn)通信和水的供應。通過儲存化石燃料，能夠隨時滿足發(fā)電廠、加油站的需求，進而滿足人民的需求。

在降低碳排放和功能安全需求的驅動下，人們開始尋找替代能源。風電、太陽能、海洋能、生物質能等可再生能源進入視野。但先天的波動性使得新能源的使用受到限制。在能源互聯(lián)網(wǎng)思維下，波動性的能源通過互相結合，可以提供穩(wěn)定的能源供應。在這里，科學技術的發(fā)展為這種結合提供了支撐，尤其是儲能技術的發(fā)展，將能源的生產(chǎn)和消費集中在一個消費區(qū)域成為可能。

當解決了困擾能源波動性問題后，區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)應運而生。于是產(chǎn)生了智慧微電網(wǎng)、智慧熱網(wǎng)以及智慧燃氣網(wǎng)。智慧電網(wǎng)將柔性電力負荷如熱泵、電動汽車與波動性能源整合，如風能和太陽能；智慧熱網(wǎng)利用分布式供冷和供熱，將電力需求和熱力需求進行整合。通過儲熱技術的使用將提供額外的靈活性并回收能量生產(chǎn)系統(tǒng)中的熱量損失；智慧燃氣網(wǎng)將電力、熱力和交通整合，通過燃氣儲存技術提高系統(tǒng)的柔性。若采用燃氣液化技術，液化天然氣存儲將更方便。

在負荷集中的地方，利用現(xiàn)代技術將多種能源形式進行整合，可以在能源端、生產(chǎn)端、消費端分別耦合，也可以將消費端和能源端整合，從而實現(xiàn)自循環(huán)的經(jīng)濟發(fā)展模式。下圖是能源互聯(lián)網(wǎng)概念圖。

▲能源互聯(lián)網(wǎng)概念圖

電力電子技術的發(fā)展使得直流電不能變壓的劣勢得到克服，將交流和直流在各種電壓等級實現(xiàn)互換和融合。比如，±800kV高壓直流輸電和±500kV柔性直流輸電就是利用了電力電子技術的發(fā)展成果對長距離高壓輸電技術產(chǎn)生影響。而中低壓交直流混合配電網(wǎng)概念的興起將會對配電系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生影響。電力電子技術使得對電的控制更加可能，使得交流電使用和傳輸?shù)闹萍s因素得以規(guī)避。

互聯(lián)網(wǎng)的思維和大數(shù)據(jù)技術將電力的生產(chǎn)、傳輸和使用有機結合，充分挖掘各個環(huán)節(jié)的特性，預測各個環(huán)節(jié)的能力，使發(fā)電、輸電、用電互補、可控、可調。

回過頭來看，在人類探究電過程中有兩個重要的因素起著關鍵作用：欲望和技術進步。人類征服世界的欲望從來沒有停止過，這種欲望使人類一直想控制世界，使世界為人類使用。放到電的上面，自從人類發(fā)現(xiàn)了電的現(xiàn)象后，就一直想控制電。而這種欲望也激發(fā)了人類創(chuàng)造的激情，不斷創(chuàng)造新的技術，新的技術又幫助人們更好的研究電和利用電。但單純的有欲望、激情和技術還不足以使電得到廣泛普及，還需要商業(yè)、金融。缺少商業(yè)和經(jīng)濟的推動與支持，電就沒法為更多的人所熟悉和使用，也無法獲得發(fā)展。

當能源互聯(lián)網(wǎng)的理念產(chǎn)生后，我們會發(fā)現(xiàn)，能源互聯(lián)網(wǎng)里所涉及的很多技術都已經(jīng)存在。我們只需要對這些現(xiàn)有的技術進行分解和整合，就能夠產(chǎn)生新的技術。當有了電力電子技術和網(wǎng)絡通信技術后，通過對能源生產(chǎn)、傳輸、消費數(shù)據(jù)的采集和分析，掌握其特性，能源可以不再以單一的模式存在。尤其是波動性可再生能源可以互相補償，協(xié)調配合滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。

因此，能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不再遙遠，在分解和整合的理念下，以能源互聯(lián)網(wǎng)的思維構建的綜合能源體系肯定會發(fā)展起來。能源互聯(lián)網(wǎng)做為新興能源業(yè)態(tài)的發(fā)展，需要相關技術的進一步整合和創(chuàng)新。能源互聯(lián)網(wǎng)項目已經(jīng)突破了常規(guī)工程項目的規(guī)劃、建設思路，集成了能源規(guī)劃、技術創(chuàng)新、管理知識、商業(yè)模式、運營模式、顧客管理等多領域知識，需要人員思想和觀念的更新。