摘要
基于互联网技术和互联网思维推进能源系统与信息网络的深度融合，构建多种能源优化互补、供需互动开放共享的能源系统和生态体系，是能源系统发展的新趋势。本文基于互联网技术发展的背景，阐述了互联网与能源系统融合的驱动力，探究了互联网与能源系统融合的基本形态，提出了互联网与能源系统融合的分阶段发展形态，即智能化、透明化、智慧化；最后，提出了互联网与能源系统融合的相关关键技术。
一、前言
由于资源、环境和气候的多重压力，我国能源 体系转型升级已提升到能源革命的国家战略，包括 能源结构的低碳化、化石能源清洁化、能源消费总 量控制及能源服务的普惠便捷 [1~4]。应用互联网技术与机制改造传统能源行业的生产、传输、消费 过程，实现“互联网 +”智慧能源创新，是近年来 蓬勃发展的学术前沿和工程热点领域。
近年来，互联网以其便捷、开放且可实现资源 的公开共享、实时交互等优势，被广泛用于改造传 统的行业 [5~7]。相比其他领域，能源系统较为封 闭，基于互联网对能源系统的改造和创新面临一系 列技术与行业壁垒的挑战 [8~10]。国内外有代表性 的探索工作有：美国研发了未来可再生能源传输与 管理系统（FREEDM 系统），提出了能源路由器的 概念并进行了原型实现 [11]；德国联邦经济和技术 部发起 E-Energy 计划，在此基础上创建基于信息 和通信技术（ICT）的高效能源系统 [12]；日本着 力于对“数字电网”的构建，其核心在于电力路由 器的研发 [13]；我国则以能源革命战略与电力体制 改革为契机，掀起“互联网 +”智慧能源研究与实 践的新浪潮 [14~16]，主要包括：国务院发布了《国 务院关于积极推进“互联网 +”行动的指导意见》， 其重点行动领域包括以互联网实现能源系统的升 级，即“互联网 +”智慧能源；国家能源局、国家 发展和改革委员会发布的《能源技术革命创新行动 计划（2016—2030 年）》将能源互联网技术创新列 为一项重点任务；开展一系列能源互联网示范项目 建设等。上述多种措施的探索使能源系统与互联网 朝融合的方向迈进了一步，但对互联网与能源系统 融合的总体愿景、实施路径规划还缺乏总体描述。
二、互联网与能源系统融合的驱动力
（一）推动能源供给革命，提高新能源消纳能力
能源供给革命是能源革命的重要支撑。其主要 内容涉及煤炭的清洁高效利用，发展非化石能源， 形成煤、石油、天然气、核能、新能源、可再生能 源等多能源供应体系 [17]。面向能源供给革命的基 本述求，推动能源供应体系的转型升级核心在于提 高可再生能源的利用比例，并基于新能源利用比例 的提高，调整能源利用结构，实现能源结构由高碳 能源向低碳能源发展，解决能源资源难以为继以及 生态环境不堪重负的问题。我国新能源装机容量正 在高速增长，已成为世界上最大的太阳能发电国， 但当前新能源消纳能力还有待提高。传统电网调节 能力有限，面对未来新能源不断渗透的场景，仅仅 依靠电网来进行消纳会显得不足。互联网与能源系 统的融合，将集合互联网中的共性技术，如云计算、 大数据等，提升能源系统的灵活性，高比例地利用 间歇性、分布式的可再生能源，建设可持续的、多 元化的能源供应体系。
（二）推动能源消费革命，提高能源综合利用效率
将传统重视源端的节能改造转移到用户终端， 是能源系统转型升级的另一重要举措。对于传统电 网，电力终端能效提升的技术除了一般的更换更节 能的设备以外，更重要的技术措施还是实施电力需 求侧管理。电力需求侧管理指的是电力企业采用行 政、技术或者经济等手段，与用户共同协力提高终 端用电效率、改变用电方式。近年来，我国的用户 侧电力能效提升技术发展迅速，在节能降耗、维护 生态环境方面起到了至关重要的作用。但仍存在不 少问题，如监测用户能耗数据不健全，控制用能系 统的设备落后等，这些都有待进一步解决。但是， 实际上对于用户来说，用能的需求除了电力，还有 天然气、用热、用冷的用能需求，如果能综合考虑 这些能源，进行终端能源的综合优化，利用不同能 源之间的互补性，将进一步提升能源综合利用效率。 因此，互联网与能源系统的融合，将基于互联网技 术，实时获取海量的用户数据来进行数据挖掘，进 一步提升用户节能空间。
（三）推动能源体制革命，提供市场化所需技术支撑
能源体制革命是能源革命的制度保障。在能源体制革命中，明确提出了要构建有效竞争的市场结 构和市场体系，形成主要由市场决定能源价格的机 制，转变政府对能源的监管方式，并且建立健全能 源法治体系 [17]。要实现上述目标，还原能源的商 品属性是关键，利用市场机制、经济学去引导能源 的生产及消费，将会有效地促进能源资源利用效率 的提高。
能源体制革命一方面需要制度保障，另一方面 也需要技术的支撑。事实上，我国电力市场的概念 已提出多年但成效不显著，随着“能源互联网” “互联网 +”智慧能源等概念的提出，多能源耦合 成为趋势，相比之下，多能源市场的开放相比单一 的仅提供电力市场将更加能够促进资源的互通和有 效利用。互联网与能源系统的融合正是在技术层面上提供了一个以互联网开放共享的环境，打破行业 壁垒，实现能源信息的透明化，利用大数据技术分 析能源流动的各个环节，感知用户需求，为能源市 场的建立提供技术保障。