[ 導讀 ] 歷史學家柯林伍德說：“一切歷史都是思想史”；另外一個學派的歷史學家克羅齊則強調：“一切歷史都是當代史。”集合這兩個學派的觀點，也就是說任何歷史研究都離不開兩項主題：思想性和現實性。這對于研究智能電網發展的歷史而言，找尋它的思想進化的架構和實踐的變遷線

       歷史學家柯林伍德說：“一切歷史都是思想史”；另外一個學派的歷史學家克羅齊則強調：“一切歷史都是當代史。”集合這兩個學派的觀點，也就是說任何歷史研究都離不開兩項主題：思想性和現實性。這對于研究智能電網發展的歷史而言，找尋它的思想進化的架構和實踐的變遷線路也是至關重要的。

       從2009年以來的能源體系智能化的發展簡史來看，它的架構設計經歷了不斷升級。第一個架構是2009年推動的以電力網為基礎的智能電網階段，2011年10月國際電工委員墨爾本會議中議定將這個層級水平的結構確定為一個階段，或者說是1.0版本;第二個架構就是2009年以來有效推進的智能能源網變革階段，墨爾本會議也確定了以多種能源網絡智能化為基礎的體系作為新的創新高度，或者說是2.0架構;第三個架構主要是指2011年5月我提出的超級智能網架構階段，英文是Intergrid，這應該是3.0版本。在這個階段，能源網絡和信息網絡將實現整體融合，從用能終端到能源網絡將發生高級變遷，能源產業將成為全球增長的核心源泉之一，對此，我們也可以稱謂為第三互聯網。

       目前來看，高端的智慧就是要將智能電網、智能能源網和超級智能網整合為一個復雜性的生態系統，分級發展，相得益彰，較高層級對低一級結構具有系統兼容性和優越性，如同word2010、word2007、word2003三個版本可以集合并存，但是，高一級版本對低級版本則采用了不斷兼容、蛙跳升級的技術路線。這個新的業態體系將逐步推動世界能源結構演變為一個生命系統，其方向如下：第一它將實現匹敵生產側甚至超過生產側規模的需方、產需方(產消者)的主力資源和管理革命;第二它將推動能源體系轉變為生態系統，我們必須以可持續的增長手段組織全球的能量系統;第三它將形成新的世界技術革命的制高點，催生跨產業的智能工業基因的誕生，實現產業泛化的互操作性。也正是基于此，smartelectricalgrid，即智能電網的價值才會真正最大化。

       為此，本文集中討論2009年以來能源體系智能化的變遷線路和歷史制高點，這個高點也將是定義我們這個時代文明爆發的能力和性質！

       1.能級智能變遷的創新基礎：關于智能電網

       2009年1月20日，美國總統奧巴馬就職時宣布了推進智能電網的發展計劃，這使得智能電網從電[FS:PAGE]力行業的變革演化為社會變遷、思想能力競賽和產業革命的集合體，電動車、儲能、智能終端、人工光合作用制造能源等各種新的技術集群獲得正統創新地位;各種新的環保經濟的產業政策、社會增長需求、生產者和消費者互動的歷史變革都聚焦在電力行業這個狹窄的甬道上，智能電網正在成為承載和包容世界期冀最多的前沿產業。在此期間，國際學術界一直嘗試如何界定能源體系智能化在科技創新、經濟增長和社會生活的真實位置，以開發一個智能化能源體系大爆炸、大增長的創新時代。

       2009年5月15日，中國電力企業聯合會主持召開了具有廣泛代表性的第一次中國智能電網戰略發展研討會，國家能源局綜合司、國家電監會研究室、國家電網、南方電網、五大發電集團(編注：中國華能集團公司、中國大唐集團公司、中國華電集團公司、中國國電集團公司、中國電力投資集團公司)、電力工程顧問公司、中國科學院、中國國際經濟交流中心、清華大學等機構均有代表出席了會議并發言，會議由中電聯有關領導主持會議，筆者應邀發表了三萬多字的中國智能互動電網發展戰略報告并做了主題演講，這個報告提出智能互動電網的基本定義、體系架構原則、流程要素、發展戰略和制高點。在智能電網領域內，這個時期中外基本上擁有共同的發展目標，大體處于同一起跑線，中國積極參與了全球范圍內智能電網思想的建造，其中，關于發展智能能源網、實現分布式能源管理現代化，上述報告都有明確論要。時值今日，智能電網已經成為一個流行的社會文明概念，與這些曾經的中國電力行業蘊蓄的變革激情不可分離!它也說明智能電網需要整個產業界手拉手前進。

       借此，我們可以再次表達一下對智能電網歷史使命的理解：第一，它要求全球范圍內電力管理放松管制，包容創新型增長，電力體系將從傳統的業態情景轉變為復雜化的社會生態系統;第二，它將推動電力產業從各國工業化、城市化、消費社會發展的主力軍轉變為拉動社會增長的前沿市場和推動經濟結構升級的試驗床，對中國而言，還需要建立與中央和地方關系改革模式對稱的產業創新業態;第三，它需要構建一個保障需方(企業用戶、居民用戶)平等參與、甚至是以需方為主、產方和需方智能互動的新型產業體系，這個體系類似今天的互聯網、移動通訊的社會定位;第四，它是互操作性的產業融合變革，能量網絡、信息網絡、社會網絡和其他新型產業網絡將實現更加高端的智能配置和提高人類的智慧能[FS:PAGE]力;第五，它將創造多螺旋生態化的新型能源管理變遷;第六，它將推動傳統能源標準和流程體系的顛覆和新體系的再生，為世界展現公平機遇。

       我想在未來一二十年內，智能電網將成為與歷史上互聯網同等重要的文明變遷，電力行業也將從基礎設施管理和能源公用事業的服務產業轉變為經濟增長的主戰場，中國電力系統智能化發展應該是選擇復雜組織、智能融合、生態進化、放松產業限制、國際通行的道路。

       與此同時，自2009年2月份開始，國際機構、美國和歐洲國家業界力量也開始了從智能電網的流程和標準方面開始建造智能電網的體系，著名的體系設計戰略行動包括：NIST美國國家標準技術研究機構、EPRI美國電力科學院等提出的智能電網戰略發展路線圖和重要標準;IEEE美國電力電氣工程師協會提出的P2030標準;GridWise國際智能電網聯盟的架構設計;SGIP智能電網互操作委員會推進的互操作性架構設計以及德國標準化學會和德國電力電氣工程師協會DKE制定的有關標準等等。與此同時，IEC的SG3團隊，即：國際電工委員會標準委員會智能電網戰略工作組，以及IEC的研究集合，例如TC8、TC57、TC64、TC65、TC82、TC88也從能源自動化、低壓安裝、太陽能、風能等不同方面推進了智能電網的標準設計。這些標準和流程研究，具有普遍性，我們應該積極吸取其精華。中國要成為能源強國，不是要在智能電網的一個項目、甚至行業個別創新方面獲得領先地位，而是要在架構、流程、標準方面建構國際通用的語義、語法和通用的體系，這對智能電網的制造業而言，尤為重要。而且，中國發展智能電網不能只強調特殊性，更要強調產業互操作性和社會普遍性，中國電力市場是堂堂正正的產業，應與全世界共同創新。

       2010年6月國際電工委員會標準委員會智能電網戰略工作組，即IECSG3提出了智能電網標準的路線圖報告，這個報告提出了智能電網發展的方向是要解決電力流動會從單一方向(從集中式發電通過輸電網及配電網到用戶)變成雙向流通，而且，電力系統的運行方式將從分層式由上而下的方式轉化為分散式控制。同時，這個報告也界定了推動智能電網市場發展的六項推動力，即：更大體量的能源需求;可再生能源使用的不斷增長;經濟與社會的可持續性增長;有競爭力的能源價格;能源供應的安全性;陳舊的基礎設備的更新和勞動力水平的提高。據此，2009年IECSG3智能電網報告提出了五個核心框架和四個前[FS:PAGE]沿架構組成的體系，以及十二項具體應用。其中，五個核心框架包括：

       IEC/TR62357-電力自動化標準框架和SOA服務導向架構

       IEC61850-變電站自動化等

       IEC61970-能量管理體系-CIM(通用信息模型)和GID(通用接口定義)的定義

       IEC61968-配電管理系統-CIM(通用信息模型)和CIS(組建接口標準)的定義

       IEC62351-安全性

       這四個前沿框架包括：

       先進的測量基礎設施(例如，IEC62051-62059，IEC/TR61334)

       分布式能源(例如，IEC61850-7-410，-420)

       電動車(EV例如，IEC61851)

       非傳統標準化主題的領域，如市場和服務體系等。

       上述報告還特別強調了智能電網技術發展的目的是要推動電網從一個傳統的產業系統，轉變成為一個柔性、操作更加積極靈活、有生命力的復雜系統。實現這個希冀，我認為至少需要具有互操作性、流程多維性和組元生態性三個條件。顯然，以電力系統為基礎的智能體系就具有天然的缺陷，從組元要素而言，它強調了單個行業的同類能量交換，而忽視了多個行業的類間交換;從結構而言，它強調了組織的復雜性，而忽視了多種能源網絡和用能終端的分級整合;從功能而言，它強調了規則一致性，而忽視了不同能源網絡操作的生態型。

       這里，如果我們將智能電網的水平定格為恒星，向下的從屬體系包括行星，而向上的層級包括星系、星云等結構;如果我們將智能電網定格為細胞組織，向下的從屬體系包括分子，而向上的層級包括有機體、群體等結構。這里造就了一個智能電網發展的十字路口，它可以選擇向下的層級發展，例如：國家電網提出了智能電網的特殊業態類型：堅強的智能電網，也可以選擇向更高的層級發展，這就是從整個能源系統、產業和社會系統角度發展智能能源網、超級智能網。百川歸大海、九九可歸一，無論智能電網向上和向下的層級發展，它們的基因都是相通的，體系內部具有天然的兼容性和整合條件，堅強的智能電網和發展智能能源網之間也是相互貫通的。2012年3月28日上海市電力公司[FS:PAGE]與上海市城市建設投資開發總公司在上海浦東簽署了《保障城市運營安全、共建協作聯動機制戰略合作協議》，確立了上海將實現居民水表、電表聯合抄收，城市高速公路建設將與高壓輸配電網建設形成聯動機制，而且，上海廣電系統介入這個體系會使之更加優化有為。但是，從能源變革的大局看，后者正在成為國際創新的制高點。作為世界能源消費的主要國家，中國不可能逃避這個高點，挑戰和擁有這個高點是中國產業智慧能力的證明。

       2.能級智能變遷的高端階梯：關于智能能源網

       就某種意義而言，能源體系的架構包括流程和標準兩個部分，流程反應了能源架構的本體性，標準反映了能源架構的認識，然而，這些將不同能源設施組件聯系起來的模型、協議和系統網絡既有創新，也有妥協。在流程設計上，美國NIST和IEC提出了的智能電網流程的七要素，即：生產、輸送、分配、市場、運營、服務、用戶。國家電網先期也提出了發電、輸電、變電、配電、用電和調度六個智能電網環節的觀點，理論上解釋國網公司應該選擇了智能電網流程重組的漸進化路線，它的成績是第一位的，但是，在流程創新的升級版中應重點突出市場和用戶的創新地位。目前，煥發需方的力量和第三方能源管理正在成為世界智能電網的前沿主題，中國應該成為建構世界電工流程主流架構的國家，而且，國網、南網公司都具備這個能力。2009年我們提出了智能能源網流程的十要素，與美國NIST的七要素模型相比我們增加了三個要素，即：不同能量網架間的優化互動、遠期能源價格管理和監管、碳權利的管理。這兩個流程的體系區別就是維度不同，我們主張在更高端體系的分層中實現能源系統智能化，否則，智能電網的價值是難以最大化的。現實中，七巧板屬于二維演化，而積木屬于三維變換，它們的維度不一樣，演化體系也不一樣，三維模型可以為我們提供更多的機遇，同樣，推進能源體系全面智能化也能夠為我們帶來更大的舞臺。

       2010年8月5日，國際電工委員會智能電網工作委員會德國專家組召集人、國際電工委員會智能電網標準主起草人Guenther認為，“武建東教授確立了(智能能源網學說)十個要素流程模型和優先發展的八個重要領域，這些都是非常精彩和有遠見的提議。”借此，我簡單介紹一下根特先生，2009年4月29-30日在法國巴黎召開國際電工委員會標準委員會智能電網工作組的第1次工作會議之際，EckardtGuenther[FS:PAGE]即向SG3提交了“IECStandardizationSmartGrid”報告，這個報告以后成為IECSG3智能電網報告的主要框架。嗣后，在2009年11月28-29日在美國丹佛召開的SG3工作組第2次會議中進行了全面完善。2009年他將提交IECSG3的智能電網標準的報告轉給了我們參考，希望中國積極參加國際標準的頂層設計，這個報告以后我也轉交給了多個國家和地方政府機構設計智能電網架構時借鑒和參考。

       2010年9月15日，筆者應邀在德國電力電氣工程師協會DKE發表智能能源網架構演說，雙方取得了以推動多種能源網智能化架構的共識。在9月16日晚上與Guenther等先生討論中，雙方都認為加強智能能源網的標準建設刻不容緩，這也是智能電網發展的必然趨勢，德方邀請我們共同向國際電工委員會提出設立這個項目專門委員會的提議，限于體制和程序，我們難以做出快捷國際行動。同年10月13日DKE向IEC提出設立智能能源架構專業委員會動議，這也是第一個向IEC提出的有關建議案，這里應該有中德專家合作之力。就中國參加能源系統的國際標準的討論和設計工作，我曾向中國工程院杜祥琬副院長匯報提起，這位令人尊敬的能源學部院士也力主在我們國家實力不斷增強的情況下，應該積極參與能源體系智能化的創新研究和標準設計。2010年9月21日我出席2010全球智能電網論壇，再次推廣智能能源架構觀點，獲得國際智能電網聯盟圭特·巴特爾主席及與會者的廣泛支持，巴特爾主席也為推動這個架構發揮了積極的國際影響力。2011年10月在國際電工委員墨爾本會議上最終確立了以發展多種能源網智能化為基礎的新的攻關主題，它標志著世界電工史上進入了能源系統全面智能化階段。

       我們提出的智能能源網的學說包括四大系統、五個技術通道、八個子網絡、十要素流程模型等。從廣義而言，智能能源是指將現實資源轉變為更高效率、更智能配置、更加清潔和更加安全的體系結構、互動能力和運營模式。從狹義而言，智能能源網建設包括智能油氣網、智能電網、智能水務網、智能熱力網、智能建筑、智能交通、智能工業管理和智能交互架構管理八大行業網絡，以上八個網絡和終端系統的互動又將產生巨大的能源效益。智能能源網將推動所有能源設施從孤立設施、專業系統、行業網絡整合為網絡化能源生態集群，形成人、機、網、市場四位一體的格局，全球能源結構將實現前所未有的巨大轉型的機遇。

       在中國業界積極開[FS:PAGE]展智能能源網和智能電網兩種架構研究之際，2009年11月國家能源局發展規劃司將智能能源網列入國家“十二五”能源規劃研究，中國成為了世界上第一個將此列為國家規劃的國家。我擔任這個課題組長，在本課題總顧問、全國政協經濟委員會副主任鄭新立教授直接領導下，經向有關領導方面積極反映情況，推動了中共十七屆五中全會通過的《關于制定國民經濟和社會發展第十二個五年規劃的建議》第二十條確定了“推進大中小城市交通、通信、供電、供排水等基礎設施一體化建設和網絡化發展”的改革目標，這實際上第一次確立了中國能源體系智能化的總體方向和基本坐標。新立主任為這項課題從大綱編制、審核、推廣、提案、試點等各方面都傾注了心血，對于這項研究，中國國際經濟交流中心及領導也給予了非常大的支持。

       值得注意的是，在2011年IEC墨爾本會議上，IECSG3主席RichardSchomberg也表示，智能電網的標準體系應該涵括人類生活所涉及的各種能源，包括，分享并綜合利用來自不同能源基礎設施的信息資源;促成不同基礎設施之間的協同效應。筆者將主要報告都轉給Richard主席參考，他對我們的研究一直給予積極支持和贊譽。

       實際上，智能能源網已經成為中國以更加智慧措施解決能源結構轉變的思大出路。例如：在常州市委范燕青書記和中國經濟體制改革研究會宋曉梧會長、陳鴻昌支持下，我們與常州市編制了《常州智能能源網發展模式和實施方案》，明確提出：“常州市政府制定了第一個以發展智能能源網為主發展的清潔能源建設時間表和路線圖。即：至2015年，通過集成建設智能能源網，提高全市能源利用效率20%以上，累計節能合計1924萬噸標準煤;實現全市能源結構轉變，清潔能源利用占比達36.65%。”常州市“初步確立以城市為中心的能源網絡的一體化建設和網絡化發展的實踐模式，實現從傳統能源管理到智能能源管理的整體轉型;增強城市可持續發展能力”。“十二五”期間，常州將以占全國1%的GDP，實現占全國節能總量2.8%的節能新突破。受中國科學院白春禮院長委托，陰和俊副院長在聽取我們與常州市政府領導工作匯報時，對這項研究結果表示振奮和支持!

       根據中國工業化和城鎮化進程的規模和速度，筆者預計，到2015年，中國一次能源消費總量需要45億噸標準煤左右;2020年，中國一次能源消費總量需要56億噸標準煤左右，這個總量已經超出了中國對國際社會污染減[FS:PAGE]排承諾的底線，迫切需要中國節能戰略從分散化、項目型、強制性、孤島性的發展模式轉型為體系性、網絡化、積極性、互動型的創新戰略，這種新型的能源組織模式的理想架構就是全面建設智能能源網。倘若中國以常州智能能源改革方案為基點參考水平，全面推進智能能源網建設，2015年中國大約可節省4億噸以上總量的標準煤;到2020年，大約可節省7億噸左右標準煤。因此，發展智能能源建設是建立面向21世紀領先的能源體系和新型能源管理組織的戰略通道，它的歷史作用就是逆轉中國現有的城市化、工業化高耗能、高污染、續后治理的進程，掌握到中國經濟可持續增長的戰略技巧和智慧能力，有效推動中國在處于城鎮化和居民消費上升階段，而能以較低的能源消費增長支持經濟可持續的穩步發展。

       智能能源建設是世界上最有競爭力的經濟，沒有這種增長，就不能說中國成為了一個有世界歷史主導能力的大國！

       3.能級智能變遷的制高點：關于超級智能網，或者第三互聯網

       從智能電網到智能能源網，既需要我們通過分層結構把握能源系統的制高點，也需要通過分工界定能源網絡的融合潛力。據此，我們可以發現世界上大凡有生產活動和人類生活的地方，一般存在著能源和通訊兩項基本設施和服務，人類也建造了兩個通行的生存支持體系，即：通信網和能源系統。關于通信網：人類已經建造的通訊網絡包括電話網絡、電報網絡、無線網絡、電腦互聯網絡、廣播電視網，甚至可以延伸到太空互聯網。它的主要代表和最高成就是互聯網，這個網絡基本上是一個虛擬網，主要實現的是信息服務，通過互聯網我們實現了從RFID標簽到衛星系統的服務整合。關于能源網絡：根據人類和其他生物的需求，世界上自然生成并人工建造了工業化能量流動復合系統，這個系統維持自然運轉、社會生存和它們的良性互動。它包括孤島性、分散化、專業化的不同能源設施。主要代表就是電力網、油氣網、水務網和建筑、交通、工業設施、民用生活的各種用能終端。這個網絡基本上是一個實體網，主要實現人、機械和網絡的復合運轉，它的模型優化需求和數據結構貫通的復雜度超過我們已知的任何通信網，這個高難度還不包括70億以上的世界人口與全球40億千瓦電力裝機容量的復雜互動。

       就二者比較而言，有能源設施的地方不一定設立了通訊系統，但是，有通訊網絡的地方一定可以建[FS:PAGE]造能源設施，能源網絡是一個較互聯網規模更大的體系;能源網是較互聯網技術水平更高的實體服務系統。現代互聯網的通用性和互操作性都存在著天然缺陷，這個缺陷決定了以IPv4為主的互聯網是一個跛腳的網絡，據其規制，無法高效支撐兼容包括能源網在內的實體性多網融合;無法建造與自然、人類社會相對應的網絡鏡像，也意味著倘若要實現能源網和互聯網的統一，就必須實現從虛擬網到支撐實體網絡的服務轉變，建造更大的產業舞臺。

       為此，筆者提出世界可以組構三個互聯網絡(INTERNETWORK)：第一個是IPv4互聯網;第二個是IPv6互聯網;第三個應該是超級智能網，我們也可以將第三個網絡稱為第三互聯網。世界可以選擇一致性的語法(協議)、一致性的語義(模型)、一致性網絡、一致性的基元，例如：建基于IP地址等共同工業基因手段，解決這種建基于分組數據基礎之上的多個網絡互聯的通道，實現三者高端整合，實現所有子系統通信的集成和調和。這就需要我們推動能源網從孤島性、專業性的低效運轉中升級為生態集群性運轉，實現能源系統設施的可觀察性、優化控制性和高端互操作性，而且人類可以此為基礎，建造更加高端的超級網絡，實現更加綜合性的網絡創新。

       建構超級智能網，需要實現架構創新，它至少包括十個方面，限于篇幅，擇要介紹。其一、它將構造一個以需方為主、生產者和消費者智能互動、第三方參與的能源體系，實現以用戶為中心的免費、低費的碼址資源的海量配置和服務模式，現有的用戶將自然成為超級智能網的基礎組元;其二、它建造符合國際能源網絡需求的域名管理機制，設立新的根服務服務器管理機制，我認為可以先期市場化推動設立城市、工廠等管理單元為主的能源根服務器運行模式，這將使得根服務器管理成為超過云計算的新興產業，它們與現有互聯網之間具有互通機制。賽門鐵克就是根服務器管理的商業領先公司，它附屬的VeriSign公司目前就管理著世界13臺根服務器中的2臺(A與J)，它們主責頂級域名中的.com和.net運轉。當然，我也在與中國有關城市和工廠討論設計能源根服務器的具體實施方案。其三、借鑒互聯網底層協議的經驗和教訓，構建第三互聯網領先的底層協議，應該將相關互聯網的系統結構設計從七層簡化為三層。其四、構建超級智能網的操作系統，并在可能情況之下，提供免費且可持續升級的操作系統，這意味所有能源網絡的設施組件都將逐步實現智能化，新型路由器、能源芯片等[FS:PAGE]將廣有用武之地，目前的能源系統沒有公用的操作系統，這在世界上也是空白。其五、構建新型的能源終端系統，房屋最終將發展成為電腦化產品，這幾乎是工業革命以來最大的建筑革命，其他用能終端也將實現網絡化。以智能電表而論，我在2011年深圳高交會的論壇會上講過，根據國際電工委員會TC57架構目前智能電表設施組元包括：智能電子裝置、繼電器、電表、開關、電流互感器、電壓互感器。設計這些組元體系之時，沒有考慮到它與能源表計的軟件操作系統的兼容，這就意味著目前已裝的智能電表相當一部分屬于試錯型運用，要考慮到淘汰或者升級成本。在超級智能網時代，客戶表計系統既應該包括硬件，也應該包括軟件。其六、建立復雜化、螺旋型能源網絡創新流程。

       結論

       實際上，能源網絡與信息網絡、生產者和消費者復雜化重組的新型智能網使綜合性的創新技術在能源領域全面投入應用并由此推動新的產業革命成為可能，而且這種新的能源體系的創新水平將決定全球產業革命的性質和作用，把能源需求轉變為開放性的社會增長機遇;借電力產業之船從傳統的產業此岸跨越向創新的社會彼岸，這使得能源體系的智能變遷將深刻影響世界的生產方式、生活方式，而且將成為人類思想革命的前沿和環保經濟增長的核心，這也是能源系統智能化革命的意義。

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