能源物联网是以传感量测、边缘计算与云计算、区块链等先进技术为手段，以智能感知、智能计算、智能处理、智能决策、智能控制为目标，在能源生产、存储、配送、消费环节实现在电力、热力、燃气、新能源、电气化交通等能源领域的数据共享、高效协同、供需平衡的一种信息—物理—社会系统。

电力网、石油网、天然气网等传统能源网络的能源传输与共享是在各自网络中实现的，能源物联网可实现各种异构能源系统的互联和源荷两侧的平等接入。其中，电能可作为所有一次能源的表现形式，因此，以电网为核心的能源网络将是能源物联网的物理主干网，承载着不同能源网络物理上的互联互通。

能源物联网和传统能源网络的特点比较如表1所示。相较于传统能源网络追求大系统、集中式的发展，能源物联网分布式特性高。从信息层面来看，能源物联网信息化程度高，信息的获取、处理、分析等能力较强，信息可实时交互、分享。从物理层面来看，在能源物联网中，能源可双向流动、多点互动、即插即用，能源损耗较小。从社会层面来看，能源物联网的开放性提高了用户与供能侧的平等性和用户的主动参与程度。

能源物联网的体系架构主要包含设施层、感知层、网络层、平台层和应用层。

1) 设施层包含变压器、充电桩、电动汽车、智能表计、分布式发电等。

2) 感知层是能源物联网的基础层，通过传感设备和量测装置对基础设施、设备及其周围环境等进行感知，感知层包含传感设备、感知网络等。

3) 网络层将感知层采集的信息传递至平台层，如通信专网、5G无线网络、以太网等。

4) 平台层实现各类采集数据的存储、管理、分析功能，通过云计算、大数据等技术实现对感知数据的处理和分析，数据经加密后可进行互传，挖掘海量数据的深度价值，同时提供数据应用开发的应用程序接口。

5) 应用层实现能源物联网的智能管理应用，如充电运营、储能监控、电气设备智能运行维护、楼宇能效管理等。

能源物联网以能源网络为基础，以大数据为核心，需要融合传感、通信、计算、安全等多种技术。

能源物联网是以数据为前提和核心进行运作的，需要以智能感知为触手全面采集能源网络的有效数据，因此，智能感知技术是能源物联网的基石。能源物联网中不同能源设备的数量巨大、种类繁多，且在辽阔地域中分布广泛，能源物联网的高效运作需要先进的感知装置和其构成的感知网络发挥首要作用。

能源物联网规模庞大、结构复杂，为了更准确、精细、全面地获知设备及系统的运行情况，需要研究精度高、功耗低、寿命长、体型轻巧的传感器，开发新的传感技术，进一步提升传感器的量测精度、可靠性和稳定性，为系统决策和协同调控提供大数据支持。目前，应用于能源物联网的传感设备多种多样，如电力系统中的电网故障行波传感器、非接触式测量的电场耦合传感器和导线温度传感器、天然气系统中的甲烷气体检测传感器等。

除了定点感知以外，还需要从系统全局的角度实现时空维度上人与物的全面感知，体现能源物联网广覆盖、海量连接的特性。因此，需要构建一体化的能源物联网感知网络，融合异构网络的信息传输技术，全面覆盖、连接传感器和能源基础设施。

通信是能源物联网中必不可少的部分，它可以互联每个设备并确保可靠的信息交换。由于能源物联网的开放性，用户可以通过各地的客户端应用程序获取系统操作数据并与机器设备进行交互。

通信网络分为有线通信网络和无线通信网络。在实际情况下，能源物联网中的信息具有分布广、分散性强的特点，传统的有线网络通信技术难以适用于大规模应用，因此能源物联网通信的主要手段是无线通信技术。

海量信息的传输不仅需要先进的传输方式，还需要建立统一的通信标准，构建一体化的通信网络。开放共享的能源物联网需要每台机器和每个用户可以用简单的方式交互信息，但是能源各行业采用的系统和通信设备、网络不在统一标准下，导致数据无法有效共享和管理，形成信息“壁垒”。因此，需要制定统一的数据模型和通信协议，新投入使用的设备和系统平台必须遵循相应的通信标准。此外，对于已投入使用的设备和系统平台，可开发转换技术对原有的通信协议进行兼容，从而消除信息“壁垒”，实现对通信网信息的统一管理。鉴于电力物联网中信息交互方式无法统一造成的问题，研发相应的标准化模型，使网络层中的数据以标准化信息模型交互传输。

物联网以数据联网为本质核心，而能源物联网有海量的用户与设备，其量测与感知采集的数据是非常有价值的。

一方面，利用海量数据使得能源行业可以充分认识自身特性，为能源行业的低碳绿色发展、提高能效、节能降耗、经济运行、系统规划等提供新的技术支撑手段；另一方面，基于深度学习、人工智能等技术分析处理数据，可以为能源系统提高生产效率，为用户提供更好的消费服务，为系统运营者提供更高效的决策支撑。但是，目前这些数据的价值还未得到充分挖掘，主要原因是数据分析智能化程度低。

只有对能源生产、配送、消费各环节的数据进行多方面的深入挖掘，才能释放数据价值，实现物理互联、信息互通等目标，为各行业发展规划与决策提供重要支撑。因此，需要加强能源大数据的应用建模与智能算法研究，促进能源物联网向数字化、智能化的方向发展。

安全和隐私是能源物联网能否稳定、快速发展的决定因素之一。能源物联网涉及海量的数据信息和复杂的现实环境，国家重要的能源基础设施、社会服务领域、个人信息都与能源物联网有密切的关系，因此，完善物联网技术应用、保障能源领域的信息安全和网络安全，是能源物联网大规模部署的必要条件。

物联网中的信息安全需求有物理实体安全、信息采集传输与处理安全，物联网安全的最终目标是确保信息的完整性、机密性和真实性。为了应对能源物联网安全威胁，需要具体分析能源物联网各个层面的安全问题，并提出相应的应对策略，同时构建面向能源业务的跨层安全框架。

能源物联网是依托于物联网、云计算、人工智能等技术发展而来的一种综合性网络，随着相关技术的不断发展，能源物联网衍生了很多传统能源网络所没有的新特点，这些新特点决定了能源物联网管理发展的新趋势。

例如在信息化和非信息化条件下的物联网管理模式，在电动汽车（EV,electric vehicle）的充/换电服务网中，针对电池管理的身份识别、时空追踪、状态感知、动态资产管理、编组管理、运行效率统计和分析合法规范使用等方案。例如以智能管理、传输控制、现场执行作为整体架构，设计的智能物联用电管理系统等。现阶段，能源物联网的发展需要结合其新特点进行管理技术的创新，以有效地提升能源物联网系统管理的质量和水平。

得益于政策引导、需求侧扩大、市场开放和技术支撑等因素，使能源作为商品进行市场化交易成为可能。从电力系统角度来讲，可以将可交易能源概括为一套通过经济手段和控制手段，以价值为参数调节系统全局供需动态平衡的电力系统运行机制。因此，需要考虑相关市场主体，如终端消费者、分布式电源、售电商、运营者、产消者等，设计相应的能源交易机制。同时，还需要构建能源交易系统以实现能源交易机构在相应的交易机制下发布需求、交易匹配、执行合约，实现发起、确认、执行、验证等各交换环节的实际运行。

物联网技术赋予能源网络新的动力，将为能源物联网的未来发展奠定重要的物联基础。但目前，能源物联网的发展处于初始阶段，面临以下挑战：1) 对能源物联网涉及的海量对象和广域覆盖范围进行全面感知；2) 对能源物联网数据和通信涉及的相关标准进行规定与统一；3) 深度挖掘能源物联网中数据的价值，开发相关智能应用；4) 落脚于具体能源行业，探索更多的关键技术和应用场景。

在未来，能源物联网不断发展，将释放更多的能量推动能源转型，为实现更好的绿色环境和可持续发展带来了巨大的可能性。