EI到EI2的进阶：信息技术在能源互联网实践中的应用

■ 文 /孟 坤 郝悍勇

2016年以来，AlphaGo系列人工智能技术的突破性成就带给了人们对未来智能社会的美好憧憬。在此背景下，利用信息技术对传统行业升级改造已成为近年来众多行业的重点发展趋势，能源互联网（Energy Internet，EI）就是其中的典型代表。

EI到EI2

能源互联网旨在构建一种能源基础设施，满足多样化、定制化的能源供给-消费需求，适应新经济模式的发展需求，为构建低碳、经济的社会提供能源保障。美国经济趋势基金会会长、《第三次工业革命》作者杰里米•里夫金（Jeremy Rifkin）描述，“能源互联网是数以亿计的人们在家、办公室、工厂里所生产绿色能源的分享载体，是形成零边际成本社会的能源基础设施。”然而，由于能源互联网必然受到能源技术和信息技术发展水平的制约，当前能源基础设施还处在能源互联网示范应用与传统能源体系并存的阶段。传统能源生态在相关技术的支撑下逐步升级改造，越来越多的绿色能源被传统能源体系所消纳，

传统能源体系到能源互联网的发展路径更多的信息技术手段增加了其运营灵活性；以绿色能源兼容和智慧化能源消费为特点的能源互联网示范应用越来越多地得到了认可，其示范范围逐步扩展。可以预见，在相关技术的持续作用下，能源互联网必然会融合传统能源体系，逐步达到未来能源基础设施的历史使命要求，形成更具智慧的能源互联网（Energy Intelligent Internet，EI2）。

信息技术支撑能源互联网发展

作为未来能源基础设施，能源互联网与传统能源体系一样应能够支撑能源生产、传输、消费全过程，相关信息技术不仅需要支撑各阶段业务开展，还应具备使能源基础设施平台化、智能化的能力。

●电子通信技术

通信技术在进入数字时代之后，通信载体、通信带宽和通信内容等各方面经历了跨越式发展，是支撑产业信息化改造的支撑技术。在能源互联网实践中，一般综合采用多种通信技术保证业务信息高效、安全，涉及的通信技术包括光网络通信技术、蜂窝网络通信技术、窄带通信技术、电力线载波通信技术等。

光网络是实现能源专网（如国家电网信息通信网络）信息通信的主要手段，承载生产调度、安全保障、数据传输等业务形态，要求通信带宽应在万兆字节（GB）以上，并要求采用异构冗余部署保证其可靠性与安全性。蜂窝网络通信技术是主要的无线通信手段之一，能够在未架设有线网络的生产环境下满足通信需求，但由于多租用独立通信公司的资源存在数据安全隐患，需采用较为严格的数据安全保障机制，如加密技术、认证技术等。窄带通信技术是近年为适应物联网需要而研发的技术，是通信公司使用授权频谱的带间资源所提供的用于传输较小数据量的通信技术，具有低功耗、廉价的优势，该技术可以用于监控传感设备之间进行数据传输，如能源设备状态信息等。电力线载波通信技术是电力能源网络所独有的通信技术，利用电力线实现数据的传输，在对电力计量设备的数据采集中被广泛应用。此外，卫星通信技术、无线传感网络技术及激光通信技术也应密切关注。

●电力电子技术

电力电子技术是实现电力能源使用和控制的关键技术，在电力能源网络中被广泛应用，涉及电力变压器、逆变器、断路器、继电器等几乎所有电力设备。由于当前能源互联网应用示范是以电力能源为主要形式，电力电子技术成为构建核心器件的支撑技术。针对能源互联网场景，能源路由器（或能源交换设备）是当前研究的重点，也是能源互联网快速扩张的关键，但仍未见广泛应用的产品。从功能设计看，能源路由器功能在于实现能源流的有向控制，与互联网中的路由器功能类似，应能够根据指令（或自主判断）控制能源流的流向与流量。从功能模块看，能源路由器应包括能源调节与控制模块、通信模块、储能模块等。

●（移动）互联网技术

互联网技术已成为当前主要信息基础设施，承载着越来越多的应用，尤其是随着近年来智能手机的普及，各行各业都依托互联网开发服务其生产、推广的应用。在能源产业中，在线查看能源消费、实现能源缴费、远程控制能源设备等互联网应用如雨后春笋般涌现。随着能源互联网示范应用的逐步推广，基于互联网的能源交易平台也正走入我们的视野，如用户可以查看能源网络中的可再生能源比例与数量、在线竞拍能源产品等。相信在不久的将来，互联网将成为数以亿计用户参与能源互联网运营的主要入口，并且随着信息技术的发展，能源互联网必将与互联网深度融合，最终形成支撑人类社会发展的一体化基础设施平台。

●云计算技术

云计算技术实现了信息资源的极大融合，可以为各类业务开展按需提供资源组合，为业务智能化提供信息资源保证。能源互联网的运营涉及各类数据存取、策略计算、业务规划等，对具有可扩展性的信息资源有巨大需求，而且对资源类别、部署、配置等存在各种定制化的要求。因此，云计算在能源互联网和传统能源体系中都有着广泛应用。通过搭建或租赁云计算平台，可为多个运营部门快速搭建其业务系统，降低对硬件资源的购置和维护成本。更重要的是，针对日益增长的大数据业务需求，基于云计算资源构建的具有行业特色的数据资源、定制开发平台资源和分析软件资源，为能源互联网的发展奠定了信息资源平台基础。

●物联网技术

物联网技术旨在实现物理场景的信息连接，是实现业务场景智能化控制与协同的关键技术。物理场景（设备）的差异性是物联网技术实现和发挥作用的难点，导致缺乏具有普适性的解决方案，如能源生产环境直接制约着传感设备的选择，物理条件直接影响通信技术的备选范围。传感器技术的发展已经极大地推动了物联网技术在能源互联网中的应用，智能电网中的相关研究成果已较好地移植到了能源互联网场景。通信技术的进步同样促进了物联网技术的广泛应用，抗干扰、容延迟、强纠错通信技术的成果已逐步被用到了恶劣条件能源生产、传输阶段的信息采集和智能控制，为系统的智能化程度提升提供了强有力的保障。

●大数据技术

大数据技术是向数据求智慧的一系列技术的集合，包含应对各类型数据采集、处理、分析的计算机平台技术，也包括挖掘数据价值的各种数据模型、算法以及工具。能源互联网旨在为最广泛的用户提供能源共享平台，需要对用户需求、运营场景、网络运营态势等知识精准把握，大数据技术在该领域具有广泛应用实践与应用前景，是能源互联网实现智慧化的核心技术。针对能源互联网场景下数据类型多、数据分布广等特点，较多成果设计了具有针对性的大数据采集和处理系统；针对业务智能需求，以精准能源需求预测为例，已有相当多的研究成果根据用户历史用能数据、实时环境数据、社会事件数据、能源质量数据等给出了预测模型。

●区块链技术

区块链技术是比特币的底层支撑技术，是采用最简洁数据存储模式（链表模式）、最直观数据一致性保障机制（投票机制）构造的去中心、分布式、安全（采用加密和Hash值技术）的数据存取架构，提供了一种高效的信用保障体系，在金融、数字货币、版权保护等领域具有广泛应用，被认为是重塑当前互联网生态的革命性技术。能源互联网作为典型的分布式共享平台，接入、交易以及利益分配等各项事务的开展都需要强有力的信用保障。因此，区块链技术很自然地被引入能源互联网应用中，一方面为用户构建P2P的能源交易平台，另一方面用来构建利益结算工具。然而，由于已有区块链技术主要被用来保障高可信度，其性能相对较低（如比特币约10分钟确认一个数据区块），难以支撑能源互联网场景下高并发、近实时交易业务的开展。因此，有关新型区块链架构的设计与实现是该方面关注的热点。

●其他信息技术

作为一个复杂的信息融合巨系统，能源互联网的高效运行还依赖更多信息技术的支撑，如信息安全技术、智能控制技术、系统管理技术等。虽然这些技术在当前能源互联网实践应用中以借鉴或使用已有成熟技术为主，但随着相关技术的持续发展和改进，也需要我们持续关注，其中，尤其需要关注能从根本上保证安全的量子保密通信技术、有助于形成共享生态的激励合作机制设计技术等。