前言  

    能源可持續發展是人類面臨的共同難題，傳統化石能源消耗殆盡，除水力資源作為清潔的可再生能源被廣泛用於發電之外，其他具有較大利用潛力的可再生能源，如太陽能、風能等都具有間歇性和不穩定性的特點，至今尚未充分加以利用。我國現有的能源生產和利用結構具有資源逆向分布、利用效率低下、集中式電網調節能力有限等特點，因此，2014 年我國明確提出了能源生產與消費革命的長期戰略；同時，國際上提出第三次工業革命是能源與信息技術踫撞的結果，以能源互聯網為主要標志。所有這些都是希望尋求能源可持續發展具有現實意義的可行途徑。

    本書重點介紹能源繫統的概念。傳統意義上理解能源繫統，可根據能源品種劃分成若干子繫統，如煤炭繫統、石油繫統、核能繫統、電力繫統、熱力繫統等，更多體現的是一種概念層面的抽像含義，實際情況是不同領域的能源繫統依然各自為政，並未實現各種能源之間的多層互動，從而也不能提高能源的整體利用率。本書重點討論的能源繫統特指以電力繫統為核心的新一代能源繫統。電能是能源繫統構成的前提，它將各個分散的、各成繫統的能源緊密地結合在一起，各種新能源通過轉換為電能而融入整個能源繫統。無論是全球能源轉型，還是各國都在進行的能源改革創新，都是基於一個核心的發展邏輯：低碳環保和高效利用能源。歸根結底，其核心意義是既要在能源消費整體框架中大大提高電能的比例，又要在電力生產的來源中大大提高清潔能源所占的比例。

    能源互聯網是未來以電力繫統為核心的新一代能源繫統的具體實現形式。能源互聯網是以互聯網理念構建的新型信息—能源融合“廣域網”。它以大電網為“主干網”，以微網、分布式能源、智能小區等為“局域網”，以開放對等的信息—能源一體化架構真正實現能源的雙向按需傳輸和動態平衡使用，因此可以限度地適應新能源的接入。本書詳細介紹了能源互聯網的總體架構、技術體繫、組成部分、應用和產業發展等。為實現信息能源基礎設施層面的融合和一體化，能源互聯網相關技術包括儲能技術、電力電子控制技術、信息網絡通信技術等。能源互聯網是我國“互聯網 ”戰略在能源領域的有力實踐，結合我國電力體制改革，與分布式能源、新能源、需求側響應與管理等的發展和推動密切配合，將促進我國能源電力基礎設施和體制機制的重大變革。

    本書相關的研究工作獲得了以下項目的資助：國家自然科學基金委項目“能源互聯網建模、分析與優化理論研究”（61472200）、“智能電網信息繫統的體繫結構和驗證環境”（61233016），科技部“973”基礎研究計劃課題“源—網—荷協同的智能電網EMS 研制與示範應用”（2013CB228206）、“物聯網運行支撐平臺和實證研究”（2011CB302805），國家電網科技項目“能源互聯網技術架構研究”“能源互聯網信息通信體繫架構研究”“全球視角下能源互聯網的繫統構建理論及情景分析”“電能質量高級分析關鍵技術研究及應用”，南方電網科技項目“深圳電網電能質量綜合治理研究與工程示範”。本書的寫作還得益於作者參與的中國能源互聯網發展戰略研究工作。2013 年9 月，國家能源局正式委托江蘇現代低碳技術研究院組織開展中國能源互聯網發展戰略研究。2014年2 月課題組在北京正式成立，同年11 月研究報告在南京通過了專家評審。本書部分內容源於《中國能源互聯網發展戰略研究報告》。

    在本書的寫作過程中，多位院士專家提出了寶貴的意見，他們是清華大學電機繫教授韓英鐸院士、中國電力科學研究院名譽院長周孝信院士、清華大學計算機繫林闖教授等。參與本書工作的研究人員還包括清華大學能源互聯網研究小組成員楊明博博士、孟坤博士、明陽陽博士、袁仲達博士、謝濤博士、塗國煜博士、陽子婧博士、高田博士、許延祥博士、張帆博士、萬宇鑫博士等。蔡世霞承擔了本書的文字整理工作，在此一並表示衷心的感謝。

    由於本書所涉知識較新，加之寫作時間倉促，書中疏漏和不妥之處在所難免，歡迎廣大專家讀者提出寶貴意見和建議。

        曹軍威 孫嘉平

        2015 年7 月於北京