武建东：能级转换构建国际领先智能架构

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　　武建东：能级转换——构建国家领先的智能电网的创新架构

　　中国科学院科学时报社首席经济学家 武建东

　　从2009年以来，智能电网的发展经历了三个阶段。第一个阶段就是我们说的智能电网阶段；第二个阶段就是智能能源网阶段，就是我们目前正在讨论的阶段。今天我要用一点时间介绍第三个架构，就是第三互联网超级智能网。

　　在介绍这个架构之前，我把世界上几个最重要的关于智能电网的架构介绍一下。

　　第一个架构，就是IEC架构，国际电工委员会。国际电工委员会在2009年就发表了国际电工委员会智能电网工作委员会的智能电网标准。这个标准经过讨论以后，确定以电力网为基础的1.0基础，2011年10月国家电工委员会墨尔本会议决定，以多种能源、智能能源为基础的2.0标准；2010年9月15日，我应国际电工委员会智能电网委员会在柏林做了智能电网架构的专题报告。

　　在会后，双方讨论认为，多种能源对智能电网架构是一个重要的能级转换，应该在国际上广泛推广。德方当即表示，在2010年国家电工委员会西雅图会议上，设立国际电网智能委员会。今天西门子的同仁也来了，西门子的首席科学家就是这个标准的起草人。

　　第二个架构就是美国的NIST、IEEE等机构制订的智能点、智能能源的架构。2010年9月23日，美国能源部长朱棣文提出建立21世纪的能源网络，这个战略包括重点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。

　　第三个架构是欧盟架构，欧洲委员会2010年3月3发布了《2020年的欧洲战略》，到2020年，德国的可再生能源在电源结构中的比例将上升到35%，就意味着德国这个网络可能是世界主要经济体中第一个进入到可再生能源柔性管理的新型网络。日本经济贸易产业省也提出了建立智能能源共同体的思想。

　　上述这几个架构设计，实际上反映了一个国家解决能源管理的文明能力和才智水平。

　　我现在介绍一下几个国际上重要的架构研究机构。一个是SG3，就是我们说的智能电网工作委员会；另外还有TC8系统领域，还有TC57能源自动化委员会，TC64、TC65、TC82等等。这是国际电工委员会有关智能电网的工作组织，企业是可以积极参加的。

　　另外在国际上非常有影响力的，就是德国电力电气工程协会DKE，有人讲DKE的主席要比德国总理还有威望。

　　在设计这个IEC1.0的标准架构过程中，主要采用了五个核心架构和四个前沿架构来设计。也就是说我们现在讨论的国际电工委员会智能电网的架构就是这样九个题组，这个图就是国际电工委员会制定它的架构流程图，通过这个图表我们可以看到它对智能电网系统领域的描述。这是通讯系统的描述，这个系统实际上是到现在为止国际电工界对智能电网的一个主要认识。

　　国际电工委员会智能电网提出了一个TC57架构，就是客户表的问题，包括继电器、电表、开关、电流互感器、电压互感器。

　　在2009年我曾经提出来智能电网其中之一就是要建立洲际能源网络，国际能源署在这个问题上非常重视勾勒，这是国际能源总署极力推了亚欧三大电网，一个欧洲电网，一个是现有的东盟电网，一个是日本电网。

　　我讲一讲现在这个互联网的问题。智能电网的第一个标准，就是1.0标准，以电力系统为基础的标准。当在更广泛的能源整合和能源的利用方式推进中，就显得有很多地方天生的缺陷，这些标准无法囊括我们正在建设和可能使用的能源设施。在这个基础上，我们改成了2.0标准。

　　2.0标准主要强调智能能源领域的发展，这个领域照顾到了多种能源并重，它有可能勾勒出多种电网的关系。这个关系中，这是我在国际智能电网联盟和德国做报告的时候介绍的这个架构，这个架构是智能能源的一个架构，上面是智能电网、智能的油气网、智能水网、智能热力网、智能建筑、智能工业设施、智能交通，以及交互架构，跟下面的交互，这样的一个体系架构图。

　　这个图在描述多种能源上具有重要的价值，现在我们讨论的2.0标准就是勾勒它具体的逻辑线路。

　　但是它仍然有一个问题，它没有办法把我们现在整个能源体系提升到一个更加高效的角度。在这个基础上，我就提出了我们发展第三互联网，也就是超级智能网。大概的意思是这样，就是现在世界上有两个互联网络，第一个是IPV4网络，第二个网络是IPV6网络。我们应该把能源体系和打通，形成第三互联网。由于三者之间都可以采用IP地址的模式为基础，采用一致性的语法、一致性的语意，还有一致性的地址机制整合，这样一个新的第三互联网会兼容我们另外两个大的网络。

　　在推进第三互联网以后，会出现如下的重要变化。这个架构第一点，就是要确立以用户为中心的免费、低费的码址资源的海量配置。形成了一个与整个世界相对称的码址资源系统。

　　第二个，有了这样一个网络以后，就要建立一个新的域名管理机制。我们第一互联网、第二互联网的核心，是有13个根，这13个根中有一个总根在美国，另外有两个根在日本和欧洲。今年国家电工界讨论的最热门的话题，就是说今年很可能出现骇客，以及比骇客更加高明的网络恐怖主义，组建对电网的打击。

　　如果从这个意义来讲，我们就知道TC57架构所描述的问题出在哪儿了。我们现在所有的电表在理论上都是没有操作系统的，我们所有的电力设施都具备着激活它的码址条件和传导机制。如果是这样的话，假设有足够大的黑客集团，因为现在整个的电力网本身就是一个通讯网，只要启动适当的病毒机制，就可以击毁一个城市、一个国家，甚至多个国家的电力网络。

　　所以今年的能源反恐就成为关键，就是因为我们当初勾勒这个体系时存在着天然的缺陷，正是在这样一点中，我们提到建立新的智能网的管理机制是什么呢？是按照城市，当然也可以考虑按照国家来建立分布式的根的基础。这样当恐怖主义在一点攻击的时候，因为码址资源是分布式的管理体系，无法形成全球性的、国际性的或者一个国家的运转。

　　从理论上来讲，现在世界上没有一个国家的电力系统有这种根服务器设置，所以我们要建立这种新的机制。

　　第三点，要推进可信码址。能源网络不同于通讯网络，它的IP地址是随即发放的，它必须是虚拟的，否则就要出现问题。

　　第四个问题，这个第三个网络要比前两个网络要表现出更大的优势，就是说要改变底层协议，是改变世界能源体系的核心和关键。

　　第五点，就是要注重交互能力建设。以用户为中心，国外创造了一个概念，叫做产销者，就是生产者、消费者根本不是对立的，消费者下一步要变成产销者，产销者对于整个能源的运作具有核心作用。刚才胡院长讲的那个人叫（威林霍夫），他是美国电监会的主席，我2010年在美国出席全球智能电网论坛的时候见到他，他说打一场必不可少的能源战争。

　　第六点，就是讲现在整个的电力系统、能源系统，本质上是没有操作系统的。我们使用的小型电脑，它的操作系统是微软做的；大型机用的是IBM的操作系统；我们的手机用的是安卓、塞班的系统，正因为塞班比较弱，所以使安卓系统很快超过它了。

　　我们整个电力系统不存在一个严格意义上的操作系统，那么建立这样一个操作系统，就是我们谈的第三互联网的核心。这里有一些简介，这个报告我已经提交的国际智能电网联盟，联盟已经发给了各个成员，获得了很好的评价。我也转给了国际智能电网协会主席理查德，他也表明这是一个重要的表述。实际上美国之所以能够让朱棣文当这么多年的能源部长，就是因为朱棣文有一个重要的计划说服奥巴马，奥巴马原来想在今年启动，但是还在实验室阶段，美国就压了一下。这个光合作用革命，完全超过互联网革命。

　　我们全世界30多万种的生物，有一部分有机物，假设通过纳米技术建设纳米马达，放到植物之中，就可以加快吸收阳光和水。太阳能也好、其他能也好都是间接使用，这是直接使用。第二点，它是基因工程，把这个生产的油料配方经过提炼，可以变成能源生物的配方；另外一点，我们把生产的原料合理的转化成我们现在使用的能量流，这样以来就打通了这样一个进步。如果是这样的话，实际上有一个要比我们现在使用太阳能更加先进的方式，来开发这个能源。除此之外，还有太空电力、中级空风能、燃料电池、海洋风利用。

　　这里我介绍两个能源。一个是飞行发电机，飞行发电机我在国内外讲了很多次了，飞行发电机的价值是非常高的，因为在中低空的范围，可以用静止的方式发电，通过合理的方式传输出来。目前美国、加拿大的几个机构，一个是研究飞艇的方式飞上去；还有一种直接的方式就是用线的；当然还有另外一种方式就是无线传输。

　　荷兰的一个宇航员威伯做了一个T级风能系统，他提出了建立中低空的T级风能系统，通过T机方式把这个能源逐步逐级的降下来。如果实现这个中低空的风能系统，除了安全以外，电力的原价性非常高。威伯的这个计划得到了荷兰壳牌石油公司的支持。

　　另外就是终端系统，刚才我已经讲了，我们现在做了一些智能电表，这些智能电表在理论上来讲都是过渡性产品，因为它里面没有操作系统。第二点，我们的电表就是电表，它没有办法跟电视、手机、电话机、其他终端连接起来，所以下一步它就要改变芯；同时它的硬件结构也要做出重大调整。

　　在这种情况之下，它将打通与建筑、交通、工业设施和生活方式的这样一个整体的交往。在这一点上，应该说面临着另外一个重要的解放。所以我想搞智能电网，不是说搞几千万个智能电表就行了。现在升级换代太快了，电脑是这样，操作系统也是这样，智能电表也是这样；但是智能电表我们可以做得聪明一点，不要给企业和用户带来不必要的浪费。

　　互联网与能源网合作，有多个突破口。超级智能网从业务级别来讲，不同于我们现在谈的互联网，它可以把人类的潜能加以开采。我构建的一个超级智能网的路线图，分了几个阶段。在构建超级智能网中，全球五万个以上的城镇，分布式能源管理中心可以实现这样一个内联。2009年我在讲智能电网的一个重要意义时讲，构建洲际互动能源网络。

　　全球新的一次对智能电网创新架构的认识正在形成，这个报告我在去年6月向国际智能电网联盟提交的，因为这个技术和架构的消化和构建是在一个比较高端的方式进行，不是说一天就能创造出一个思想，它需要一段时间。去年以来，对第三互联网，就是我提的那个超级智能网研究，现在在国际上已经有多个反映。我们沿着智能电网，智能能源网，到第三互联网、超级智能网的发展，将为我们的能源发展提供一个远大的前景。

　　所以我建议，一个是我们要制定一个国家的总体路线图；第二，加快国家的标准化建设；第三，要加快以城市为中心，组建我们的能源网络；第四，要尽快系统以IPV6为基础的超级能源网的建设。

责任编辑：黄颖  投稿邮箱：网上投稿