能源是人类社会生存的基础，由于石油、煤炭等化石燃料是不可再生能源，并且在其使用过程中会造成环境污染，因此提高能源利用率、增加可再生能源的使用已成为解决当前能源问题和环境问题的必然选择。打破各个能源系统之间单独设计、单独运行的运营模式，对不同的能源系统进行统一优化设计、协调优化运行，构建统一的能源系统，是促进能源领域变革、解决能源问题的有效手段。
国家电网公司在2019年两会报告以及在多个场合提出了“三型两网”这样一个新的战略目标，同时也提出了建设世界一流能源互联网企业的重要物质基础是要建设运营好“两网”，所谓“两网”,一是建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的"坚强智能电网”;二是要充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的“泛在电力物联网”。
泛在电力物联网，侧重用户侧或者说能源的需求侧，指利用“大云物移智”(大数据、 云计算、物联网、移动互联网、智慧城市)等先进信息通信技术，实现用能、运维成本不断降低，也更好满足用户对多种能源的需求。
需求侧智慧能源系统属于局域能源系统，是通过对区域或用户能源的生产､传输、分配､转换､存储､消费等环节进行有机协调与优化后所形成的能源产供销一体化系统。它是多种能源互联互通的新型能源系统，将电､热､冷､气等各种能源通过各类能源转换器实现物理上的连接与交互，是多种能源高度耦合的能源资源利用和能量循环系统。
具体来说：①区域级智慧能源系统由区域智能配电系统､中低压天然气系统､供热/冷/水系统等供能网络耦合互连组成，起到能源传输､分配､转换､平衡的“承上启下”作用，能源系统之间存在较强耦合关系；②用户级智慧能源系统以用户智能用电系统､分布式/集中式供热系统､供水系统、储能系统等耦合而成，不同类型能源间存在深度耦合关系，用户级智慧能源系统又可称为微能源网，区域级智慧能源系统内可含有众多的微能源网。
需求侧智慧能源系统的构成形态，如图1所示。
关键设备
1.分布式发电设备
分布式发电设备一般指容量较小的分散布置在用户附近的发电设备，包括微型燃汽轮机、燃料电池、可再生能源发电系统（如风机和光伏）等。一般具有效率高、体积小、污染少、运行维护简单等特点。
2.能源存储设备
能源存储设备不仅包含储电系统（如电池储能、超级电容器储能、压缩空气储能、飞轮储能等），还包含储热、储气等设施。储气技术主要有储气罐储气、管道储气等，而储热技术包括显热存储、相变储热、化学反应热存储等。未来天然气固态储存技术、地下储热技术等新型存储技术将会推动天然气和热能存储的发展。
3.能源转化设备
不同能源系统之间需要能源转换设备，使得电、气、热等能量可以在彼此之间相互转化，增加可选择的能源供给方式，提高能源供给的经济性、可靠性。具体能源转换方式主要有：电–气之间转化、电–热之间转化、气–热之间转化等。需求侧智慧能源系统中的能量存储和转化示意图，如图2所示。
图2需求侧智慧能源系统中的能量存储和转化
注：CCHP为冷热电三联供；CHP为热电联供。
电–气之间转化技术包括电力–氢气转化技术（powertogas，P2G）、微型燃气轮机、燃料电池等。P2G电转气设备是在电负荷低谷或可再生能源出力高峰期利用富余的电能电解水制氢气的设备，氢气可以储存或输送，在用户端可以通过燃料电池利用氢气发电和冷/热供应。
电–热转化技术设备主要是指电热水器、空调等，正处在研究阶段的基于热耦合效应的新型电池是新兴的电–热转化设备，它能利用低温热量进行发电。
燃气锅炉是天然气系统与热力系统的重要转化设备，能够将天然气中的化学能转化为热量，向用户供热
4.能源输配设备
传统的电力、热力和天然气输配都通过彼此独立的系统进行。为提高能源输配效率，实现多种能源的协同输配，提出了能源互联器与能源集线器概念。
能源互联器将电能、化学能和热能在同一装置中进行长距离传输，包含一个中空的电导体，电导体外侧有天然气等化学物质，原理如图3所示。电导体中产生的热损失被部分地存储在传输介质中，这种热量可以在线路的末端被回收；气流也起到冷却电导体的作用。其特点是：①适用于多种能源的互联互通，有较强通用性；②简化了能源网络和能源终端设施的布局，为终端多种能源耦合组件的能量来源提供便捷。
能源集线器是典型的能源分配设备，一种典型形式如图4所示。其特点是：①多种能源的输入输出关系可通过耦合矩阵进行标准化描述；②可针对不同的应用场景，构建模块化的物理系统，实现复杂耦合系统的标准化配置和管理。
5.智能计量设备
（1）智能计量表
智能计量表具备远程/本地通信、双向计量、多种价格计费、实时数据交互、能量质量监测、远程断供、与用户互动、自动抄读等功能。以智能电表为基础构建的智能计量系统能够满足分布式电源与负荷运行管理、电力市场交易、电网调度等方面的要求。
（2）智能传感器
传统传感器已形成一套成熟的理论和技术，如电感式传感器和压电式传感器等。而一些新型传感技术，如光纤传感器、电荷耦合元件（CCD）传感器等，近些年发展较快，多数技术指标优于传统的传感器，体积小、功能强，具备耐高压、抗电磁干扰等优点，具有广泛的应用前景。
智慧能源系统代表着未来能源领域的发展方向，是能源互联网发展的基础，相关技术已成为世界各国能源领域的关注热点。随着关键设备与能源存储、转换、传输等新技术的快速发展，智慧能源系统通过多能互补融合与梯级利用，可显著提高能源综合利用效率以及可再生能源消纳能力，改善资产利用率水平与能源供给灵活性，改变能源生产与消费模式，带动诸多新兴能源市场以及相关产业发展，将成为实现我国能源转型、节能减排与可持续发展目标的关键。
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