能源是人类文明发展的核心要素之一，而能源供应则是推动世界经济社会进步的动力心脏，其可持续发展是关乎国计民生的全局性、战略性问题，历来备受世界各国重视。传统能源供应模式是由不同运营商分别管理大量煤炭、石油和天然气等满足社会需求。但运营商间缺乏合作且过度依赖化石能源，存在大量冗余和能源浪费，并引发环境污染、生态危机、能源短缺等一系列严重问题，一直困扰着相关研究人员、世界各国以及国际组织，迄今为止悬而未决。充分利用先进信息控制技术协同优化能源供需，无疑是破解世界能源问题的关键途径。为此，本文提出拟将综合能源互联网（IEI）物理系统映射到虚拟世界来开发元宇宙，两者进一步交互结合，产生我们称之为元能源系统（Meta-Energy）的全新平台。在该平台中，各种形式的能量被有效分配并自由交易，有望为促进能源系统发展和升级换代提供全新控制思路。

能源互联网（IoE）和综合能源系统（IES）虽其内涵各有侧重，但都旨在发展更为有效的能源系统运行模式。在过去的十年里，各国学者在IoE和IES方面做了大量研究工作，取得了一系列创新研究成果，为进一步发展IEI奠定了坚实基础。

      另一方面，为了构建Meta-Energy，各种数字孪生系统通过复杂可控的网络相互连接，从而表现出智能行为。在数字网络空间中，各节点基于分布式数据处理和存储技术可共享自身状态，利于实现能源供需预测、能源调度和需求响应等功能，人们可在网络空间对其优化设计、测试并反馈给IEI物理系统。整个系统如图1所示。

图1  Meta-Energy架构

山东大学张承慧教授及刘帅教授在IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2023年第3期发表文章：C. Zhang and S. Liu, "Meta-Energy: When Integrated Energy Internet Meets Metaverse," IEEE/CAA J. Autom. Sinica, vol. 10, no. 3, pp. 580-583, Mar. 2023, doi: 10.1109/JAS.2023.123492. 期刊封面和文章首页如图2、3所示。 

图2 期刊封面

图3 文章首页

聚焦能源系统发展的前瞻性问题，首先介绍了能源发展现状及面临的核心难题，随后基于元宇宙的分布式信息交互和去中心化的数据处理和存储架构，及其相应配套技术的发展，提出了Meta-Energy新架构，并详细介绍了连接信息与物理能源互联网的中间层四个重要组成部分。Meta-Energy在实时交互、全球信息共享、时空可及、能源自由交易、设备全生命周期监控管理等诸多方面与现有能源系统有着根本性区别。

在全新的IEI时代，Meta-Energy的发展将全面加速全球能源系统的数字化和信息化，实现能源系统各组成部分的互联互通、互补互济，促进多能流管理机构间合作，还可以实现更灵活的综合需求响应。显然，Meta-Energy将是未来能源系统发展的必然趋势。希望更多的研究人员投身这一重大国际前沿研究，共同探讨与Meta-Energy相关的问题，为未来能源系统构建做出新贡献。

张承慧，山东大学讲席教授、控制科学与工程学院院长、新能源控制国家级工程研究中心主任、国务院第八届学科评议组成员。系长江学者特聘教授、国家基金委创新研究群体带头人、国家“万人计划”教学名师，当选IEEE Fellow、中国自动化学会会士、全国先进工作者。

主要从事新能源系统控制领域的科学研究和教学工作，作为首席专家或负责人承担国家863计划、国家重点研发计划、基金委重大仪器专项等重大重点科研项目20余项。以第一完成人（或独立）获国家级科技及教学奖励4项、何梁何利基金科学与技术进步奖、光华工程科技奖、省部级/学会特等/一等奖6项，入选斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家终身成就榜单。40余件专利技术转让给企业，实现大规模产业化应用，取得显著经济社会效益，为我国新能源产业发展做出重要贡献。

刘帅，山东大学控制科学与工程学院教授、自动化所所长、山东大学杰出青年学者、齐鲁学者、国家基金委创新研究群体骨干成员。曾获山东省自然科学二等奖、中国自动化学会自然科学二等奖、山东省自然科学一等奖、仪器仪表学会技术发明奖（均为首位）。研究方向包括综合能源系统、智能电网、网络安全与故障诊断、分布式优化、智能控制、最优估计等。

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