国际智能电网联盟理事★□、中国国际经济交流中心智能能源研究组组长、《科学时报》首席经济学家 。
智能能源网的十大重点战略性产业包括智能电网产业、智能水网产业▽、智能油气网产业、先进储能产业◇▷▼、基于IPv6的智能网络产业、现代能源传感技术产业、建筑智能能源管理系统▽▼、智能交通能源管理、智能微网和能源新材料。
智能能源网将实现百年工业史上从未有过的生产者和消费者的有效互动▽▲◆，通过系统性调峰…◇、平移负荷、增加现有输送网的能力和效率○、提高已有能源网的资产利用率等措施，预计到2015年可将我国电网▷▽、燃气网…、水网利用效率提高10%，2020年提高综合智能能源网利用效率15%~20%。
我们预测-○▪：有效推进智能能源网的建设，2015年我国一次能源消费总量可实现40亿吨标准煤的目标，推进智能能源网建设大约可节约4亿多吨标准煤△。因此▪，发展智能能源建设是有效重组我国能源结构▼、建立现代能源产业体系和新型能源管理组织的战略通道。
我们主张的综合网架为主的智能能源网改革方案认为不但水、电、燃气、制冷、供热、建筑◇◁▲、交通和工业设施等能源网络或能源载体需要并行推进智能化，而且多种能源要素和不同能源网架之间需要实现高效率的智能配置，为此，需要推动现有能源结构的组织变迁和实现新商业模式的集成。
建议至2030年•，将我国以煤为主的能源结构转变为清洁能源为主的结构★☆☆；至2020年■，将我国的能源结构转变为国际领先的智能化结构；至2015年▽，初步建成我国的能源体系智能化的主体架构，实现以能源网带动新一代互联网的发展☆◆▪。
2008年的国际金融危机已经演变成了国际能源产业结构重组的契机，美国正通过能源体系的大规模调整，重建世界经济与未来的领导权。2011年1月26日奥巴马总统发表的国情咨文中特别强调◇○：“我想让你们和我一起来制订一个新目标：争取在2035年之前使美国85%的电力供应量来自清洁能源。”这是美国制定的历史上第一个清洁能源发展的时间表。为将此愿景付诸实践●▲，奥巴马在国情咨文中进一步表示，美国将启动类似阿波罗登月计划一样的能源创新工程。它表明美国经济复苏已将能源创新工程列作与计划“阿波罗登月”同等重要的战略性国家行动。通过2011年2月14日的美国新一年的预算案，奥巴马政府已将能源网、互联网、4G●、节能建筑、信息技术•△、生物医药等综合产业打通，以高于现有国际产业一个数量级的新结构再建美国的竞争力，能源创新力量正在成为美国竞争力的核心。这个举措实际上启动了国际经济结构的一次升级，对世界主要经济体而言，都具有重要借鉴意义。
全球能源产业已经经历了两次大变革：第一次变革是建立了以煤炭为主的能源；第二次变革是建立了以油气、煤炭并重的主力能源生产力；现在正在进行第三次大变革就是以能源体系智能化、网络化和实现以清洁能源为主力能源，它将创造新的能源生产方式和新的生活方式◁=•。它的本质是一次基础产业向更加高端结构的战略转型；也是涵盖了高速能源互联网、人工光合作用•◁…、太空互联网和太空电力、气象能源管理、超导技术和高密度电磁储能等技术和管理架构的知识创新工程；更是占领全球经济制高点、体现国家竞争力▽、展现社会理想的集中表现。
为此，建议至2030年▷▼，将我国以煤为主的能源结构转变为清洁能源为主的结构；至2020年○=，将我国的能源结构转变为国际领先的智能化结构；至2015年，初步建成我国的能源体系智能化的主体架构，实现以能源网带动新一代互联网的发展。我们认为这也应该是中国能源发展的路线图。
全国政协经济委员会副主任☆、中国能源研究会理事长柴松岳表示：“目前解决全球能源战略转型的方案主要有两个，其一是单网架的智能电网发展方案☆-，这个方案注重以电力系统为主的智能化改革◆▪◆；其二是武建东教授提出的综合网架的智能能源网的发展方案■…●，这个方案认为不同能源网架间需要实现更高效率的配置和互动，以实现分行业、多产业的能源智能化。经验告诉我•-，按照综合网架理论推动智能能源网建设★▪◇，可能有更好的效果=，也能使中央提出的以信息化带动工业化◆，走新型工业化道路的战略落到实处○。”
实际上，我们主张的综合网架为主的智能能源网改革方案认为不但水●、电、燃气、制冷、供热、建筑■★、交通和工业设施等能源网络或能源载体需要并行推进智能化，而且多种能源要素和不同能源网架之间需要实现高效率的智能配置，为此•☆，需要推动现有能源结构的组织变迁和实现新商业模式的集成。
我认为…：智能能源网是指集成利用新架构■•、新技术、新服务和新产品，将孤岛型、行业性的能源网络及相关能源载体，按照可以升级的通用语义、语法和协议提升为互动运转的智能体系，以更为高效、经济•◁=、安全的模式，实现能量生产、输送△=、储备、消费和服务的智能运转；实现不同能源网络和能源载体的智能配置、互操作性和能源体系的智能化管理，以满足不断进步的社会需要。这个学说还包括智能能源网的四大系统、五个技术通道、八个子网络、十要素流程模型等○◆。
根据智能能源网的理论，我们主张将我国现有的集中科层制的能源结构转型为四个并列的产业系统，即智能化的集中分层式能源生产和现输送系统☆、先进的储能系统◆、智能终端能源系统、智能能源服务系统。这个调整也意味着将现有的能源网络从科层制的能源结构转向多元互动能源结构，它将实现比目前的互联网更大体量的能源网与互联网的爆发性整合，实现全球能源系统的组织变迁。
因此，我认为谁掌握了下一代智能能源网，谁就将主导下一代全球能源的战略能力…，谁就能够优先于其他国家达到全球能源体系更高级别的顶端水平。为此▷◆，我国应该依靠自身的巨大市场和科技开发潜力▽，成为主导全球智能网变革的领先国家◁，建造影响未来的智能网的流程和标准，在百年一遇的全球工业变革中发挥主导作用。
智能能源网的解决方案得到多个国际机构的认可并正在成为构建下一代能源网络的新共识。全球智能网联合会主席、美国能源部能源专家咨询委员会主席圭特巴特尔表示：“今天-◁，中国已经在能源领域的许多思想创造方面处于世界领先地位•。武建东教授和他领导团队的先进理念已经被高端业界广泛认可▼，武教授使人们越来越清晰地认识到成功的能源变革中的关键支撑要素，即智能能源网。□”
2010年9月23日美国能源部部长朱棣文在智能网络全球论坛（2010 GridWise Global Forum）上发表演讲▼，提出了美国发展智能能源的最新战略●，即建立21世纪的能源网络（Toward a 21st Century Grid），该战略重点包括发展可再生能源接入、大规模储能、用户端管理•=、智能电网、数据与信息安全、智能建筑等内容。美国联邦能源监管委员会（FERC）主席韦林霍夫也称“要打一场不可缺少的战争，建立需方参与的智能能源网络▷=▼”。发展智能能源（Smart Energy）已经成为美国政府部门、行业协会及产业界新的战略共识。
德国联邦政府经济和技术部（FMET）已将其新制定的未来能源规划命名为“能源互联网”，即E-Energy，其主旨是建立一个基于ICT技术（信息和通信技术）、可实现自我调控的高效能源系统。目前，E-Energy项目重点开展三方面工作：其一是创立一个虚拟电子化的◁☆、便于各方参与交易的能源市场□◆；二是建立能源互联网中各子系统（如发电系统▽▪▽、配电系统、用户端系统等）及各设备之间的数字化连接，实现对能源互联网运营过程及各工作设备状态的监控▽、分析与维护；三是建立在线的能源市场及交易系统▲，实现能源市场行为的实时运行。
日本经济贸易产业省（METI）于2010年4月启动“智能能源共同体（Smart Community）”计划，其职责范围涵盖能源◇◇▷、社会基础设施和智能电网等领域◁●，并将首先在横滨、丰田、关西、北九州等四座城市具体实施；东京、大阪则开始“智能能源网●”演示实验。日本的“智能能源共同体-◇▽”、“智能能源网”项目将通过智能化的信息交换与控制系统，协调电力▽、热能与运输方面的能源使用□▲◁，实现区域内不同来源的电力与热能的相互转换，进一步提高可再生能源在总能耗中的比重-☆▲，以此作为履行2020年减排25%承诺的重要举措。
各国在借鉴互联网的发展经验之中▽☆▪,都非常重视将能源体系智能化的发展上升为国家创新战略,改革模式可以概括为优先设计架构、制定路线图并推进试点•。美国、日本、澳大利亚、韩国、意大利等国都规划了初步的技术发展路线图■…●，确立了国家行动战略。
根据我国工业化和城镇化进程的规模和速度▪◆，根据维持长期就业增长和维持社会稳定所需的经济增速，我们预计到2015年我国一次能源消费总量需要43亿～44亿吨标准煤★；2020年我国一次能源消费总量需要53亿～54亿吨标准煤，这个总量已经超出了我国对国际社会减排承诺的底线，迫切需要我国节能战略从分散化▼•▲、项目型、强制性、孤岛性的发展模式转型为体系性、网络化、积极性、互动型的创新战略-▲☆，这种新型的能源组织模式就是智能能源网。我们预测：有效推进智能能源网的建设，2015年我国一次能源消费总量可实现40亿吨标准煤的目标▷☆◇，推进智能能源网建设大约可节约4亿多吨标准煤。因此■，发展智能能源建设是有效重组我国能源结构■◁、建立现代能源产业体系和新型能源管理组织的战略通道。为此，我建议加快实施我国能源高端产业创新计划，发展智能能源网■，建立面向21世纪领先的能源体系,并力争在处于城镇化和居民消费上升阶段实现以较低的能源消费增长支持经济可持续的稳步发展。
我国幅员辽阔、人口众多○□☆，拥有世界上体量最庞大的传统能源基础设施，发展智能能源网，不但是我国能源结构实现跨越式转型的唯一道路，也是实现我国节能减排和清洁能源发展国际承诺的可靠保障，更是建立国际领先的能源结构和先进产业集群的重大战略抉择,我国迫切需要在能源关键技术和能源组织管理方面实现与主要经济体并驾齐驱☆△▼、甚至领先的创新▼-▽。
1•◇.它是推动我国经济结构实现战略性重组◇，确保我国实现2020年的节能减排目标，建立低污排放经济的先进技术路线。
根据我国有关城市的测试报告●，建设智能能源网将使全市能源效率提高至少20%。倘若以我国到2015年一次能源消费总量大约43亿~44亿吨标准煤计算◇，全面推进智能能源网建设后○=◁，到2015年我国大约可节省4亿吨左右的标准煤；到2020年，大约可节省7亿吨标准煤。因此，早改革●▽，早受益▪-◁。
我国能源基础设施资产利用率较低。资料显示，美国现实电网资产利用率为55%，日本为60%以上，瑞典等北欧国家正力争达到70%左右○-…，而我国电网资产利用率还不到35%。智能能源网将实现百年工业史上从未有过的生产者和消费者的有效互动●，通过系统性调峰◆、平移负荷、增加现有输送网的能力和效率•、提高已有能源网的资产利用率等措施，预计到2015年可将我国电网、燃气网、水网利用效率提高10%，2020年提高综合智能能源网利用效率15%~20%•□。
我国城市用户年均停电时间△◆、停水时间、停气时间均高于发达国家★。据中电联统计：2009年全国城市用户年平均停电时间为9.11小时◆△，仍然高于主要经济体的平均水平七八倍，发展智能能源网将有效降低停气、停电、停水次数-☆=，也将使我国能源网安全管理跨入国际领先行列。
4.它是建立领先世界的新型能源结构…▷■，体现我国科技竞争力，建造新的国际能源标准的坚强保障。
发展智能能源网将重建我国的能源结构和创新能源的来源▷◆，以制发展下一代智能能源网络，可以推动我国能源产业立足标准层面竞争。为此，我国有必要启动类似•“863”计划一样的能源发展规划□▪，与欧美等国并行推进太空电力▷□☆、能源生物、能源互联网等发展◁◆，将我国的能源潜力淋漓尽致地发挥出来。
建立水、电、热力△=○、燃气等多行业的能源报价市场□，实行区别电价◆◆▲、气价■、热力价格等能源价格，推广进行便利的多种能源交易▷○=，建设集成化的需求预测、响应•、交易机制▷，推动用户直接参与多种能源交易。据我们测算，全面建成智能能源网后，每年可使城乡居民水电费、燃气费、制冷★•▼、取暖费用支出减少10%左右，全国可因此实现经济效益5000亿元以上。
此外，它还是推动我国农村能源实现跨越式转型必然途径；是实现新型城市基础设施智能化的不可逾越的阶段；是打造高端能源产业集群的最理想的通道。
智能能源网将带动智能电网产业◇、智能水网产业等新兴产业的发展，可以有效地形成我国国民经济重要的增长热点。
智能电网既是现代能源产业的支柱产业◁，也是先导性产业，我们需要在以下关键技术方面取得战略性突破，即建立基于IPv6的电网信息架构、信息化基础设施、信息高级应用系统；实现智能电网与智能燃气••■、智能供热★、智能水务等其他能源网络互操作体系的架构和互联建设；初步建立智能主干网、智能微网☆、城市智能配电网、智能农网、智能国际电力交易网络协调发展的设施体系◁△▪；初步建立全国气象电力储能报价需求交易超级数字系统；试点建立公共电力调度管理系统的模拟体系，建立提高电力资产利用效率的数据模型；建立电网双向通讯和电网设施的安全体系；建设高压直流/柔性输电系统；智能调度◆；断电保护/能量管理系统；高级配电管理系统；智能变电站■◆□；高级计量体系；需求响应/负荷管理；智能家庭；智能用电设施；电动车充放电设施☆；清洁能源并网接入工程；并网/离网技术等多个产业。
中国处在高速城镇化、工业化时期■，完全依靠地表径流、地下水和江河调水等传统手段获取水资源已捉襟见肘，迫切需要实现从自然取水向工厂化制造用水的方向转型◇●-。而这个问题就将水资源问题实质上演化为能源问题◆，这就需要加快实现智能水网与智能燃气◁▽▼、智能供热、智能电网△◁△、可再生能源发电等其他能源网络互操作体系的架构和互联建设。
应在以下关键技术方面取得战略性突破◁◆，包括大力发展海水淡化产业▼；大力发展现有的世界上最大规模的中国管道水网能力建设；大力发展村镇水网；按照智能配置的原理实现城市水电热气••、河湖资源、管网水源等合理组配。
建议到2020年■，建成日处理量8000万吨到9000万吨的海水淡化工程▽•，使工业化供水量达到总供水的4%到6%,消纳1020万千瓦到1530万千瓦新能源电力，力争每年实现整体效益3000亿元…■•，拉动国民经济增长0.3～0•▽○.5个百分点。
建议未来大力发展小城镇和乡村智能水务建设，为7亿村镇人口提供最基本的水务设施。
智能燃气网是现代能源产业的战略基础性产业△●◇，具有成为稳定的分布式第二电源供应的前景。应在以下关键技术方面取得战略性突破：充分实现智能燃气网与智能水气、智能供热、智能电网◆…■、可再生能源发电等其他能源网络互操作体系的架构和互联建设▷★、有效实现燃气资源与其他能源形式的能量转换体系建设□、燃气调峰发电、直燃式空调制冷、燃气供暖□、混合能源汽车加气◆、燃气管网信息化改造▷▷■、气源智能加工★○、高中压智能燃气管网制造◇★、智能调压站和罐站、智能调峰储气设施、燃气安全检测■◇△、直燃式空调、煤炭气化■□、联合循环发电等产业，充分发挥油气资源调峰、气电热互补的作用。
根据智能能源网的思想,储能产业将成为与能源输送网络并列的现代能源产业★。目前需要应在以下关键技术方面取得战略性突破…◆：直接储能，缓冲系统储能；实现不同能量的智能配置储能••；建立公共的虚拟储能网架；推进以城市为主的储能系统建设；推进以市场化为主的储能系统建设。“十二五”期间储能的技术发展重点包括：海水淡化、煤炭气化□、抽水储能▽▲○、液流电池、锂金属电池组群、飞轮储能站、筑坝泵水、天然气储气◆▪、泵水储能、水蓄热、热电转换、钠硫电池▽、流体钒电池、汽车电池为主的移动储能基站、相变储能等☆。理论上中国电力的15％可储备；水力的10％可储备（海水淡化储备、再生水储备）；热力30％可储备；油气10%～15％可储备；建筑物可承担10％储备◆☆★；交通可提高储备能效10％■◆；工业可储备5％能量；农业可提高储备能效10％◇○。倘若将发电环节和远程输电环节的投资向储能环节投资，有望将我国电力资产总体利用效率从20%提高到50%以上•☆◆，拉近与发达国家的距离。
随着能源网络互动化提升■，目前互联网采用IPv4协议难以满足未来的巨大需求，必须增加新IP地址。IPv4升级到IPv6后，将可轻松地为全球15亿所居屋▽，600亿个各种电源，20亿个以上的表计系统，1000亿个能源设施组件提供唯一IP地址，实现互联互通△▲•。为此，我们认为，中国必须建立智能能源网的信息处理中枢••■，这个核心架构就是采用基于IPv6的网络，这是世界上第一个设计的以IPv6为基础的能源网络。
应在以下关键技术方面取得战略性突破：建立与实体物理网络并行运转的大容量数据系统和双向即时交互系统○□；建立全国气象能量管理储能报价需求交易超级智能网系统△，实现海量能源数据管理和远程气象监测，处理海量气象变化、人流物流及能源供需信息的高级管理；大力发展远程气象监测系统测管理系统；发展IPv6核心技术☆◇●；发展PLC、UWB△■○、Wifi、Zigbee•、蓝牙等有线无线融合的家庭联网技术；家庭多媒体和应用数据分享互联技术■☆；大型计算机◁☆▲、超级计算机集群；光纤复合电力电缆技术及产品◆▲▼、智能能源网的ICT技术等。
先进传感器技术是建设智能能源网的非常重要的关键技术，它由各种先进传感器、软件、芯片、新型显示▽，传感、光纤复合电缆和管理系统等组构，结合双向通信的智能表计◆◁、各发电站△▼▼、输电线路、燃气站及传输管道、热力站、水务及其它基础设施一起搭接成智能化能源网监测管理系统，实现信息实时提取、适时判断、快速反应、智能监测○☆、预防故障●。
应在以下关键技术方面取得战略性突破。发电领域-：基于涡轮机、发电机以及其他旋转设备的在线健康状态监测、新型传感器与发电设备的集成化--，以及碳排放监测和降低碳排放等技术•…；输…◇、变电领域◇◁：基于无线网络的先进传感器技术的输电线路的状态监测以及智能变电站等正成为研究热点，其中涉及的关键技术就包括以无线网络和通信技术以及以微纳技术★、光纤技术为代表的先进传感器技术等；配电网领域：基于数字通信技术的高级传感和计量技术★、无线传感网络▪□、光学或电子互感器▼-、架空线路与电缆温度测量、电力设备状态在线监测▽▲△、电能质量测量等技术；智能燃气网：压力传感器……◇、温度传感器、湿度传感器、流量传感器★▪、CO传感器●=•、燃气浓度传感器、气质分析仪器▪■、先进的燃气计量表计等；智能水务网：智能生化传感器=•、气体传感器、智能压力传感器、流量传感器、智能水表等；智能热力网：智能热力计量表计、先进温度传感技术等★☆◁。涉及到RFID、MEMS、智能芯片、智能综合表具、光纤温度传感器☆、新型显示、光纤和无线数据传输、路由设备和软件的综合开发。
低碳经济的发展催生了国际上独立的建筑能源管理产业。应在以下关键技术方面取得战略性突破：智能综合布线系统、智能建筑结构、智能给水、智能排水，智能热力▼△、空气调节、智能电气■、智能燃气★、智能消防和防火、智能楼宇自动化控制管理、智能建筑声学、智能建筑光学系统、智能热工★-、智能园林绿化☆…、保温系统、综合监控性系统、集中抄表系统、小区储能管理系统等•■。涉及到设备自动化系统（BAS）•…；房屋通信自动化系统（CAS）◆▲；社区综合布线系统••▷；家庭生活智能系统；消防报警系统；电器（设备）控制管理系统；厨房智能化；家庭保健护理系统（家庭远程医院）等。
2009年底全国汽车保有量约为7619余万辆，预计“十二五”期末我国汽车保有量将超过1◁.5亿辆；“十一五▪◇●”期间中国交通能耗约占社会总能耗比例突破了20%，预计“十二五◇”期间将超过工业能耗突破30%△▼■，成为我国消耗能源最多的领域●◇。
应在以下关键技术方面取得战略性突破：交通终端用能利用效率管理模型；纯电动汽车、混合动力车和燃料电池车等使用的车用高性能蓄电池▼△；开发和普及废气性能低的清洁能源车▽★；开发汽油发动机、柴油发动机、电力机车能源利用效率提高技术•◇；利用IT智能技术解决交通拥堵和交通基础设施的改进◇；先进的交通管理系统(ATMS)；先进的公共交通系统(APTS)◁；先进的车辆控制系统(AVCS)；以及数据通讯传输技术★■●、电子传感技术、电子控制技术等；开发先进的汽车节能技术；提高节油车辆的比重△；合理调整汽车的吨位构成▼■，实现降低油耗的目标▪；加速公路建设，提高路面质量△，实现节能；开发利用清洁能源的车机船▷；提高铁路节能车辆的比重▽=；推进船舶节能制造和航行=；提高飞机维修和材料技术；推进柴油机■□、汽油机的余热利用；充分利用其它能源终端的节能支持系统等。
我国东西部地区间经济发展不平衡的格局造就了西部能源集中区向东部负荷中心大规模、长距离输送的基本网架，这个构架天然缺陷就是存在着能耗大、电力资产利用效率低、土地占用面积多等问题，建立与之配套的集成了水、电、燃气、供热、制冷◆•▷、清新空气等能源的智能微网是修补这个结构缺陷的必然途径，它不但提高能效水平=•■，而且可以合理解决本地能源资源的优化利用○，这是中国高效能源的战略出路之一。它可以实现多种能源转换、缓解骨干能源网输送压力、构建区域智能能源网产业集群■●▼、在微网内部实现削峰填谷、提高能源资产利用效率，活跃地方经济，带动煤层气、油层气开发和风电△=、光伏发电★、生物质能等多种新能源开发，实现多种能源形式互补。
应在以下关键技术方面取得战略性突破：为未来的工业、建筑物和机动车创建可智能和安全的能源网▲□、智能端点间加密用电数据系统、用户界面管理、电能传感器、蓄电和纳米技术集成、建筑物内的载荷与配电的智能闭环控制■▲▼、分布式发电、能效合同管理▪--、热电冷联产、智能能源管理终端等集群。
当代国际能源变革的核心之一就是推动能源设施从使用金属材料过渡到非金属材料，也可以说能源变革从某种意义上而言就是新材料的变革。应在以下关键技术方面取得战略性突破：高端反渗透膜、离子膜材料技术；超导、磁性新型材料◇□；流体钒、钠硫、磷酸铁锂等储能材料；光降解水制氢材料、电解水制氢材料等高端材料产业；高性能的碳化硅材料；非晶材料▽；碳纤维及其复合材料等★，这些材料行业在世界范围内也处于起步阶段。
