一、能源互联网的概念内涵

能源互联网最早由美国北卡罗来纳州立大学的黄勤（Alex Q.Huang）教授于2004年提出，在《经济学人》（The Economist）发表了题为“Bulding the Energy Internet”的论文，并主持开发了“未来可再生电能传输及管理系统”（The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management System，FREEDM系统）。[8]杰里米·里夫金（2011）发展并推广了这一概念：“能源互联网是把互联网技术与可再生能源相结合，在能源采集、配送和利用上从传统的集中式变为智能化的分散式，从而将全球的电网变成能源共享网络。”他还指出能源互联网较之传统能源体系的主要特点，即化石能源向可再生能源转变，集中式向分布式转变，封闭向开放共享转变。能源互联网的发展使命是追求更高比例的可再生能源和分布式能源，推动全球能源转型。

尽管不同国家和地区对能源互联网定义不一，但形成了基本的共识：能源互联网通过能源系统与互联网、信息通信技术的深度融合，在运行模式上采用区域自治和骨干管控相结合的方式，通过节能和接纳分布式可再生能源实现电网最优平衡与可持续发展；实现能源和信息的双向通信，信息流支撑能源调度，能源流引导用户决策，最大限度地利用可再生能源。能源互联网将授权全社会参与可再生能源的生产和利用，用户从单纯消费者变为“产消一体者”。

能源互联网也被称为“智慧能源系统”，能够实现智能电力、热能和天然气电网间的协同作用，为每个单独的能源部门以及整个能源系统提供最佳运行方案。[9]这样的能源系统代表了从单一部门思维到未来可持续能源系统综合设计的范式转变，更加可行，可以将当前能源系统转变为可再生和可持续的能源系统。能源互联网通过引入激进的技术变革，包括电动汽车、热泵、储能，将高份额的间歇性可再生能源整合到能源系统和脱碳部门，如供暖、制冷、工业和交通部门。

“能源互联网”概念在中国得到进一步发展。2014年，习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上明确提出“四个革命、一个合作”的重大能源战略思想。[10]刘振亚（2015）提出构建“全球能源互联网”，其实质是“特高压电网+智能电网+清洁能源”的全球互联坚强智能电网，是清洁能源在全球范围大规模开发、配置、利用的基础平台。刘振亚认为构建能源互联网需要实现“两个替代”，一是在能源供应端实现以清洁能源对化石能源的替代；二是在能源消费侧实现电能替代，即大幅度提升电力在能源终端的应用比例。[11]

能源互联网是一个能源系统和互联网、物联网、大数据、云计算以及可再生能源技术融合形成的复杂系统。从构成要素来看，能源互联网可分为三个层级：物理层、信息层和运营层。以物理层构成网络基础设施，实现多能源跨界互联，促进新能源消纳，创造新价值；以信息层构成高度融合的信息物理系统载体，实现新价值；运营层上多方利益均衡发展，追求经济、环境和社会效益最大化的商业模式，分配新价值（孙宏斌等，2015）。从覆盖范围来看，能源互联网从高到低由四个层级组成：跨国/洲际层、国家层、地区/城市层和用户层（张小平、李佳宁、付灏，2016），见表0-2。

分布式可再生能源技术与物联网、互联网等现代信息通信技术的快速发展是能源互联网兴起的基础；公众对太阳能、电动汽车等低碳环保产品的市场需求是能源互联网发展的根本动力。能源互联网最终目标是建立分布式可再生能源体系，大大小小的组织，如家庭住户，都可以利用可再生能源。例如，“产消一体者”装个光伏发电站，其所发电力可以自用，也可以参与到能源市场中，实现能源就近消纳。在这些环节中，电动汽车的储能电池可以根据电力价格实时变动所传导的供应和需求信息进行充放电，从而发挥能源互联网电力调节作用。因为可再生能源发电具有极强的波动性，而用能需求也存在很大波动，需要实时信息实现“移峰填谷”。