「摘要」

能源革命與“互聯(lián)網(wǎng)+”的深度融合必將催生能源互聯(lián)網(wǎng)，掀起第三次工業(yè)革命的高潮。 應(yīng)該從能源新技術(shù)、能源新形式、能源新業(yè)態(tài)、能源新制度入手，以能源互聯(lián)網(wǎng)為依托，全面推進(jìn)能源革命，開啟智慧能源的全新時(shí)代。

作者：

劉建平，國家能源局發(fā)展規(guī)劃司；

楊健，河北大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院；

劉濤，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院；

陳錚，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院。

2012年黨的十八大提出能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略，2014年中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組又提出推動(dòng)能源消費(fèi)革命、能源供給革命、能源技術(shù)革命、能源體制革命和國際能源合作的戰(zhàn)略舉措。緊隨其后，2015年政府工作報(bào)告中正式推出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，6月24日的國務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過的《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)指導(dǎo)意見》，明確提出促進(jìn)智慧能源等11個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展目標(biāo)任務(wù)及具體支持措施。從國家的一系列舉措來看，能源革命與“互聯(lián)網(wǎng)+”兩大戰(zhàn)略舉措，貌似偶遇實(shí)為必然。兩者的深度融合，必然催生能源互聯(lián)網(wǎng)，對我國推進(jìn)能源革命、搶占第三次工業(yè)革命制高點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興提供堅(jiān)實(shí)的能源安全保障，均具有現(xiàn)實(shí)而深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

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能源互聯(lián)網(wǎng)誕生的時(shí)代背景

以計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，使得網(wǎng)絡(luò)“連接一切”成為可能，并且成為迫切要求；人類社會(huì)在經(jīng)歷了柴薪時(shí)代、煤炭時(shí)代和油氣時(shí)代后，正在逐漸步入可再生能源時(shí)代，新一輪能源革命蓄勢待發(fā)?；ヂ?lián)網(wǎng)與能源革命的歷史性相遇與碰撞，必將深度融合并催生能源互聯(lián)網(wǎng)，從而加速新一輪能源革命并推動(dòng)第三次工業(yè)革命的進(jìn)程。

1.1信息技術(shù)突飛猛進(jìn)

信息技術(shù)是管理和處理信息所采用的各種技術(shù)的總稱，其發(fā)展至今歷經(jīng)五次革命：第一次是語言，使人類獲得了進(jìn)行思想交流和信息傳播不可缺少的工具；第二次是文字，使人類對信息的保存和傳播取得重大突破，較大地超越了時(shí)間和地域的局限；第三次是印刷，使書籍、報(bào)刊成為快速高效的信息儲(chǔ)存和傳播媒體；第四次是通訊，包括電話、廣播、電視等，使人類信息傳播進(jìn)入光速時(shí)代；第五次是計(jì)算機(jī)，其與現(xiàn)代通信技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，形成覆蓋全球的信息互聯(lián)網(wǎng)。1969年美國第一個(gè)軍事目的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARPANET聯(lián)網(wǎng)，1983年又出現(xiàn)了基于IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)NFSNET，1989年World Wide Web（基于超文本協(xié)議）誕生，1991年第一個(gè)連接互聯(lián)網(wǎng)的友好接口問世，標(biāo)志著局域網(wǎng)的建立。隨后，互聯(lián)網(wǎng)迅速向全球普及并商業(yè)化，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加，以及眾多企業(yè)商家的參與，使互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模急劇擴(kuò)大，信息量也成倍增加，更刺激了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的發(fā)展。

進(jìn)入新世紀(jì)以來，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)，與其他各種新技術(shù)相互關(guān)聯(lián)、共同發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已成為重要的公共基礎(chǔ)設(shè)施，融入到生產(chǎn)和生活的方方面面，并迅速將全球帶進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)商業(yè)價(jià)值也隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的增加而呈幾何數(shù)級(jí)增長。同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在自身的發(fā)展和升級(jí)中，不斷突破自身的產(chǎn)業(yè)邊界，向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)延伸滲透，通過聯(lián)接與共享，最大程度激發(fā)和激活了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)造力和創(chuàng)新力，如金融、商業(yè)、教育、交通、制造等領(lǐng)域正在發(fā)生重大變革。近年來，有線和無線網(wǎng)絡(luò)速度大幅提高，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷涌現(xiàn)，人與人、人與物、物與物都逐步聯(lián)接成網(wǎng)，各種數(shù)據(jù)也逐步打通共享，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其思想正潛移默化地滲透到社會(huì)的每個(gè)角落，深刻改變著人類生產(chǎn)生活方式。

1.2 能源革命蓄勢待發(fā)

能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)命脈，也是影響國家安全的重要因素?？v觀各國的發(fā)展歷程，經(jīng)濟(jì)增長必須以能源供應(yīng)為保障，人類歷史上的兩次工業(yè)革命，更都是由當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)與能源更替相結(jié)合所掀起：“蒸汽機(jī)+煤炭”替代“人工+柴薪”開啟了第一次工業(yè)革命；“內(nèi)燃機(jī)+石油”替代“蒸汽機(jī)+煤炭”引發(fā)了第二次工業(yè)革命。工業(yè)革命的歷史進(jìn)程，清晰記錄了先進(jìn)技術(shù)對能源革命，進(jìn)而對工業(yè)革命的巨大推動(dòng)力，同時(shí)也反應(yīng)了能源革命及與其伴隨的工業(yè)革命對社會(huì)生產(chǎn)力提升、經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型和生活方式轉(zhuǎn)變的巨大作用。

世界兩百余年來的工業(yè)化發(fā)展，建立在以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)上，導(dǎo)致資源加速匱乏和環(huán)境急劇污染，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和能源的關(guān)系日趨緊張，已將我們推到了石油世紀(jì)和第二次工業(yè)革命時(shí)代的最后階段。種種令人難以接受的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)，迫使我們必須主動(dòng)、迅速地過渡到一個(gè)全新的能源體制和工業(yè)模式，否則人類文明就有消逝湮滅的危險(xiǎn)。當(dāng)前，新一輪能源革命及其對應(yīng)的第三次工業(yè)革命已經(jīng)蓄勢待發(fā)，以信息新技術(shù)和新能源技術(shù)引領(lǐng)，并與生物電子、3D打印、智能機(jī)器人、納米材料等新技術(shù)相融合，相互關(guān)聯(lián)、交織共進(jìn)，正在對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全方位升級(jí)改造。

綠色能源革命自新世紀(jì)以來，逐步在西方發(fā)達(dá)國家上升為國家戰(zhàn)略。德國以實(shí)現(xiàn)減少能源消耗總量為目標(biāo)的“能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃”已取得重要進(jìn)展，并計(jì)劃于2050年將再生能源發(fā)電比率提高到80%；美國成功開發(fā)了價(jià)格僅相當(dāng)于傳統(tǒng)天然氣1/3的頁巖氣，大大加快了對傳統(tǒng)能源的替代進(jìn)程；日本在2011年福島核電站事故后，加快了可燃冰開采技術(shù)研發(fā)，同時(shí)將可再生能源的開發(fā)利用作為能源發(fā)展首要目標(biāo)。中國作為世界頭號(hào)能源消費(fèi)國，單位GDP能耗是世界平均水平的2.4倍，同時(shí)能源供應(yīng)任務(wù)持續(xù)艱巨、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不盡合理、能源利用方式粗放低效、環(huán)境污染及溫室氣體減排壓力巨大。2012年的黨的“十八大”報(bào)告正式提出要推動(dòng)能源革命；2014年的中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第6次會(huì)議強(qiáng)調(diào)，保障國家能源安全，必須推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，從而有效解決當(dāng)前能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾以及能源安全問題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)與資源環(huán)境協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。

1.3 能源互聯(lián)網(wǎng)呼之欲出

“互聯(lián)網(wǎng)+”，就是充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)要素配置中的優(yōu)化和集成作用，將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域之中，提升實(shí)體經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)造力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)支撐和實(shí)現(xiàn)工具的經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形態(tài)。近年來，互聯(lián)網(wǎng)在其產(chǎn)業(yè)邊界不斷延伸、產(chǎn)業(yè)形式不斷演化的進(jìn)程中，開始擔(dān)負(fù)起帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的使命，在影響甚至重構(gòu)各大傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，正在向作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展基礎(chǔ)的能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全方位滲透。能源作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，擁有龐大的基礎(chǔ)設(shè)施、傳統(tǒng)的組織體系、專業(yè)的技術(shù)要求，電力油氣等物理管網(wǎng)具有天然的互聯(lián)網(wǎng)初級(jí)形態(tài)。為了適應(yīng)能源革命的要求，加速推動(dòng)第三次工業(yè)革命，能源產(chǎn)業(yè)必須主動(dòng)推進(jìn)能源技術(shù)與其他領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的融合，尤其需要借力互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及思想，將其創(chuàng)新成果融入本產(chǎn)業(yè)，突破發(fā)展瓶頸，重塑能源的消費(fèi)、供給、技術(shù)與制度。

互聯(lián)網(wǎng)與能源兩大產(chǎn)業(yè)，既著眼于各自升級(jí)的需求，也順應(yīng)著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢，天然具有相互融合的可能與必要。兩大產(chǎn)業(yè)結(jié)合各自優(yōu)勢和特點(diǎn)的深度融合，將共同完成向更高層次的蛻變，形成具有深遠(yuǎn)影響的全新業(yè)態(tài)——能源互聯(lián)網(wǎng)，并以此推動(dòng)能源革命，進(jìn)而開啟和完成第三次工業(yè)革命。

互聯(lián)網(wǎng)與能源融合之所以是能源互聯(lián)網(wǎng)，而不是互聯(lián)網(wǎng)能源，是因?yàn)槟茉串a(chǎn)業(yè)作為人類社會(huì)與國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)與命脈，具有更加至關(guān)重要的地位，能源革命也具有更加深遠(yuǎn)重大的意義?；ヂ?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為一種在基礎(chǔ)和命脈之上衍生而出的輕資產(chǎn)，難以全面駕馭厚重的能源產(chǎn)業(yè)，其在與能源產(chǎn)業(yè)的共生同進(jìn)中，必然只有以能源產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)。如果說互聯(lián)網(wǎng)是高飛之翼，能源則是根本之力。當(dāng)前，尤其需要借力互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及思想，綜合利用IPv6、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)思想，賦予能源信息數(shù)據(jù)屬性，改造能源物理網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，優(yōu)化能源傳統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，全面提高能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力。

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能源互聯(lián)網(wǎng)的基本內(nèi)涵、外延拓展及功能特征

能源革命與“互聯(lián)網(wǎng)+”深度融合的產(chǎn)物——能源互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全方位滲透能源領(lǐng)域、能源產(chǎn)業(yè)主動(dòng)融合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)果，相比目前已開展的智能電網(wǎng)，具有更廣泛的內(nèi)涵與外延、更復(fù)雜的框架與構(gòu)件、更突出的功能與特征。

2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)的基本內(nèi)涵

2004年，英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志刊發(fā)了名為《Building the Energy Internet》的文章，是目前正式提出這一觀點(diǎn)的最早文獻(xiàn)。2008年，美國記者托馬斯·弗里德曼在其《世界又熱又平又?jǐn)D》一書中對能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了介紹，這是經(jīng)濟(jì)學(xué)層面對能源互聯(lián)網(wǎng)的最初探索。美國學(xué)者杰里米·里夫金在2011年出版的《第三次工業(yè)革命》一書中，認(rèn)為能源互聯(lián)網(wǎng)主要是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)廣域內(nèi)的電源、儲(chǔ)能設(shè)備與負(fù)荷的協(xié)調(diào)，最終目的是實(shí)現(xiàn)由集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用的轉(zhuǎn)變。國內(nèi)學(xué)者薛禹勝認(rèn)為，能源互聯(lián)網(wǎng)是由物理系統(tǒng)，即電網(wǎng)、氣網(wǎng)、熱力網(wǎng)、交通網(wǎng)等構(gòu)成的綜合能源網(wǎng)。余貽鑫認(rèn)為，能源互聯(lián)網(wǎng)和我們已論及的智能電網(wǎng)的基本理念是一致的，內(nèi)容也找不出原則性的不同。曹軍威則認(rèn)為，如果說電網(wǎng)智能化還是在傳統(tǒng)電網(wǎng)架構(gòu)上通過信息化和智能化的手段，解決設(shè)備利用率、安全可靠性、電能質(zhì)量以及可再生能源接入等問題，能源互聯(lián)網(wǎng)的根本不同在于采用互聯(lián)網(wǎng)理念、方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)本身的重大變革，使得能量的開放互聯(lián)與交換分享可以跟互聯(lián)網(wǎng)信息分享一樣便捷。

通過與智能電網(wǎng)的比較，可以更好地把握能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵。能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)在自愈、消費(fèi)者積極參與、系統(tǒng)運(yùn)行效率最優(yōu)化、容納多種發(fā)電形式以及儲(chǔ)能等新技術(shù)、新業(yè)態(tài)等方面比較相似。然而，智能電網(wǎng)只涉及信息與電力系統(tǒng)，能源互聯(lián)網(wǎng)還涵蓋了交通系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)等等；智能電網(wǎng)只涉及電能傳輸與利用形式，能源互聯(lián)網(wǎng)還包括熱能、化學(xué)能等多種形式的傳輸、轉(zhuǎn)化、使用；智能電網(wǎng)一般不涉及大規(guī)模輸電網(wǎng)，主要是基于配電網(wǎng)、分布式、用戶側(cè)，實(shí)施電力系統(tǒng)的智能化管理和運(yùn)行，能源互聯(lián)網(wǎng)采用互聯(lián)網(wǎng)理念、方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)本身的重大變革，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、消費(fèi)、傳輸?shù)木C合分析、協(xié)調(diào)。因此，能源互聯(lián)網(wǎng)屬于上層大范圍的概念，包括內(nèi)部和外部的互聯(lián)，而智能電網(wǎng)是屬于大框架下的下層概念，是電力閉環(huán)里的互聯(lián)。能源互聯(lián)網(wǎng)包括智能電網(wǎng)、更離不開智能電網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)為智能電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展提供了方向。

本文認(rèn)為，能源互聯(lián)網(wǎng)是信息網(wǎng)絡(luò)、能量網(wǎng)絡(luò)和能源網(wǎng)絡(luò)的高度整合，以電力網(wǎng)絡(luò)為樞紐平臺(tái)，以可再生能源和分布式能源接入為主要任務(wù)，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為實(shí)現(xiàn)工具，通過能源調(diào)節(jié)系統(tǒng)對可再生能源和分布式能源基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施廣域優(yōu)化協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)冷、熱、氣、水、電等多種能源形式優(yōu)化互補(bǔ)，提高能源使用效率，實(shí)現(xiàn)信息、能量和能源三者之間雙向流動(dòng)共享。

各發(fā)達(dá)國家基于各自的認(rèn)識(shí)，已經(jīng)分別對能源互聯(lián)網(wǎng)做出了自己的實(shí)踐探索。德國于2008年在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了E-Energy技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)計(jì)劃，成為能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐探索最早的國家，力圖充分利用信息和通訊技術(shù)，在整個(gè)能源供應(yīng)體系中實(shí)現(xiàn)數(shù)字化互聯(lián)及計(jì)算機(jī)控制和監(jiān)測，以解決未來以分布式能源供應(yīng)為主的電力系統(tǒng)面臨的新問題，從配網(wǎng)到循環(huán)電網(wǎng)打造一個(gè)全新的能源網(wǎng)絡(luò)。美國也于2008年建立了未來可再生能源傳輸與管理系統(tǒng)（FREEDM），希望將電力電子技術(shù)和信息技術(shù)引入電力系統(tǒng)，以分布對等的系統(tǒng)控制與交互，在未來配電網(wǎng)層面實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)，通過云計(jì)算和大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能分析。瑞士未來能源網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)景項(xiàng)目與能源互聯(lián)，側(cè)重于不同能源形式的融合，最終實(shí)現(xiàn)電能、熱能、化學(xué)能聯(lián)合輸送和使用。日本數(shù)字電網(wǎng)聯(lián)盟提出了基于“電力路由器”的能源互聯(lián)網(wǎng)，著重于發(fā)展數(shù)字電網(wǎng)體制，形成互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和能源網(wǎng)絡(luò)深度融合。

2.2能源互聯(lián)網(wǎng)的外延拓展

能源互聯(lián)網(wǎng)的外延不斷拓展，自然延伸到智慧城市、智慧交通、智慧制造、智慧建筑、智慧家居等多種領(lǐng)域。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠充分保障智慧城市。如通過物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心、地理空間監(jiān)測設(shè)備等信息技術(shù)和通信技術(shù)手段，感測、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，同時(shí)自動(dòng)設(shè)置最優(yōu)化的節(jié)能方案，綜合調(diào)節(jié)城市中各種能源消費(fèi)主體，對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)城市智慧管理和運(yùn)行，進(jìn)而為城市居民創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧發(fā)展、可持續(xù)運(yùn)營。

能源互聯(lián)網(wǎng)能夠有效保障智慧交通。如根據(jù)汽車物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，計(jì)算交通信號(hào)燈的最佳設(shè)置距離，以達(dá)到讓汽車少耗油的目的。電動(dòng)汽車是交通運(yùn)輸系統(tǒng)電氣化轉(zhuǎn)型的重要手段，作為一種分布式儲(chǔ)能設(shè)備，能源互聯(lián)網(wǎng)能夠?yàn)槠涮峁└鼮橥晟魄揖哂休^強(qiáng)通用性的基礎(chǔ)設(shè)施，使之能夠與電力系統(tǒng)更好地對接，從而優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)以及整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的低碳化水平。

能源互聯(lián)網(wǎng)還能以氣、風(fēng)、水、電、油等能源介質(zhì)為監(jiān)測對象，為企業(yè)建立一個(gè)能源管控平臺(tái)，對其生產(chǎn)用能進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、計(jì)算分析和集中調(diào)度管理，解決重點(diǎn)用能企業(yè)的能源監(jiān)測計(jì)量、用能控制及預(yù)測等問題，實(shí)現(xiàn)對能源的全方位監(jiān)控和管理，達(dá)到供需平衡和節(jié)能環(huán)保的智慧生產(chǎn)；能源互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)ㄖ飪?nèi)的電能、液體介質(zhì)能源、氣體介質(zhì)能源等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等，實(shí)現(xiàn)家居用能的精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)智能家居和建筑節(jié)能。

2.3 能源互聯(lián)網(wǎng)的功能特征

能源互聯(lián)網(wǎng)將使用先進(jìn)的傳感器、控制和軟件應(yīng)用系統(tǒng)，將能源生產(chǎn)端、能源傳輸端、能源消費(fèi)端的數(shù)以億計(jì)的設(shè)備、機(jī)器、系統(tǒng)連接起來，形成能源互聯(lián)網(wǎng)的“物聯(lián)基礎(chǔ)”，智能發(fā)電、用電、儲(chǔ)電設(shè)備最終都將接入網(wǎng)絡(luò)，借助信息流，形成自我對話。能源互聯(lián)網(wǎng)的框架多維交織，從主體看，能源互聯(lián)網(wǎng)有能源生產(chǎn)主體、能源消費(fèi)主體、能源傳輸主體，即傳統(tǒng)能源的生產(chǎn)方、使用方、調(diào)配輸送方。生產(chǎn)主體有一次能源、二次能源，有集中式能源、分布式能源，有化石能源與非化石能源。從客體看，能源互聯(lián)網(wǎng)借助信息網(wǎng)、能量網(wǎng)、能源網(wǎng)，生產(chǎn)和傳輸信息流、能量流、能源流。從組件層次看，能源互聯(lián)網(wǎng)包含了設(shè)施、技術(shù)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用、用戶、制度六大組件層。最基礎(chǔ)的設(shè)施組件層，包括能源生產(chǎn)、傳輸、儲(chǔ)存裝置和各種負(fù)載；其上是關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用層，包括能量接口、能量轉(zhuǎn)化、能量傳輸、能量存儲(chǔ)、能量平衡、能量安全等；接著是數(shù)據(jù)傳輸層，包括通信協(xié)議、接口標(biāo)準(zhǔn)、組網(wǎng)規(guī)約等；往上是應(yīng)用分析層，包括信息采集、能量調(diào)節(jié)、質(zhì)量監(jiān)測等；再往上是用戶參與層，包括能量使用、智能交互、數(shù)據(jù)應(yīng)用等；最上的是制度保障層，包括法規(guī)、政策、規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)的制定等。

能源互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)具有能源產(chǎn)業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的特征，集成信息流、能量流、能源流（物流），實(shí)現(xiàn)“三流合一”。信息流主要借助互聯(lián)網(wǎng)，能量流主要依靠電力網(wǎng)與熱能網(wǎng)，能源流借力于線下的油氣管網(wǎng)和傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸物流網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算，將能源與能量的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、輸送、使用等能源產(chǎn)業(yè)鏈的眾多節(jié)點(diǎn)互聯(lián)起來，能源互聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)信息流、能量流和能源流的自由接入、實(shí)時(shí)流動(dòng)、即時(shí)交換與動(dòng)態(tài)共享，智能生產(chǎn)、存儲(chǔ)、調(diào)配、消費(fèi)，達(dá)到信息網(wǎng)、能量網(wǎng)、能源網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”，在滿足清潔、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、持續(xù)的能源要求的前提下，形成一個(gè)以信息流通為最大優(yōu)勢，實(shí)時(shí)交流、即時(shí)反應(yīng)的信息網(wǎng)絡(luò)；以電為主、多能轉(zhuǎn)換的能量網(wǎng)絡(luò)；廣泛聯(lián)接、流通不息的能源網(wǎng)絡(luò)。

能源互聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)主體都是平等、自治的信息中心與能量、能源中心，自由上傳與獲取信息、能量與能源，自發(fā)地成為信息、能量與能源的制造者與享有者，原本孤立、靜止的信息、能量與能源打破了空間與時(shí)間的限制，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)暢通、實(shí)時(shí)流動(dòng)、人人參與、人人享有。同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)把供需結(jié)合為一體，把供給端與需求端匯聚在一個(gè)平臺(tái)上，既保證充分供給，又合理優(yōu)化需求，使供給和需求處在最佳平衡點(diǎn)上，各個(gè)節(jié)點(diǎn)既是能源生產(chǎn)者也是能源消費(fèi)者，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)消一體、效率最優(yōu)。

能源互聯(lián)網(wǎng)的功能具有以下六大特征：

分布性。煤炭、石油、天然氣、水電、核電、可再生能源等等各種能源品種，為了得到最大效率的使用，都需要建立生產(chǎn)、收集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和使用的網(wǎng)絡(luò)，這些能源網(wǎng)絡(luò)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)個(gè)局域網(wǎng)，分布范圍廣泛，規(guī)模大小不一，但從較大范圍看，都構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

互聯(lián)性。各種范圍的各個(gè)分布式能源網(wǎng)絡(luò)，并不能全部保證自給自足，需要相互聯(lián)接才能進(jìn)行能量交換，滿足能量供需平衡。能源互聯(lián)網(wǎng)除了滿足各類能源接入要求外，更主要是將分散的能源網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)能量交換，充分體現(xiàn)人人貢獻(xiàn)、人人享有的互聯(lián)網(wǎng)理念。

開放性。能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)完全開放自由的網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)、家庭、個(gè)人，生產(chǎn)、消費(fèi)、運(yùn)營，一次能源、二次能源，集中式能源、分布式能源，化石能源、非化石能源等等各類能源主體，只要符合能源互聯(lián)網(wǎng)接口標(biāo)準(zhǔn)，可以達(dá)到完全的即聯(lián)即用，就都可以隨時(shí)并網(wǎng)、隨時(shí)離網(wǎng)，自由享有能源互聯(lián)網(wǎng)的各種功能。

平等性。分布于能源產(chǎn)業(yè)鏈上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的各類能源主體，都不分等級(jí)，地位平等地接入能源互聯(lián)網(wǎng)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都同等重要，將打破以傳統(tǒng)特大、超大能源企業(yè)為中心的能源版圖，構(gòu)建大規(guī)模與分散并舉的能源格局，以此逐步去除能源產(chǎn)業(yè)的壟斷，以P2P眾籌的方式，實(shí)現(xiàn)人人平等的理念。

轉(zhuǎn)換性。在能源互聯(lián)網(wǎng)中，能量主體可在風(fēng)能、太陽能、電能、熱能、化學(xué)能、水能等等多種形式之間相互轉(zhuǎn)化，任意按使用需求變換為合適的形式；能源供應(yīng)方與消費(fèi)方的身份也能夠根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換；信息、能量與能源之間也能夠隨時(shí)轉(zhuǎn)換。

便利性。能源互聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)了簡約極致的機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)上的任何主體與客體、時(shí)間和空間都被打破，取消了能源集中統(tǒng)一再分別配送的過程等一切不必要的環(huán)節(jié)，充分實(shí)現(xiàn)了去中心化，生產(chǎn)和消費(fèi)的主體能夠直接點(diǎn)與點(diǎn)對接，隨時(shí)生產(chǎn)、隨時(shí)并網(wǎng)、隨時(shí)消費(fèi)、隨時(shí)轉(zhuǎn)換、隨時(shí)消費(fèi)。

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能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)思路、關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)施步驟

打造能源互聯(lián)網(wǎng)，是當(dāng)前能源革命的核心任務(wù)。推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，必須將其與能源革命有機(jī)結(jié)合，立足現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)、著眼未來目標(biāo)，厘清建設(shè)思路，突破關(guān)鍵技術(shù)，明確實(shí)施步驟，確保能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)效率與效果，兼顧近期與遠(yuǎn)期的功能實(shí)現(xiàn)。

3.1 能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)思路

能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)該從能源新技術(shù)、能源新形式、能源新業(yè)態(tài)、能源新制度四個(gè)方面著手，技術(shù)是基礎(chǔ)，形式和業(yè)態(tài)是自然延伸，制度是保障。在能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施路徑中，首先要解決的是能源技術(shù)問題，必須要以能源新技術(shù)的突破為基礎(chǔ)，才可能催生出能源新形式，也只有在能源新技術(shù)與新形式的結(jié)合發(fā)展進(jìn)程中，才會(huì)自然衍生出能源的新業(yè)態(tài)，逐步構(gòu)建和完善一系列能源新制度體系，保障能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)及其功能實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而加速能源革命的進(jìn)程。

開發(fā)能源新技術(shù)。首先要立足于能源的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、傳輸、調(diào)度和消費(fèi)等，大力開發(fā)能源新技術(shù)，如高密度大容量儲(chǔ)能技術(shù)、遠(yuǎn)距離無線輸能技術(shù)和分布式可再生能源并網(wǎng)技術(shù)等。其次要大力促進(jìn)能源技術(shù)與新一代信息技術(shù)、材料技術(shù)、生物技術(shù)等融合，積極發(fā)展能源大數(shù)據(jù)、能源云計(jì)算、能源網(wǎng)絡(luò)安全、能源物聯(lián)網(wǎng)等能源信息技術(shù)，人工光合、陶瓷電池等能源材料技術(shù)，以及微生物驅(qū)油、微生物產(chǎn)氣等能源生物技術(shù)。

創(chuàng)立能源新形式。主要分為傳統(tǒng)能源形式的新型利用、新興能源形式的推廣利用和未來能源形式的前瞻研發(fā)三大類。如煤炭高溫?zé)峤獾惹鍧嵃踩?；風(fēng)能、光伏、光熱等高效穩(wěn)定利用；可燃冰、頁巖油（氣）、氫，以及與石墨烯、多晶硅、釷、鈧等與新材料結(jié)合的能源新形式的推廣利用等。根據(jù)未來能源發(fā)展趨勢，還需要積極探索未來的能源新形式，爭取獲得革命性突破、產(chǎn)生顛覆性效果。

培育能源新業(yè)態(tài)。主要分為新型組織模式、新型商業(yè)模式、新型服務(wù)模式三大類。一是新型組織模式，如虛擬電廠等，每個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)的自治主體由能量管理系統(tǒng)監(jiān)督和控制，通過電腦運(yùn)算的操作規(guī)劃，就可以成為具有巨大發(fā)電潛力的虛擬電廠。二是新型商業(yè)模式，如開展基于光熱電化耦合系統(tǒng)的智慧能源城鎮(zhèn)（社區(qū)、園區(qū)）建設(shè)，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能源交易平臺(tái)、能源網(wǎng)絡(luò)金融等。三是新型服務(wù)模式，如能源網(wǎng)上一鍵自由按需購買及退貨，訂單式生產(chǎn)傳輸，基于大數(shù)據(jù)的用能咨詢、能效產(chǎn)品銷售、節(jié)能解決方案、O2O商業(yè)消費(fèi)等。

構(gòu)建能源新制度。主要分為催生型的新制度與適應(yīng)性的新制度兩大類。催生型的新制度具有開創(chuàng)性與先見性，能夠使能源互聯(lián)網(wǎng)按照預(yù)定規(guī)劃平穩(wěn)快速發(fā)展，催生和引領(lǐng)各種能源新技術(shù)、新形式、新業(yè)態(tài)，如出臺(tái)《能源法》和能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)法律法規(guī)配套體系，完善各種相關(guān)支持性政策體系，建立能源互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一遵守的新標(biāo)準(zhǔn)等。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IEC日前發(fā)布的全球首個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE1888，由中國自主創(chuàng)新，解決了能源互聯(lián)網(wǎng)最重要的入口問題，今后還需要建立更多聯(lián)接標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、傳輸標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)等。適應(yīng)性的新制度是指隨著能源新技術(shù)、新形勢、新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，必須改革和完善現(xiàn)有制度，如建立共同遵守的能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)則，打破現(xiàn)在各自為政、條塊分割的能源數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)全國能源數(shù)據(jù)共享，形成能源大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，建立服務(wù)性能源管理新機(jī)制和競爭性能源市場新機(jī)制等。

3.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，能源互聯(lián)網(wǎng)的信息流功能借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已初步實(shí)現(xiàn)，能源流功能借助物流網(wǎng)技術(shù)也基本具備，面臨的最大難題在于如何實(shí)現(xiàn)能量流的接入統(tǒng)一、轉(zhuǎn)換及時(shí)、傳輸自由、存儲(chǔ)方便、使用安全。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要努力攻克和掌握以下六大類關(guān)鍵技術(shù)：

能源接口技術(shù)。能量的自由接入與接出，需要將其轉(zhuǎn)換成能源互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一形式，制定標(biāo)準(zhǔn)的能量信息格式，以提高流通效率。必須逐步完善能源互聯(lián)網(wǎng)中各類型設(shè)備以及信息、數(shù)據(jù)、能量、能源接口標(biāo)準(zhǔn)以及信息傳輸協(xié)議，從而保證能源互聯(lián)網(wǎng)中信息流、能量流與能源流的互聯(lián)互通。

能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)將化石能源、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等各種形式的能源都匯聚融合在一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，必須大力發(fā)展能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，才能保證能夠根據(jù)消費(fèi)需求，將之即時(shí)轉(zhuǎn)換為電、冷、熱等方便、直接的能量形式。

能源傳輸技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)必須建立強(qiáng)大的能源互通網(wǎng)絡(luò)，以能源路由器、傳感器等組成的物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，加上大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)在時(shí)間、空間上的三維自由傳輸?，F(xiàn)階段的能源傳輸受距離限制成為能源發(fā)展的瓶頸，必須大力發(fā)展能量大規(guī)模傳輸、雙向傳輸、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)，解除地域或環(huán)境限制。

能源存儲(chǔ)技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)的重要目標(biāo)是解決風(fēng)能、太陽能等可再生能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性問題，形成友好型電源與電網(wǎng)關(guān)系，能源存儲(chǔ)技術(shù)是能源互聯(lián)網(wǎng)功能能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。必須大力發(fā)展壓縮空氣儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能等新興儲(chǔ)能技術(shù)以及鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器、飛輪等儲(chǔ)能設(shè)備和產(chǎn)品。

能源平衡技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)要在全網(wǎng)范圍內(nèi)，完成不同地區(qū)、不同種類、不同形式能源并網(wǎng)和能源離網(wǎng)的優(yōu)化平衡，必須大力建設(shè)能源路由器等能源平衡技術(shù)。通過高效的傳輸裝置、轉(zhuǎn)換裝置、路由裝置等，實(shí)現(xiàn)能源高效低耗的最優(yōu)傳輸和調(diào)配，這也是能源互聯(lián)網(wǎng)的基本功能要求。如通過能源IP地址實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)、微電網(wǎng)之間的對接，從而使大電網(wǎng)與微電網(wǎng)、微電網(wǎng)之間的穩(wěn)定能量傳輸成為可能，徹底改變供需結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)能量雙向傳輸。

能源安全技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)必須保證信息流、能量流、能源流在各個(gè)環(huán)節(jié)中的安全，必須要針對節(jié)點(diǎn)異質(zhì)、鏈路異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜、容易遭受攻擊的特性，積極研究網(wǎng)絡(luò)安全接入以及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)等各種關(guān)鍵技術(shù)，增強(qiáng)能源互聯(lián)網(wǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)、抗攻擊、抗故障的自防自糾自愈能力。

3.3 能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施步驟

能源產(chǎn)業(yè)天然具有互聯(lián)網(wǎng)的初級(jí)形態(tài)，油氣管網(wǎng)具備簡單原始的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，電力網(wǎng)絡(luò)也已初具能量傳輸體系，而廣泛使用的互聯(lián)網(wǎng)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各種信息的流動(dòng)。下一步需要解決的，是如何在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信息流、能量流、能源流“三流合一”，讓流動(dòng)更暢通、范圍更廣泛、生產(chǎn)更清潔、使用更便利。整體來看，能源互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)方式，應(yīng)當(dāng)是從小規(guī)模到大范圍，從簡單到復(fù)雜，從實(shí)驗(yàn)到示范，再到成熟推廣。

夯實(shí)基礎(chǔ)階段。聯(lián)接電器、汽車、電腦、手機(jī)、供暖、分布式能源等各種能源終端設(shè)備，不斷擴(kuò)充能源互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，匯總各級(jí)各類節(jié)點(diǎn)信息，建設(shè)能源大數(shù)據(jù)，運(yùn)用能源云計(jì)算，初步實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的信息流功能。提高電網(wǎng)智能化水平，將各種能源大部分轉(zhuǎn)化為能夠直接利用的能量如電力、熱能等，初步實(shí)現(xiàn)能量流功能。夯實(shí)能源物聯(lián)網(wǎng)，提高直接使用的石油、天然氣、煤炭等物流使用效率，初步實(shí)現(xiàn)能源流功能。在這一階段，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)是爭取具備信息流、能量流和能源流的初級(jí)功能。

持續(xù)推進(jìn)階段。在信息流、能量流、能源流都實(shí)現(xiàn)初級(jí)互聯(lián)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步與“人”聯(lián)接，以人為中心，從人的需求出發(fā)，用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)，使用戶、能源、設(shè)備之間實(shí)時(shí)交互交流，每一時(shí)刻每一環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)即時(shí)傳輸、即時(shí)分析，保證科學(xué)供給、動(dòng)態(tài)調(diào)配、合理消費(fèi)，在此基礎(chǔ)上逐步形成多層次、多功能的能源互聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)，在新制度保障下，在各個(gè)環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)增加技術(shù)措施，不斷強(qiáng)化互聯(lián)網(wǎng)與能源之間的高效聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化，從而進(jìn)一步促進(jìn)能源新技術(shù)、新形式、新業(yè)態(tài)的形成。

充實(shí)完善階段。高度實(shí)現(xiàn)能源開發(fā)利用的清潔化和低碳化、分布式與自主性。在能源互聯(lián)網(wǎng)體系下，能源完全以人為本，全過程智能可控，運(yùn)行效率大幅提高，能源的清潔低碳需求也將獲得極大的尊重。在能源開發(fā)、傳輸、轉(zhuǎn)化和消費(fèi)過程中逐步引入擬人腦智慧功能，逐漸過渡到智慧能源的高級(jí)階段。

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從能源互聯(lián)網(wǎng)到智慧能源

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，為推動(dòng)能源革命提供了難得的歷史機(jī)遇。能源互聯(lián)網(wǎng)的初步建成將成為能源革命取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展的重要標(biāo)志，表明能源革命與信息技術(shù)及工業(yè)技術(shù)深度融合并走向成熟。同時(shí)，能源形式的改進(jìn)更替與文明形態(tài)的演進(jìn)轉(zhuǎn)型緊密關(guān)聯(lián)，能源革命的最終目標(biāo)就是要順應(yīng)文明形態(tài)轉(zhuǎn)型的要求，構(gòu)建一種從自然到自動(dòng)，從智能到智慧的全新能源形式。在能源互聯(lián)網(wǎng)形成與發(fā)展過程中，人類的能源形式將逐步由大規(guī)模、集中式的化石能源向微型化、分散式、智能化的可再生能源過渡，人類社會(huì)的文明形態(tài)也將逐步由信息文明向生態(tài)文明轉(zhuǎn)型。

要讓能源的全產(chǎn)業(yè)全環(huán)節(jié)都充滿智慧，打造能源互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前能源革命要邁出的第一步，也是進(jìn)入智慧能源新紀(jì)元的重要里程碑。可以預(yù)見，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展和能源革命的不斷推進(jìn)，能源技術(shù)不斷突破，能源制度不斷完善，各類技術(shù)、制度將與能源完美融合于一體，能源互聯(lián)網(wǎng)不僅可以滿足清潔、安全、經(jīng)濟(jì)、高效和持續(xù)要求，而且也必將遵循人類文明演進(jìn)的新趨勢和新要求，逐漸“進(jìn)化”出自組織、自檢查、自優(yōu)化、自適應(yīng)等類似于人類大腦的強(qiáng)大智慧功能，開啟智慧能源的全新時(shí)代。