李克欣 中国留学生低碳城市研究中心、上海市政协常委

　　我们知道，建设低碳城市必须从政策、社会、文化、技术等各领域开展工作，协调诸多层面的关系。如在文化层面，要深入研究环境“和学”理论这一创新思想在低碳城市建设中的基础作用；在社会层面，全民践行低碳生活方式是低碳城市建设的社会基础；在技术层面，推广应用“智慧能网”技术是低碳城市建设的实践基础。

　　“智慧能网”(CIEN)是以城市社区为空间范围，集社区热能网、电能网、智能网为一体的能源供应网络系统。CIEN是低碳城市能源建设的关键技术；是物联网在低碳城市中的应用；是“感知中国”的组成部分。

　　CIEN在需要时间、地点，以精确的数量供应需要的能源品种(热能、电能、自然光、风力等)，满足城市的生产、生活、流通等所有领域的低碳能源需求。通过多个社区的CIEN的互联运行，可以实现整个城市或地理区域的低碳、环保、安全的能源保障战略。

　　“智慧能网”技术，集供能、用能、节能、蓄能和智能技术为大成，具有技术创新和集成创新的“五能合一、三网互联”的物联网特点。CIEN可以满足在提高市民生活品质的前提下，大幅度节约能源，降低二氧化碳排放量的低碳城市的技术要求。CIEN是低碳城市能源供应的最佳网络系统。

　　在世界低碳城市的研究领域，“智慧能网”技术具有前瞻性、独创性和实用性，引领低碳城市能源建设的发展方向。

　　“智慧能网”的基本概念

　　城市的性质不同，城市用能的品种和强度均有所差异。粗略统计，在一般的服务型城市的终端用能中，电能和热能的使用比例，各占半壁江山。在低碳城市的能源供应系统中，热能的“智慧”供应是一个不可忽视的重要环节。

　　同时，在城市中有大量的温差能源未被利用。这些能源以热能的形式存在，由于其能源品位较低，往往只能以热能的形式通过热能网络供给城市建筑使用，维持居住空间的环境热舒适。如地表水、地下水、上水、下水的温差热能，发电站、变电站的排热，产业余热，建筑排热以及地铁排热等温差能源，由于单独直接利用的难度较大，往往采用管路网络回收后集中处理，再由管路网络送至用能终端的热能管道网络系统加以利用。

　　热能管道网络系统，又多以分布式能源系统(如热电联产系统、燃料电池等)为能源生产中心、低碳新能源系统(太阳能、风能、生物质能等)以及城市未利用能源(温差能等)作为辅助能源，构成城市社区的供热供冷系统(DHC)。今天，DHC技术已经趋于成熟，非常适于服务型城市社区的供热、供冷需要。

　　另外， 2006年，美国开发成功“电力中枢神经系统”，标志着智能电网的诞生。智能电网是通过广泛应用传感和测量技术、设备和控制技术、以及决策支持技术，使得地域、城市、社区、建筑以及家庭的各种发电和用电设备具备一定的智慧能力。智能电网可以接入大量的分布式气候低碳能源(如风能、太阳能)，实现发电、输电、卖电、买电、蓄电等电力产业的流程智能化。社区型智能电网技术是构成CIEN的组成部分之一，在技术上基本趋于成熟。

　　近来，物联网的概念已被世界广泛接受。其定义是把所有物体通过传感信息技术与互联网连接起来，实现智能化管理。美国政府、中国政府都把物联网技术的推广应用作为未来的国家战略。美国有IBM提出的“智慧地球”的概念，中国有温家宝总理命名的“感知中国”的设想。

　　“智慧能网”(CIEN)是综合利用当今世界新技术而形成的，适用于低碳城市的新能源保障技术。CIEN创新集成上述的社区用热能的DHC系统，用电能的智能电网系统，以及赋予相关物体以聪明智慧的物联网系统。

　　CIEN在城市能源的生产、使用、储存和管理方面，以人为本，最大限度地满足城市生产、生活、交流的能量需求；最大限度地节约能源和开发利用低碳能源；在能源安全方面，综合利用，协调用能，广域联网，确保安全。

　　CIEN是城市能源供应系统的中间关键环节。向下，互联企业、建筑、家庭；向上，互联城市或者地域的智能电网。

　　我们可以这样描述CIEN：上班时，进入办公大楼，空间照明、电梯会自动开启，办公系统自动打开；坐在办公桌前，空调系统会自动判别启动个人空调系统还是空间空调系统；判别采用变风量(改变系统电能)，变水量(改变系统热能)，还是采用直接电力方式，在满足热舒适的前提下节约能源；判别采用改变遮阳装置的角度或开启自然光管系统，还是打开局部灯光照明，在满足视舒适的前提下节约能源；

　　建筑能源中心根据气象参数及建筑全体的用能情况，明确空调系统中热能和电能的量化指标，提出各自的供能方案。对于电力需求，是采用太阳能系统，风能系统，蓄能系统，还是向CIEN买电；对于热能需求，是采用太阳能系统，蓄能系统，还是向CIEN买热；

　　下班时，智能交通系统会帮你选择最优的回家路线和交通工具。家用电器在你到家之前已经部分启动。此时，家庭需要多少热能(炊事，洗浴)，需要多少电能(电视，照明，电动汽车充电)，这些热能、电能如何获得，是采用家用太阳能制热、发电，家用风力发电，自家电动汽车的蓄电，是启动燃料电池发电产热，还是向CIEN买电买热，以及向CIEN卖电，等等都会自动运行。

　　此时，与建筑或家庭的“智慧能网”互通的CIEN根据气象参数以及网内企业、建筑、商场、宾馆、学校、医院、家庭、电动汽车等用能情况，确定CIEN系统中的风力发电，太阳能发电、产热，垃圾发电，热电联产系统热电比例，以及燃料电池等等，优化低碳能源和温差能源的使用条件。同时提出用能决策辅助方案：是向城市电网买电，还是向城市天然气购气。

　　CIEN与城市电网智慧互通。城市电网根据气象参数以及各CIEN情况，优化核电、水电、煤电、低碳发电、生物质电以及蓄电等供电系统，确定发电和供电方案。城市或地域的天然气网络也会根据用气量的需求调整沼气产量，天然气供气量以及蓄气量等等。

　　简言之，CIEN使得城市的所有产能和用能设备智能对话，合理分工，具体负责，在节能、低碳、环保、安全的前提下保证我们的生活用能。

　　也就是说，在CIEN范围，社区的办公建筑与住宅建筑的能量使用昼夜错峰互补；办公建筑与商业建筑的能量使用节假日错峰互补；产业与建筑也可以错峰互补。极大地减低了社区能网的用能峰值，节约能源。CIEN内的不稳定的气候低碳能源(太阳能、风能等)与稳定的低碳能源(氢能、生物质能)互为补充，最大限度地利用气候低碳能源，减少社区的二氧化碳排放。

　　“智慧能网”的技术节点

　　低碳产能技术是CIEN应用实践的关键之一。

　　太阳能利用技术是CIEN的低碳产能技术之一。涵盖太阳能发电技术、太阳能制热技术、太阳能建筑技术、太阳能空调技术和太阳能照明技术等等。

　　太阳能发电技术在我国发展很快，去年光伏产业的年销售额为1000亿人民币，世界前15名的光伏企业中中国占1/2。同年，太阳能热水器行业的国内销售为380亿人民币，年增长率为30%。

　　太阳能空调技术的发展方向是聚焦太阳光能，进一步加热通过太阳能热水器的液体，使其蒸发制冷空调循环。太阳光能是人类最早利用的太阳能。人类在室内享受自然光，是满足生理心理舒适感觉的关键因素之一。加之节能的需要，日本在近期推出了采用自然光照明的“建筑光管系统”，也称为光调系统。光调系统有望在地下空间、隧道、住宅，以及光源底部照明等领域广泛使用，带动光道、光管、光井等相关领域的产业发展。

　　CIEN的另一个低碳产能技术是风能。风能是一种广义的太阳能。地球上可利用的风能资源约为水能的20倍。风能广泛利用于风力发电、风力提水、风力致热、风帆助航、城市通风、建筑通风等领域。风力发电产业近年发展很快，去年全球的风电约增加30%，预计2020年全球发电量的1/8将由风电提供。