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　　摘要：智慧城市是城市未来发展趋势，智慧能源则为智慧城市的发展提供了基础。城市形态千变万化，始终离不开能源的支持，城市智慧化，核心要点是发展智慧能源。本文侧重点则在于智慧城市中的能源层面。

　　“智慧城市”这个概念最先来源于美国 IBM 公司 2008 年11月提出的“智慧地球”概念。按照 IBM 公司的定义，“智慧地球”包含了以下三个特征：第一，能够感应和度量世界的本质和变化；第二，世界更全面地互联互通；第三，所有事物、流程、运行方式实现更深入的智能化，并实现更智能的洞察。智慧地球的核心是利用新一代信息技术，以一种“智慧”的方法改变人类相互交互的方式，以提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度，使政府、企业和市民可以做出更明智的决策。IBM公司首席执行官彭明盛认为，智慧地球应包括智慧医疗、智慧交通、 智慧电力、智慧食品、智慧货币、智慧零售业、智慧基础设施以及智慧城市等等。

　　其中，智慧城市经常与数字城市、感知城市、无线城市、智能城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念相交叉混杂。各行各业对智慧城市概念的解读，根据其行业不同也经常各有侧重，有人认为关键在于技术应用，有人认为关键在于基础设施建设，有人认为关键在创新，有的观点认为关键在于智慧效果。智慧城市根据侧重点不同，定义十分广泛。城市形态千变万化，始终离不开能源的支持，城市智慧化，核心要点是发展智慧能源。本文侧重点则在于，智慧城市中的能源层面，这里我们将其称为智慧能源城市。

　　智慧能源城市的重点在于“智慧+能源”，即我们通常所说的智慧能源。智慧能源的定义是：应用互联网、物联网等新一代信息技术对能源的生产、存储、输送和使用状况进行实时监控、分析，并在大数据、云计算的基础上进行实时检测、报告和优化处理，以形成最佳状态的、开放的、透明的、去中心化和广泛自愿参与的综合管理系统，并利用这个综合管理系统获得的一种新的能源生产及利用形式。能源互联网则是智慧能源实现的组织方式和形态。

　　能源互联网理念在能源行业已形成广泛共识，成为推进能源革命、保障能源可持续供应的重要因素，按照规模可分为城市能源互联网和全球能源互联网。城市能源互联网可以理解为智慧能源城市的血管和神经系统的结合，为城市能源和信息的流通提供了载体。城市能源互联网无疑要通过城市能源清洁化、区域化、智能化和互联网化转型升级而实现。

　　构建城市能源互联网，将解决城市能源电力就地平衡的瓶颈，促进各类能源与电能转换，提高清洁能源在供给侧和电能在消费侧的使用比重，优化城市能源结构、提高能源利用效率、促进清洁能源开发利用，最终实现城市能源消费的基本无碳化。

　　因此可以说，能源互联网（此处特指城市能源互联网）是促进城市快速稳定的发展，推动科技的创新，促进城市信息化的发展，营造更好的用户体验，并为最终实现智慧城市的保障。

　　《2016世界城市状况报告（The World Cities Report）》指出，目前排名前600位的主要城市中居住着五分之一的世界人口，对全球国内生产总值的贡献高达60％。根据联合国人口基金会，预计到2030年，大约66％，或50亿人口将在城市。生活全球人口超过1千万的超级都市将会从2016年的28座增加至2030年的41座。这无疑将给城市交通，食物供给，给排水和废物管理以及最关键的能源供给等一系列基础设施问题，带来空前巨大的压力。迅速的城市人口发展将为建设和管理城市的巨大挑战，但与此同时也是改善数十亿人生活的重要机会。面对这一挑战能源知识，全球的工程师正在努力利用在各个层面，利用各种数字化智能化技术，力求打造智慧型城市，以解决未来城市危机。

　　能源是驱动现代社会发展的血液，作为社会前进的动力，推动了第一次工业革命和第二次工业革命，并且将继续推动第三次工业革命。然而，由于化石能源的枯竭，能源正面临的一场革命，能源利用的科学管理十分重要。通过建立智慧的能源管理体系，在能源需求侧实施有效的、按需使用的能源管理和利用体系，将极大的提高能源的利用效率，避免能源的无效浪费。互联网技术的迅速发展，人工智能的火热，新能源的成熟，储能技术的发展，为建设高效智能的能源管理系统带来可能。

　　随着分布式能源的基础设施越来越多，能源生产结构愈加复杂，随着城市扩张，用户侧用能曲线也更加动态，能源数据无论是从数量、类型还是从动态随机性上说，都远比传统能源时代要上一个台阶，仅凭人力无法及时、有效、准确地对分布式能源的供需曲线进行判断和管控，这时候就需要一种有效的辅助工具———人工智能，代替人脑做海量数据优化、分析、判断、决策，发出指令。因此，在能源互联网中，人工智能将得到很好的应用，支撑能源互联网的发展。

　　在能源互联网的帮助下，人们可以使用探测系统实时监视城市用电数据，结合大数据分析，通过智能电网自动调节电能质量；利用由新材料和新设计技巧所建的智能建筑，结合数字化技术，构造智能社区，提高各用能系统的效率，减少能源浪费；屋顶太阳能板、小型风力发电机、地热发电、新能源汽车以及储能系统构建智能微网及城市分布式能源系统，实现新能源自给自足。

　　能源互联网将实现新能源产业的革新，将光伏、风电、地热、生物质能等新能源，因地制宜地整合到一座城市的能源结构中，利用智能系统加以精准调配，弥补了新能源随时间、空间变动的缺点，保障了新能源有效的供应，同时为传统能源的可持续利用提供了保障。

　　能源互联网关键技术是包括，但不仅限于新能源发电技术、先进电力电子技术、先进储能技术、先进信息技术、需求响应技术、微网技术，也包括关键装备技术和标准化技术。

　　新能源发电包括风能、太阳能和生物质能等可再生能源发电，新能源发电技术包括各种高效发电技术、运行控制技术、能量转换技术等。在新能源发电技术方面，研究规模光伏发电技术和太阳能集热发电技术、变速恒频风力发电系统的商业化开发，微型燃气轮机分布式电源技术，以及燃料电池功率调节技术、谐波抑制技术、高精度新能源发电预测技术、新能源电力系统保护技术；研究动力与能源转换设备、资源深度利用技术、智能控制与群控优化技术和综合优化技术。同时与微型燃气轮机机组发电、小型抽蓄水电厂等发电技术结合，可实现能源有效利用，最大化减少新能源发电带来的不稳定性。

　　先进电力电子技术包括高电压、大容量或小容量、低损耗电力电子器件技术、控制技术及新型装备技术。以SiC、GaN为代表的宽禁带半导体材料的发现，使得人类为取得反向截止电压超过20kV的限度成为可能。新型半导体材料制成的新器件(如SiC功率器件)，与Si半导体器件相比，具有开关损耗低、耐高温、反向截止电压高的特点，在未来的输电和配电系统中有可能成为新一代高电压、低损耗、大功率电力电子装置的主要组成器件。 在控制策略方面，由于数字信号处理器性能的升级，使得系统控制策略灵活多样。多种非传统控制策略，如模糊控制、神经网络控制、预测控制等控制技术，可以适应电网暂态过程的复杂控制策略，一系列软开关控制方法、系统级并联控制方法，重复控制，故障检测等复杂算法被整合在DSP内实现，极大地增强了新型电力电子设备的灵活性与系统的可靠性。

　　先进储能技术包括压缩空气储能、飞轮储能、电池储能、超导储能、超级电容器储能、冰蓄冷热、氢存储、P2G等储能技术；从物理形态上讲，包括可用于大电网调峰、调频辅助服务的储能装备，也包括用于家庭、楼宇、园区级的储能模块。风电、光伏等可再生能源发电设备的输出功率会随环境因素变化bb电子，储能装置可以及时地进行能量的储存和释放，保证供电的持续性和可靠性。超导储能和超级电容储能系统能有效改善风电输出功率及系统的频率波动；通过对飞轮储能系统的充放电控制，实现平滑风电输出功率、参与电网频率控制的双重目标；压缩空气储能是一项能够实现大规模和长时间电能存储的储能技术之一。储能技术及新型节能材料在电力系统中的广泛应用将在发、输、配、用电的各个环节给传统电力系统带来根本性的影响，是电工技术研发的重点方向。

　　先进信息技术由智能感知、云计算和大数据分析技术等构成，代表能源领域信息技术的发展方向。能源互联网开放平台是利用云计算和大数据分析技术构建的开放式管理及服务软件平台，实现能源互联网的数据采集、管理、分析及互动服务功能，支持电能交易、新能源配额交易、分布式电源及电动汽车充电设施监测与运维、节能服务、互动用电、需求响应等多种新型业务。

　　1）数字化测量技术。智能感知技术包括数据感知、采集、传输、处理、服务等技术。智能传感器获取能源互联网中输配电网、电气化交通网、信息通信网、天然气网运行状态数据及用户侧各类联网用能设备、分布式电源及微电网的运行状态参数，传感器数据经过处理、聚集、分析并提供改进的控制策略。IEC61850、IEEE1888等标准可作为数据采集、传输标准的参考借鉴。利用基于IPV6的开放式多服务网络体系，支持端到端的业务，实现用户与电网之间的互动，而且可实现各种智能设备的即插即用，除了智能电能表以外，还支持其他各种非电表设备的无缝接入。

　　2）云计算技术。云计算(cloudcomputing)是一种能够通过网络随时随地、按需方式、便捷地获取计算资源(包括网络、服务器、存储、应用和服务等)并提高其可用性的模式，实现随时、随地、随身的高性能计算[46-47]。互联网营销技术包括实现互联网营销的电子商务平台技术和相应的营销模式；能源互联网将支持B2B(business to business)、B2C(business toconsumer)、C2C(customer to consumer)等，利用互联网强大的互联互通能力，支持发电商(含分布式电源与微网经营者)、网络运营商、用户、批发或零售型售电公司等多种市场主体任何时间、任何地点的交易活动。

　　3）大数据分析技术。大数据是指无法在一定时间内用传统数据库软件工具对其内容进行提取、管理和处理的数据集合。能源互联网中管网安全监控、经济运行、能源交易和用户电能计量、燃气计量及分布式电源、电动汽车等新型负荷数据的接入，其数据量将较智能电能表数据量大得多bb电子。从大数据的处理过程来看，大数据关键技术包括：大数据采集、大数据预处理、大数据存储及管理、大数据分析、大数据展现和应用(大数据检索、大数据可视化、大数据应用、大数据安全等。

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　　需求响应是指用户对电价或其他激励做出响应改变用电方式。通过实施需求响应，既可减少短时间内的负荷需求，也能调整未来一定时间内的负荷实现移峰填谷。这种技术除需要相应的技术支撑外，还需要制定相应的电价政策和市场机制。一般来说，需要建立需求响应系统，包括主站系统、通信网络、智能终端，依照开放互联协议，实现电价激励信号、用户选择及执行信息等双向交互，达到用户负荷自主可控的目的。在能源互联网中，多种用户侧需求响应资源的优化调度将提高能源综合利用效率。

　　微能源网是指一个城乡社区或园区、工厂、学校等可与公共能源网络连接，又可独立运行的微型能源网络。微能源网实现园区内工业、商业、居民用户主要或全部使用可再生清洁能源发电，灵活便利的充电设施，太阳能、生物质发电或氢能等可再生能源通过能源路由器接入微能源网。各种可再生能源发电可由个人、企业以多种方式建设、运营，当然，节能服务方式建设、运维微能源网应是可重点探索的方式，微能源网主体实现了用电、发电、售电等业务的融合。微能源网将可能为绿色城镇化和美丽乡村建设树立典范。微能源网主要技术包括多能源协调规划、多能源转换、优化协调控制与管理、分布式发电预测等技术。

　　能源互联网标准体系可由规划设计、建设运行、运维管理、交易服务等标准构成。能源互联网需要首先构建标准体系，分步骤推进标准体系建设。能源互联网涉及众多设备、系统和接口，第一位的是能源互联网开放平台标准，包括接口标准。 能源互联网在多环节涉及多种能源的转换、交易、服务及多元市场主体，相应的技术标准规范、能源贸易法规，须配套跟进，确保能源互联网正常运行。

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