能源互联网的结构和运行
基础能源互联网。分布在终端用户侧的智能微网将成为供能系统的底层基本结构。这些能源微网或大或小，构建在工业园区、住宅区、商业区甚至城区范围内，以天然气分布式能源站等既能稳定输出能源，又可调节的能源设施为基础，结合储能和其他调峰系统，充分融合当地太阳能、小风电、热泵、工厂余热余压等资源，满足区域内热电冷和天然气等能源需求。这个微网的范围界定一般取决于区域的配电等级(一般在110 kV及以下)以及铺设供冷、热或蒸汽管网的经济范围。在微网之内的用户，既是能源消费者，也可以是能源生产者或调节者，比如屋顶光伏余电上网、余热余压利用、利用备用设施或容量为微网提供共享服务、利用夜间充电而白天不用的电动汽车向电网反送电为电网调峰等。智能配能网在保证区域各种能源平衡的同时，通过安装在用户端和系统内各种能源设施的计量、统计和监测设备，以及相关信息收集和统计系统，对分布于微网内部及个体终端的产能、外来能源输入、用能、备用容量、储能系统、能源交易、经济运行和环保情况等重要信息进行实时监控，再通过互联网将信息转给控制中心，结合大数据、云计算等技术实现对产能和负荷的精准预测，并把最优化配置指令通过互联网传输给各个组成部分。
更高层级的能源互联网。同一地区以多个能源微网为基础，结合外供能源系统、区域能源配送系统、未包含在微网之内的若干产能、终端用户及备用和调节设施，构成更高层次的区域能源互联网。这个区域能源互联网的范围界定一般取决于区域行政、商业和工业的规划配置、输配电网的配电等级(一般在220 kV及以下)及其他因素。为了实现更大范围资源和负荷的优化配置，还应进一步规划和建设省市一级的能源互联网。能源互联网的思维、理念和技术也可以用于对全国能源系统的优化和改造中。只有互联网技术才能实现在大区域及全国范围内的信息互联互通，通过大数据和云计算等现代技术的支持，才能在大区域内实现能源结构的平衡优化配置。
互联网化是“一体化和智能化”的基础
无论哪一个层次的能源互联网系统，都需要一个最优化的结构和高智能的控制系统，我们曾在智慧能源系统的理念中提出了能源“一体化、结构最优化和智能化”，事实上没有互联网，不可能实现“结构最优化和智能化”。因此以上的“三化”还需要加上一个“互联网化”。能源互联网将与电网、大型发电和可再生能源形成互补的运行体系。智能微网将首先尽可能多地配置可再生能源(屋顶光伏、地源、江水源、污水源热泵等)，通过天然气分布式能源、储能和调峰系统以及用户的互动，尽可能实现自我能源平衡，力争做到不仅不对大电网造成过重负担，还可以为大电网提供调峰和安全保障方面的贡献。种情况可提高可再生能源比例，有利于能源结构的转型。
智能输电网将大电厂(火电厂、风电场、水电站、抽水蓄能电站等)与区域和基础能源互联网连接。通过智能化调控，在保障电力安全、实现电力平衡的前提下，可接纳更多大规模生产的风电、太阳能等可再生能源，在更高层面上实现系统最优化配置。
能源互联网的特点。能源互联网将具有互联网的开放、平等、互动、共享的精神。
开放。电网、热网和天然气网更加开放，终端分布式能源、可再生能源、储能等的接入不再受到限制，微电网的底层构架大大降低了终端不稳定电源对大电网的影响，智能电网的发展大大提高了大电网对可再生能源的消纳能力，从而使得大电网在技术上具备全面放开的条件。天然气网的开放和通过能源互联网的统筹调节，将更有效地提高天然气的使用效率，平抑峰谷差，降低用户的用气成本。热网的开放将使企业的余热被有效利用，通过互补降低用热成本。
平等。传统能源体系是自上而下单相流动的等级结构，而能源互联网内能源可以多向流动，呈现出扁平化的结构。在能源及互联网先进技术的支持下，终端微网或个体既是消费者，也可能为整个体系做出贡献，能源市场的参与度及话语权大大提高，终端消费者的能源利益将受到前所未有的重视，并延伸出新型能源服务等巨大的商业蓝海。
互动。一方面，能源互联网中的微电网、区域配电网、智能输电网等不同级别的电网之间，负荷预测、电源、备用容量、储能设备等重要信息通过互联网相互协调，实现各级电网内部的供需平衡，达到系统配置最优。另一方面，与传统电网不同，互联网使得信息更为透明和即时，终端用户可以通过互联网直观清晰地了解系统运行状态、市场电价信息、自身用电状况等，从而方便地参与到能源市场，比如购电、提出个性化的用能要求、购买增值服务、反馈用能体验等;在供热和供天然气方面用户得到的好处也将与供电方面类似。就如滴滴打车通过互联网提供了一个将用户和司机联系起来的平台一样，能源互联网也将通过电力交易平台等各种互动平台将消费终端与能源生产者联系起来。
共享。当前火爆的用车市场是共享经济极好的例子，通过Uber、滴滴打车、易到用车、PP租车等互联网平台，打破原有的信息不对称，使得各类用车需求都能得到满足;这种共享经济，可以在不增加汽车总量的条件下，通过将闲置的汽车(包括私家车)调动起来，使得更多人的需要得到更好的满足。通过互联网技术，能源互联网也可以实现负荷预测、备用容量、储能系统等信息及设备的共享，通过信息流和能源流的多向流动，促进能源高效利用和系统资源的优化配置。举例来说，当前条件下，为了保障生产的持续性，几乎每个工厂都有不同规模的柴油机备用、热力锅炉备用、从电力或热力公司购买的电力或热力的备用容量，备用容量往往占实际用能的20-50%，这些设备绝大部分时间处于闲置状态;如果通过能源互联网建造集中的备用系统，或将各自的备用容量共享，就可以大大减少备用容量的需求量和闲置率;更进一步，工厂的备用容量应该与区域电网的备用容量互通共享，从而减少区域电网对备用容量的需求量。
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