能源互聯(lián)網(wǎng)將代表未來(lái)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)革命大潮的重要標志、是智能電網(wǎng)的重要組成部分和未來(lái)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(kāi)放對等的信息-能源一體化架構真正實(shí)現能量的雙向按需傳輸和動(dòng)態(tài)平衡使用，因此可以最大限度的適應新能源的接入。本文在介紹能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念、內涵與外延的基礎上，分析了需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，即能源互聯(lián)網(wǎng)總體架構與標準體系、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)量監督與認證體系、能源互聯(lián)網(wǎng)量測、評價(jià)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(kāi)放對等的信息-能源一體化架構真正實(shí)現能源的雙向按需傳輸和動(dòng)態(tài)平衡使用，因此可以最大限度的適應新能源的接入。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(wú)法比擬的優(yōu)勢，未來(lái)能源基礎設施在傳輸方面的主體必然還是電網(wǎng)，因此未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)基本上是以互聯(lián)網(wǎng)式的電網(wǎng)為樞紐構成的能源-信息系統。
能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構如圖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(guò)新能源發(fā)電、微能源的采集、匯聚與分享以及微網(wǎng)內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(shí)現。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(wú)法比擬的優(yōu)勢，將來(lái)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)和調度靈活但存在供電可靠性較高等問(wèn)題，大電網(wǎng)供電可靠性較高但尚難以適應大量新能源的靈活接入和雙向互動(dòng)，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)展集中與分布相結合的大趨勢。
圖1 能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構
1.2 內涵與外延
能源互聯(lián)網(wǎng)的內涵是以互聯(lián)網(wǎng)思維和理念變革能源基礎設施。如果說(shuō)智能電網(wǎng)還是現有電網(wǎng)架構上通過(guò)信息化和智能化的手段，解決設備利用率，安全可靠性、電能質(zhì)量等基本問(wèn)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(shí)現能源基礎設施架構本身的重大變革，使得能量的開(kāi)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)區別于傳統能源基礎設施的本質(zhì)特征包括：
- 開(kāi)放
互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現信息的隨時(shí)隨地接入與獲取，主要取決于開(kāi)放式的體系結構。能源互聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現開(kāi)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，走標準先行、應用驅動(dòng)，進(jìn)一步帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)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)”必須解決規模化開(kāi)放互聯(lián)的問(wèn)題，這就需要簡(jiǎn)潔易行的標準協(xié)議作為基礎。“局域網(wǎng)”內部可以進(jìn)行多種能源形式的轉換，可以進(jìn)行風(fēng)光儲用的平滑與協(xié)調，但“廣域網(wǎng)”的互聯(lián)必須是建立在局域消納的基礎，形成簡(jiǎn)捷的能量交換方式，才可能實(shí)現大規模互聯(lián)。
- 對等
同傳統電網(wǎng)自頂向下的樹(shù)狀結構相比，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(shí)現必須建立在分散路由的基礎之上。能量的傳輸應該是多次路由的結果，其間是解耦的，進(jìn)而可以避免一系列安全穩定性問(wèn)題；同時(shí)傳輸路由路徑之間可以是動(dòng)態(tài)互為備用的，在保證冗余和可靠性的同時(shí)不降低系統的利用率。
- 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(lái)僅依賴(lài)于中心調度與管理的功能可以采用分散-協(xié)調的方式來(lái)更高效地實(shí)現，而“局域網(wǎng)”（如微網(wǎng)）的監控甚至可以采用沒(méi)有“中心”的對等模式。借鑒互聯(lián)網(wǎng)應用中借助社交網(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(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行的，以分散式局部最優(yōu)和高效的全局協(xié)調來(lái)實(shí)現電網(wǎng)整體能量管理的調度優(yōu)化。
能源互聯(lián)網(wǎng)的外延在于信息物理融合，真正實(shí)現信息能源基礎設施的一體化。信息基礎設施與能源基礎設施發(fā)展的內在動(dòng)因決定了信息能源基礎設施走向融合一體化發(fā)展的道路。未來(lái)信息基礎設施以數據中心為核心，通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò )相連接，同時(shí)支持物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的接入，其發(fā)展過(guò)程中遇到了明顯的能源瓶頸；同時(shí)，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(lái)越高，迫切需要新一代信息技術(shù)的支撐。信息能源基礎設施之間的功能、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(jìn)
1.3.1 分布式可再生能源
能源可持續發(fā)展是當前擺在人類(lèi)面前最重要的難題。目前人類(lèi)處于工業(yè)化社會(huì )，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性，有不可再生的局限，存儲總量有限，且會(huì )對環(huán)境造成破壞，如碳排放、溫室效應等。同時(shí)，由于經(jīng)濟的發(fā)展和社會(huì )的進(jìn)步，能源的需求還在進(jìn)一步加大，此矛盾導致了化石能源價(jià)格的不斷激增，會(huì )對人類(lèi)社會(huì )特別是發(fā)展中國家的發(fā)展帶來(lái)很大阻礙。為了擺脫社會(huì )發(fā)展對化石能源的過(guò)度依賴(lài)，可再生能源的發(fā)展提供了徹底解決能源可持續發(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(lèi)型的能源，包括可再生能源（如太陽(yáng)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(lèi)燃料（如天然氣），將這些能源轉換為電能充分加以利用，實(shí)現對用戶(hù)的分布式供電，有助于提升能源的利用效率，更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的能源需求。在分布式能源中，可再生能源不會(huì )對環(huán)境造成影響，可以被重復利用，具有可持續的特點(diǎn)。由于以上特點(diǎn)，分布式可再生能源受到了各國能源專(zhuān)家的重視，被視為替代傳統能源的可靠途徑。
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可再生的特點(diǎn)，該種能源大多具有能量輸出不穩定的特點(diǎn)，如太陽(yáng)能受限于太陽(yáng)光的強弱，風(fēng)能受限于風(fēng)力的大小。同時(shí)由于其分布式的特點(diǎn)，大量能源節點(diǎn)的無(wú)序接入將對電網(wǎng)穩定運行產(chǎn)生很大的影響，會(huì )產(chǎn)生不必要的擾動(dòng)，甚至導致整個(gè)電網(wǎng)的崩潰。因此，需要采用一定的設備和結構形式對分布式能源的接入進(jìn)行處理，而智能電網(wǎng)和微網(wǎng)技術(shù)為解決這一問(wèn)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構形式，可有效的解決分步式能源的接入和使用。而智能電網(wǎng)借助信息系統的輔助，不但有助于分布式能源的靈活接入，而且能實(shí)現其間的雙向互動(dòng)。
1.3.3 能源互聯(lián)網(wǎng)
通過(guò)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(jìn)一步發(fā)展的能源互聯(lián)網(wǎng)概念被提了出來(lái)。通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)，能量能以類(lèi)似于因特網(wǎng)的方式，在電力線(xiàn)路網(wǎng)絡(luò )中按需流動(dòng)。同時(shí)能源互聯(lián)網(wǎng)能夠對電力流動(dòng)的路徑進(jìn)行優(yōu)化和管理，類(lèi)似于互聯(lián)網(wǎng)中的路由。通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現了能量流在電力網(wǎng)絡(luò )中的雙向按需流動(dòng)。
目前開(kāi)展的智能電網(wǎng)基本是現有電網(wǎng)架構下的信息化、智能化，能源互聯(lián)網(wǎng)是借鑒互聯(lián)網(wǎng)思維與理念構架的新型電網(wǎng)，其中的開(kāi)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(chēng)為智能電網(wǎng)的2.0版本。
總的來(lái)說(shuō)，信息通信與能源電力結合發(fā)展分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段為數字化、信息化階段。此時(shí)，信息通信為能源電力行業(yè)提供服務(wù)，帶來(lái)方便、快捷等好處。第二個(gè)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設施不可或缺的組成部分，以信息流與能量流的結合為特征。第三個(gè)階段為信息物理融合階段，表現為信息通信基礎設施與能源電力基礎設施的一體化，也就是信息能源基礎設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)是現實(shí)意義下能源可持續發(fā)展提切實(shí)可行的道路
能源可持續發(fā)展是當前擺在人類(lèi)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發(fā)展的希望，但可再生能源的利用方面仍然存在問(wèn)題。能源互聯(lián)網(wǎng)在現實(shí)意義下提供了一條切實(shí)可行的發(fā)展道路。里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書(shū)中做了這樣的描述：“當數以百萬(wàn)計的建筑實(shí)時(shí)收集可再生能源，并通過(guò)智能互聯(lián)電網(wǎng)將電力與其他幾百萬(wàn)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(jiàn)絀。”
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(shí)現可再生能源在能源供給中占100%, 80%和60%～70%的目標。而風(fēng)、光等大部分可再生能源的間歇性和波動(dòng)性決定了僅依賴(lài)現在的集中式電網(wǎng)運行架構是無(wú)法適應如此規模的可再生分布式能源接入的。能源互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)局域自治消納和廣域對等互聯(lián)，可最大程度地適應可再生能源接入的動(dòng)態(tài)性，通過(guò)分散協(xié)同的管理和調度實(shí)現動(dòng)態(tài)平衡。
1.4.3 能源互聯(lián)網(wǎng)在安全、可靠、穩定以及利用率等方面技術(shù)優(yōu)勢明顯
互聯(lián)網(wǎng)體系架構決定了其安全穩定性較高，而其冗余方式可保證系統整體的可靠性；同時(shí)通過(guò)分散路由等方式實(shí)現設備和線(xiàn)路的動(dòng)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(shí)現局域自治，在廣域互聯(lián)中可通過(guò)儲能緩沖、直流輸電等方式實(shí)現解耦，同時(shí)局域不穩定問(wèn)題可以通過(guò)廣泛互聯(lián)實(shí)現廣域的動(dòng)態(tài)互備用，達到安全穩定可靠的目標，而不是依靠過(guò)大的安全裕度而降低了系統的利用率。
1.4.4 能源互聯(lián)網(wǎng)是源用混合場(chǎng)景下對現有輸配網(wǎng)的有益補充
能源互聯(lián)網(wǎng)不是取代現有電網(wǎng)架構，而是著(zhù)重在分布式可再生能源接入越來(lái)越廣泛，源用混合場(chǎng)景越來(lái)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(guò)局域自治和廣域能量交換最大限度的適應源-用的動(dòng)態(tài)隨機性，減少對大電網(wǎng)的影響，大大降低大電網(wǎng)的安全穩定性風(fēng)險，是對現有大電網(wǎng)的有益補充。
2 能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展重點(diǎn)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(diǎn)主要集中在總體架構與標準體系、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)量監督與認證體系、量測、評價(jià)與技術(shù)經(jīng)濟分析等方面。
2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)總體架構與標準體系
在圖1所示的能源互聯(lián)網(wǎng)基本架構的基礎之上，發(fā)展分層分級的能源互聯(lián)網(wǎng)總體架構，大致分為以下四個(gè)層面：
- 能源“局域網(wǎng)”
對應目前電網(wǎng)架構中的用戶(hù)側，如在微網(wǎng)或智能小區的內部，實(shí)現多種能源形式的轉化和分享。例如里夫金提到未來(lái)理想的能源互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景“在即將到來(lái)的時(shí)代，我們將需要創(chuàng )建一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)，讓億萬(wàn)人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠(chǎng)里生產(chǎn)綠色可再生能源。多余的能源則可以與他人分享，就像我們現在在網(wǎng)絡(luò )上分享信息一樣”。這是典型的在需求側實(shí)現能量的分享。
- 能源“廣域網(wǎng)”
對應目前電網(wǎng)架構中的配電網(wǎng)，在微網(wǎng)或者分布式能源等能量自治單元基礎之上實(shí)現之間的能量交換與路由。與美國FREEDM項目類(lèi)似，在配網(wǎng)層面上實(shí)現可再生能源接入、儲能已經(jīng)負荷的“即插即用”。
- 能源“主干網(wǎng)”
對應目前電網(wǎng)架構中的輸電網(wǎng)，把一個(gè)同步集中控制的大電網(wǎng)逐步轉變成一個(gè)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)連接區域交流電網(wǎng)，或者采用直流背靠背技術(shù)，將現有集中統一的交流大電網(wǎng)進(jìn)行分隔，避免由于無(wú)法實(shí)現動(dòng)態(tài)靈活的供需平衡而引發(fā)和傳播安全穩定性問(wèn)題。
- 全球能源互聯(lián)網(wǎng)
全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構想由國家電網(wǎng)公司提出，是一個(gè)面向未來(lái)的能源基礎設施藍圖。借鑒互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現國際乃至洲際互聯(lián)，能源互聯(lián)網(wǎng)也可以實(shí)現全球聯(lián)網(wǎng)。由于互聯(lián)的電網(wǎng)分屬于不同的地區、國家和運營(yíng)商，對能源互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放性和標準化的要求比較高。沒(méi)有一個(gè)簡(jiǎn)潔、有效、易行的全球統一的能源互聯(lián)標準，全球能源互聯(lián)網(wǎng)就無(wú)法實(shí)現。
能源互聯(lián)網(wǎng)的標準體系共分為4層：
第1層是能源互聯(lián)網(wǎng)通用基礎標準
第2層能源互聯(lián)網(wǎng)的公共支撐性標準
包括術(shù)語(yǔ)與縮略語(yǔ)、方法學(xué)、用例分析、概念模型、體系架構和技術(shù)指導原則等等。
第3層是能源互聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)業(yè)基礎標準
這是各專(zhuān)業(yè)的共性要求。可以分為八個(gè)專(zhuān)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(chǎng)和技術(shù)支持系統。八個(gè)專(zhuān)業(yè)是目前的分法，以后不排除增加新的專(zhuān)業(yè)，或者在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域增加新的個(gè)性標準。
第4層是針對各專(zhuān)業(yè)的個(gè)性標準
這樣，通過(guò)將通用基礎標準、公共支撐性標準和專(zhuān)業(yè)基礎標準提取出來(lái)，既可以避免重復和不一致，也能使個(gè)性標準的專(zhuān)業(yè)針對性很強。
標準化工作是能源行業(yè)的重要基礎，標準化工作是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、提高產(chǎn)品質(zhì)量、工程質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)國民經(jīng)濟和社會(huì )健康發(fā)展的重要技術(shù)基礎。從技術(shù)發(fā)展角度，互聯(lián)網(wǎng)的成功經(jīng)驗顯示，標準的引領(lǐng)作用顯得非常重要。因此能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也應該走標準引領(lǐng)進(jìn)而推動(dòng)市場(chǎng)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(kāi)放性是能源互聯(lián)網(wǎng)區別于以往智能電網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵，要實(shí)現類(lèi)似互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放對等廣泛互聯(lián)，在能源互聯(lián)網(wǎng)標準體系中開(kāi)放的接口定義和互操作模型框架必不可少。互聯(lián)網(wǎng)的標準模型協(xié)議的主要特點(diǎn)是開(kāi)放、簡(jiǎn)潔、易行，才導致了大規模應用和迅速發(fā)展。如TCP/IP協(xié)議等奠定了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎，廣域互聯(lián)規避了局域網(wǎng)信息交換底層復雜協(xié)議和機制，與局域網(wǎng)協(xié)議有本質(zhì)的不同，因此才能形成大規模的互聯(lián)發(fā)展。
要實(shí)現能源互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)放式的組網(wǎng)，相關(guān)單元如風(fēng)、光、儲、負荷、能量交換與路由裝置等要實(shí)現“即插即用”，必須滿(mǎn)足相應的互操作模型。不但信息模型與交換技術(shù)是必須的，相應的能量傳輸、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(kāi)放對等方式實(shí)現廣泛互聯(lián)的基礎。雖然不同層級互聯(lián)的對象不同，其相應的組網(wǎng)與互操作模型應該是一致的。
2.3 能源互聯(lián)網(wǎng)建模、仿真與分析技術(shù)
基于現有的電網(wǎng)仿真環(huán)境，結合信息物理融合仿真技術(shù)，將信息和能源基礎設施仿真緊密結合，開(kāi)發(fā)適合能源互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的軟硬件結合的仿真和開(kāi)發(fā)環(huán)境，為能源互聯(lián)網(wǎng)研究與發(fā)展奠定基礎。
開(kāi)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(kāi)發(fā)相應的仿真模型。
實(shí)現能源局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和主干網(wǎng)的聯(lián)合仿真
與互聯(lián)網(wǎng)類(lèi)似，能源互聯(lián)網(wǎng)在局域、廣域和主干網(wǎng)的特點(diǎn)不同，相應的實(shí)現和管理方式也有本質(zhì)的不同，能量在局域側重多種形式的快速轉化，在廣域傳輸側重系統的開(kāi)放性、可擴展性和標準協(xié)議的簡(jiǎn)約，在主干網(wǎng)強調大電網(wǎng)的異步自治解耦互聯(lián)。而聯(lián)合仿真意味著(zhù)將現有的電網(wǎng)暫態(tài)和穩態(tài)仿真分析與計算機網(wǎng)絡(luò )仿真技術(shù)相結合，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)系的分析結果。
實(shí)現分散協(xié)同的能量路由調度、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(diǎn)，強化可再生能源發(fā)電系統和電網(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(gè)電網(wǎng)的收益。其次，在能源互聯(lián)網(wǎng)系統中，傳統電網(wǎng)用戶(hù)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(wú)障礙地傳輸給電網(wǎng)，并獲取相應的回報。通過(guò)電力生產(chǎn)控制、通訊技術(shù)和能源存儲裝置的協(xié)調工作，能源互聯(lián)網(wǎng)系統可以實(shí)現可靠的雙向電力傳輸，同時(shí)為普通和工業(yè)用戶(hù)提供高質(zhì)量的電力供應。
另外，能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)要求能源互聯(lián)網(wǎng)各分布子系統可以自動(dòng)實(shí)現孤島運行與并網(wǎng)運行之間的平滑切換，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的中樞系統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。傳統的能量管理系統在消納大規模可再生能源發(fā)電方面遇到瓶頸，需要在能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎上實(shí)現一個(gè)能源信息實(shí)時(shí)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。
基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數據分析等先進(jìn)通信信息技術(shù)的支撐，主要包括電能信息采集控制系統、電能質(zhì)量監測分析系統、電網(wǎng)能量管理系統、用戶(hù)側能量管理系統等多個(gè)子系統。例如負荷信息不全和參數不準一直是電力系統仿真分析和能量管理的重要問(wèn)題，能源互聯(lián)網(wǎng)與信息基礎設施緊密結合，可以為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的收集和處理海量負荷信息提供最強有力的技術(shù)支撐，同時(shí)提供智能信息處理和決策支持能力，實(shí)現電源和負荷的協(xié)調控制、電能質(zhì)量控制以及其他高級能量管理功能和應用。如能夠根據能源需求、市場(chǎng)信息和運行約束等條件實(shí)時(shí)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(guò)延遲對彈性負荷的需求響應確保關(guān)鍵負荷的優(yōu)質(zhì)電力保證；對設備和負荷進(jìn)行靈活調度確保系統的最優(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(shí)施裝置，在實(shí)際應用中執行智能管理系統的調控指令，包括能源的高效傳輸裝置、低損耗轉換裝置、高效能源自由路由裝置等。通過(guò)這些裝置實(shí)現能源遠距離、高功率、低消耗的傳輸和調配，完成不同地區上傳能源的全網(wǎng)優(yōu)化分配，實(shí)現不同地區用能需求的全網(wǎng)調配。優(yōu)化的能源路由方式與低功耗能量傳輸裝置的結合是實(shí)現能源互聯(lián)互通，共享能源生產(chǎn)與分配的核心環(huán)節。
能源互聯(lián)網(wǎng)從根本上是對能源流的精細化管理控制，改變傳統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、負荷或儲能容量等進(jìn)行分組，構成能源子網(wǎng)，分區域、分層次的實(shí)現能源的管理控制。因此，可以友好接入到當前電網(wǎng)中的能源路由器，完成區域能源的管理控制，對實(shí)現覆蓋于當前電網(wǎng)上的能源互聯(lián)網(wǎng)是核心的設備。任何不穩定的能源接入（例如風(fēng)能）都需要一個(gè)優(yōu)秀的能源路由器。通過(guò)能源路由器可以管控能源網(wǎng)內的能源流，能源路由器提供多種接口對應多種能源流類(lèi)型的接入和輸出，可以提供對不同結構為電網(wǎng)的管理，實(shí)現多層次能源網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)發(fā)式管理控制。
能源路由器是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現的核心，比信息路由要復雜很多，是智能變壓器的進(jìn)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上實(shí)現能源的對等互聯(lián)、緩存、交換和路由。能源路由器可以根據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)量監督與認證體系
當前基礎設施部署廣泛，已投入高額成本，且技術(shù)為人們所熟知，徹底更換現有基礎設施的激進(jìn)作法不現實(shí)。但照搬互聯(lián)網(wǎng)架構到能源領(lǐng)域的問(wèn)題之一是安全性，現有互聯(lián)網(wǎng)架構的最大問(wèn)題是發(fā)展之初沒(méi)有做好安全防護方面的頂層設計，導致大規模發(fā)展后互聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題成為制約因素。比如傳統網(wǎng)絡(luò )強調機器的連接，而現在互聯(lián)網(wǎng)是以?xún)热轂橹行模梃b內容中心架構、軟件定義架構，可以更好地解決互聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題。因此要在能源互聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現信息流支撐能源流的安全防護和管理，可以借鑒未來(lái)網(wǎng)絡(luò )體系架構研究的最新成果，從源頭上避免安全方面的問(wèn)題。
能源互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放并不意味著(zhù)沒(méi)有監管，相反能源互聯(lián)網(wǎng)由于其對安全可靠性要求更高，而需要加強監管和質(zhì)量保障。需要通過(guò)調查研究相關(guān)領(lǐng)域的質(zhì)量監督和認證體系，嘗試建立能源互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的相關(guān)體系架構，其中包括能源互聯(lián)網(wǎng)建設、組網(wǎng)、實(shí)施、運行、服務(wù)、運營(yíng)等多個(gè)階段相關(guān)的監督和認證體系。
2.6 能源互聯(lián)網(wǎng)量測、評價(jià)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(jià)體系是必不可少的。這包括對能源互聯(lián)網(wǎng)量測體系架構與一般要求、測量數據傳輸接口與管理規范、測量組件接入能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)要求等等內容。
能源互聯(lián)網(wǎng)的評價(jià)指標體系將涉及多個(gè)維度：從基礎設施到上層業(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(cháng)性等等，都需要仔細梳理，形成對實(shí)踐具有指導意義的評價(jià)體系。
能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)涉及儲能、電力電子、數據中心等，許多技術(shù)仍然處于產(chǎn)業(yè)化前期，尚不具備大規模推廣的市場(chǎng)前景。能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的經(jīng)濟可行性如何是一個(gè)被廣泛關(guān)注的問(wèn)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)作為整體架構的技術(shù)經(jīng)濟分析，進(jìn)行具體研究和詳細核算。
