在能源轉(zhuǎn)型與數(shù)字革命深度融合的時代背景下，能源互聯(lián)網(wǎng)作為實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的關(guān)鍵載體，其信息與通信理論及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究至關(guān)重要。中國電力科學(xué)研究院有限公司國網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究院的王繼業(yè)及其團(tuán)隊(duì)，在此領(lǐng)域進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的探索，為構(gòu)建新一代能源體系提供了重要的理論支撐與技術(shù)路徑。
一、 能源互聯(lián)網(wǎng)的信息物理融合新范式
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)以電力流單向傳輸、集中式控制為主要特征。能源互聯(lián)網(wǎng)則旨在實(shí)現(xiàn)電、氣、熱、冷等多種能源的互聯(lián)互通、互補(bǔ)互濟(jì)，其核心是信息流與能量流的高度耦合與協(xié)同。王繼業(yè)團(tuán)隊(duì)的研究指出，能源互聯(lián)網(wǎng)的信息系統(tǒng)不再是電力系統(tǒng)的輔助支撐，而是與其深度融合，形成信息物理系統(tǒng)（CPS）。這要求建立全新的信息建模、感知、傳輸與處理理論，以精確刻畫和動態(tài)調(diào)控海量分布式能源設(shè)備、柔性負(fù)荷、儲能單元等“產(chǎn)消者”的實(shí)時狀態(tài)與互動行為。其理論探索涵蓋了面向能源互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一信息模型、多時空尺度下的狀態(tài)估計與協(xié)同感知機(jī)制，以及信息不確定性對能量系統(tǒng)安全穩(wěn)定影響的分析框架。
二、 核心通信理論與關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)
能源互聯(lián)網(wǎng)的廣域互聯(lián)與實(shí)時調(diào)控對通信網(wǎng)絡(luò)提出了極高要求。研究聚焦于以下幾個關(guān)鍵理論問題：
- 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合理論：能源互聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)包含電力光纖專網(wǎng)、無線專網(wǎng)（如LTE-G、5G切片）、公網(wǎng)以及工控總線網(wǎng)絡(luò)，呈現(xiàn)異構(gòu)融合特性。理論研究需解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的高可靠、低時延、海量連接的統(tǒng)一接入、無縫切換與資源協(xié)同調(diào)度問題。
- 業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)資源分配理論：能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)多樣，從毫秒級保護(hù)控制、秒級精準(zhǔn)負(fù)荷控制到分鐘級以上的市場交易與狀態(tài)監(jiān)測，對通信的時延、可靠性、帶寬需求差異巨大。需要建立基于業(yè)務(wù)重要性、緊迫性及能量系統(tǒng)狀態(tài)的風(fēng)險量化模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)、智能、差異化分配。
- 通信-計算-存儲一體化理論：為滿足邊緣智能決策與快速響應(yīng)需求，需研究在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)（如變電站、臺區(qū)）實(shí)現(xiàn)通信能力、計算能力與存儲能力的協(xié)同部署與聯(lián)合優(yōu)化理論，支持分布式能源的即插即用與本地自治。
- 安全可信通信體系：能源互聯(lián)網(wǎng)是關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施，面臨嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。理論研究包括面向能源工控場景的輕量化加密認(rèn)證、內(nèi)生安全通信協(xié)議、基于區(qū)塊鏈的可信交互機(jī)制，以及跨域跨網(wǎng)的安全態(tài)勢感知與協(xié)同防御理論。
三、 支撐性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新研究
在理論指引下，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新研究同步展開：
- 時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）與軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）的應(yīng)用：探索TSN技術(shù)在變電站、微網(wǎng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)確定性與高可靠傳輸?shù)牟渴鸱桨福焕肧DN技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)廣域通信網(wǎng)絡(luò)的集中控制與靈活編程，提升網(wǎng)絡(luò)整體管控效率和業(yè)務(wù)適配能力。
- 5G/6G與電力網(wǎng)絡(luò)的深度融合：深入研究5G網(wǎng)絡(luò)切片如何為不同能源業(yè)務(wù)提供虛擬專網(wǎng)服務(wù)，以及6G愿景中通感算一體化、智能超表面等技術(shù)在能源設(shè)備狀態(tài)廣域感知、精準(zhǔn)控制方面的應(yīng)用潛力。
- 空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：針對偏遠(yuǎn)地區(qū)新能源電站、輸電線路監(jiān)測等場景，研究融合衛(wèi)星通信、無人機(jī)空中基站、地面網(wǎng)絡(luò)的立體覆蓋方案，確保能源互聯(lián)網(wǎng)全域全時通信可達(dá)。
- 數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：構(gòu)建與物理能源網(wǎng)絡(luò)同步映射、交互演進(jìn)的數(shù)字孿生通信網(wǎng)絡(luò)，用于模擬推演、故障預(yù)演、策略優(yōu)化與運(yùn)維決策，提升網(wǎng)絡(luò)的預(yù)知預(yù)判和自愈能力。
四、 與展望
王繼業(yè)團(tuán)隊(duì)的研究表明，能源互聯(lián)網(wǎng)的信息與通信理論正從傳統(tǒng)的支撐性角色，演變?yōu)轵?qū)動能源系統(tǒng)變革的核心使能技術(shù)。未來研究需進(jìn)一步深化信息物理融合的建模深度，突破異構(gòu)資源協(xié)同、確定性服務(wù)保障、內(nèi)生安全等基礎(chǔ)理論，并推動邊緣智能、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)更緊密地結(jié)合，構(gòu)建具有自適應(yīng)、自組織、自愈能力的智慧能源通信神經(jīng)系統(tǒng)。這不僅是技術(shù)演進(jìn)的方向，更是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、保障國家能源安全的戰(zhàn)略需求。中國電科院國網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究院在該領(lǐng)域的持續(xù)探索，將為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展貢獻(xiàn)重要的中國智慧與中國方案。
