人類社會經(jīng)歷的兩次工業(yè)革命都與人類生產(chǎn)與利用能源方式的變革密切相關(guān)。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，在第二次工業(yè)革命中奠定的以化石能源集中式利用為特征的傳統(tǒng)能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式已經(jīng)逐漸走到了盡頭，而以可再生能源為主的新能源利用模式正在快速發(fā)展。預(yù)期這將導(dǎo)致新一輪工業(yè)革命的興起，并再次深刻地改變?nèi)祟惿鐣慕?jīng)濟(jì)與社會發(fā)展模式。

與傳統(tǒng)的化石能源相比，可再生能源具有時空分布高度不平衡、出力具有間歇性和不確定性等特征。針對可再生能源自身的特征與可再生能源大規(guī)模利用所面臨的困難，通過實現(xiàn)廣域內(nèi)能源的有效配置與智能管理，充分利用能源消費(fèi)的需求彈性，推動用戶由單純消費(fèi)者向生產(chǎn)型消費(fèi)者轉(zhuǎn)變，可望顯著促進(jìn)能源的清潔、安全與高效利用。能源互聯(lián)網(wǎng)為此提供了一種很有前途的實現(xiàn)途徑。

能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心， 以互聯(lián)網(wǎng)及其他前沿信息技術(shù)為基礎(chǔ)， 以分布式可再生能源為重點， 與天然氣網(wǎng)絡(luò)、交通系統(tǒng)等其他系統(tǒng)緊密耦合而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)清潔能源替代和電能替代。我們建立了能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念與研究框架， 認(rèn)為發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，需要重點研究下述理論與核心技術(shù)：

1. 廣域電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的理論與技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)可以覆蓋的范圍很大， 從而可以實現(xiàn)能源尤其是可再生能源在大范圍內(nèi)的優(yōu)化配置和利用。以太陽能為例，在我國西北、北非、澳大利亞等國家或地區(qū)，日照時間長、強(qiáng)度大，而且干旱和沙漠化區(qū)域的面積很大，因此太陽能資源非常豐富。上述地區(qū)或國家的豐富太陽能資源一般遠(yuǎn)離電力負(fù)荷中心，而且如果能夠充分開發(fā)的話，由于地區(qū)或本國電力需求量不大而難以消納。通過構(gòu)建廣域能源互聯(lián)網(wǎng)，就可以將上述地區(qū)的太陽能發(fā)電（或風(fēng)力發(fā)電）遠(yuǎn)距離輸送到其它毗鄰的國家， 從而實現(xiàn)可再生能源發(fā)電的大規(guī)模傳輸和利用。

此外，不同國家或地區(qū)的可再生能源發(fā)電出力的變化規(guī)律不同（如峰值和低谷出現(xiàn)的時間不同），通過基于能源互聯(lián)網(wǎng)的廣域電力網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，可以充分利用可再生能源在不同區(qū)域的時空互補(bǔ)特性，有效增強(qiáng)接納可再生能源發(fā)電的整體能力， 在跨區(qū)域范圍內(nèi)實現(xiàn)可再生能源發(fā)電的優(yōu)化利用，改善電力系統(tǒng)整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

為了實現(xiàn)廣域能源互聯(lián)網(wǎng)，就需要完善主干電網(wǎng)，發(fā)展大容量、高效率、遠(yuǎn)距離的先進(jìn)輸電理論與技術(shù)，依托信息、控制科學(xué)和新穎儲能等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)電力傳輸與信息處理的融合，增強(qiáng)電網(wǎng)資源的優(yōu)化配置和供電能力，改善供電可靠性，促進(jìn)大型可再生能源基地的集約化開發(fā)，進(jìn)而在國內(nèi)或與毗鄰國家在廣域能源互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)下形成新的能源配置格局。

2. 多能源融合與儲能的理論與技術(shù)

新型儲能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為平抑可再生能源發(fā)電的間歇性和不確定性提供了一種有效手段。除了傳統(tǒng)的抽水蓄能之外，應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展電池儲能、氫儲能、壓縮空氣儲能等，并特別關(guān)注鋰—空氣電池、電轉(zhuǎn)氣等新技術(shù)的發(fā)展。在接入方式上，能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)具有同時支持大容量儲能電站集中式接入與小容量儲能設(shè)備分布式接入的能力。此外，能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有融合多能源載體的能力，通過應(yīng)用冷熱電聯(lián)供、電轉(zhuǎn)氣等技術(shù)，充分發(fā)揮可再生能源與制冷、供暖、燃?xì)獾饶茉葱枨蟮幕パa(bǔ)性，在消費(fèi)側(cè)實現(xiàn)以電代煤、以電代氣，從而提高電能在終端能源消費(fèi)中所占比重，實現(xiàn)提高能效與降低污染的目的。

3. 能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行與控制的理論與技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)的引入將使能源生產(chǎn)與消費(fèi)的模式發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。首先，能源生產(chǎn)模式將由傳統(tǒng)的以大規(guī)模集中式發(fā)電為主向集中式與分布式并重發(fā)展。其次，終端用戶將從單純的能源消費(fèi)者向具有產(chǎn)消合一特征的生產(chǎn)型消費(fèi)者轉(zhuǎn)變。第三，能源交易的范圍將由區(qū)域市場向跨區(qū)市場甚至跨國市場發(fā)展。上述三個重大轉(zhuǎn)變，將給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行與控制帶來巨大挑戰(zhàn)。為此，需要大力開展能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行與控制的理論研究與技術(shù)開發(fā)，重點突破復(fù)雜交直流電網(wǎng)的規(guī)劃、安全運(yùn)行與控制、考慮眾多用戶集聚特性的需求側(cè)響應(yīng)、大量分布式發(fā)電與分布式儲能參與電力市場交易等的核心理論與技術(shù)。

4. 電動交通及其與電網(wǎng)的交互理論與技術(shù)

綠色交通已成為國內(nèi)外的共識。交通作為化石能源消費(fèi)和廢氣排污的大戶，也是導(dǎo)致霧霾現(xiàn)象的重要因素之一。因此，目前針對鐵路、公路交通的電氣化改造與升級日顯突出。以電動汽車廣泛應(yīng)用為核心的電氣化交通技術(shù)的發(fā)展方興未艾;從長遠(yuǎn)來看，為實現(xiàn)交通領(lǐng)域的節(jié)能減排，大力發(fā)展電動汽車，在交通領(lǐng)域推動以電代油，已經(jīng)成為主流發(fā)展趨勢。未來的電動交通系統(tǒng)將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。

電動汽車的規(guī)模化應(yīng)用，一方面可能加劇電力系統(tǒng)的供需不平衡，危害電網(wǎng)安全;另一方面，通過發(fā)展電動汽車的智能充放電管理的理論與技術(shù)，有效利用車載電池的儲能功能，可以在一定程度上實現(xiàn)削峰填谷與平抑可再生能源出力波動性的目的。因此，應(yīng)當(dāng)大力推動電動交通與電力系統(tǒng)的融合，結(jié)合電池技術(shù)、智能充放電管理技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)交通領(lǐng)域的電氣化與智能化。

5. 支撐能源互聯(lián)網(wǎng)的前沿信息與通信的理論與技術(shù)

為了實現(xiàn)對能源互聯(lián)網(wǎng)的有效運(yùn)行與控制，需要對電源、電網(wǎng)、一次能源、電動交通、儲能、用電設(shè)備、用戶、天氣、環(huán)境等海量信息進(jìn)行有效的整合與分析。因此，前沿的信息與通信技術(shù)是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。需要盡快開展能源互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計及制定，實現(xiàn)不同領(lǐng)域多通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)的融合和交互。推動制定支持分布式電源、分布式儲能與智能用電設(shè)備即插即用的通信接口標(biāo)準(zhǔn)，將能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建成能夠支持各種能源設(shè)備接入的統(tǒng)一能源協(xié)調(diào)配置平臺。大力發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的大數(shù)據(jù)與云計算理論與技術(shù)，支持海量能源信息的有效處理、存儲與分析。

世界各主要國家目前都在高度關(guān)注能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。在上述幾個核心技術(shù)領(lǐng)域里，我國與主要發(fā)達(dá)國家的差距并不大，在有的子領(lǐng)域甚至還處于領(lǐng)先地位。我國應(yīng)在能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研發(fā)與工程實踐方面加大投入，力爭引領(lǐng)這一戰(zhàn)略性學(xué)術(shù)與技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，從而確保我國在新一輪的工業(yè)和技術(shù)革命大潮中占得先機(jī)。