關(guān)于能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識(shí)與思考

錢(qián)其琨 路若冰 朱媛媛

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和傳統(tǒng)化石能源的日漸枯竭，以化石能源集中式利用為特征的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)也隨之變革。隨之而起的是新能源技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合運(yùn)用的技術(shù)革命。能源互聯(lián)網(wǎng)力圖結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源利用技術(shù)，推動(dòng)分布式能源的大規(guī)模利用，最終改變傳統(tǒng)的能源利用模式，達(dá)到推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的目的。文章首先討論了能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上分析了其功能結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，并展望了能源互聯(lián)網(wǎng)從平臺(tái)和示范城市方面的未來(lái)發(fā)展形勢(shì)。

關(guān)鍵詞：能源;互聯(lián)網(wǎng);信息技術(shù)

在當(dāng)下，隨著開(kāi)采量的不斷增加，傳統(tǒng)化石能源日漸枯竭，而且在利用化石能源的過(guò)程中排放的大量溫室氣體對(duì)全球環(huán)境造成了巨大的影響。在此背景下，人們對(duì)于清潔能源的需要日漸增加，然而清潔可再生能源大多是分布式利用，風(fēng)能、太陽(yáng)能等還具有不穩(wěn)定性的特點(diǎn)。因此，清潔能源的大規(guī)模利用向電網(wǎng)提出了新的要求。能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。

1能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和特點(diǎn)

1.1能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

能源互聯(lián)網(wǎng)是在現(xiàn)有能源供給系統(tǒng)與配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的信息技術(shù)和電力電子技術(shù)，融合了新能源技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將大量分布式能源的采集裝置和存儲(chǔ)裝置互聯(lián)起來(lái)，通過(guò)智能管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)，高速，雙向的電力數(shù)據(jù)讀取和可再生能源的接入。

1.2能源互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

能源互聯(lián)網(wǎng)是可再生能源發(fā)電技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新型電力電子技術(shù)、分布式發(fā)電技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，具有以下特點(diǎn)：

環(huán)保性。能源互聯(lián)網(wǎng)建立在分布式可再生能源的大規(guī)模利用的基礎(chǔ)上，以建立環(huán)境友好型智能電網(wǎng)為目標(biāo)，具有環(huán)保的特點(diǎn)，同時(shí)符合國(guó)家建立低碳經(jīng)濟(jì)的需求。

自愈性。電力系統(tǒng)自愈性主要指在故障發(fā)生時(shí)不需要或只要少量人為干預(yù)即可隔離電網(wǎng)中存在故障過(guò)潛在故障器件或使電網(wǎng)恢復(fù)正常的機(jī)制，最小化用戶(hù)供電中斷。能源互聯(lián)網(wǎng)在必要時(shí)允許用戶(hù)“孤島運(yùn)行”，使系統(tǒng)穩(wěn)定性更強(qiáng)。

開(kāi)放性。能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)對(duì)等的能量雙向流動(dòng)和能源共享網(wǎng)絡(luò)。用戶(hù)不僅是使用者，是電能的創(chuàng)造者，可以將電能上傳到能源互聯(lián)網(wǎng)并取得相應(yīng)的回報(bào)。

互聯(lián)性。大部分分布式的微型能源網(wǎng)絡(luò)并不能實(shí)現(xiàn)自給自足，需要連起來(lái)進(jìn)行能量交換才能平衡能量的供給與需求。傳統(tǒng)電網(wǎng)的課題是“接進(jìn)來(lái)”，而能源互聯(lián)網(wǎng)更關(guān)注“連起來(lái)”。

實(shí)時(shí)性。在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)智能終端可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電端與用戶(hù)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息交互。在此基礎(chǔ)上可以對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)做出精確估計(jì)，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理負(fù)荷，發(fā)電端，儲(chǔ)能裝置，合理分配電網(wǎng)資源。

2能源互聯(lián)網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

2.1能源互聯(lián)網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)

能源互聯(lián)網(wǎng)是由大量微電網(wǎng)連接組成的，每一個(gè)微電網(wǎng)都是一個(gè)完整的單元。一個(gè)家庭或一個(gè)用戶(hù)單元的能源互聯(lián)網(wǎng)的組成部分主要包括分布式可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能裝置、智能能量管理設(shè)備、變流裝置和負(fù)載。

2.2能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)是指可再生能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、輸送、利用、服務(wù)環(huán)節(jié)中的核心技術(shù)。包括新能源發(fā)電技術(shù)、大容量遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)、先進(jìn)電力電子技術(shù)、需求響應(yīng)技術(shù)、先進(jìn)信息技術(shù)、微能源網(wǎng)技術(shù)等。

2.2.1新能源發(fā)電技術(shù)

新能源包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、核能等清潔能源。以上能源具有分布不集中，風(fēng)能、太陽(yáng)能供能不穩(wěn)定的特點(diǎn)。因此分布式儲(chǔ)能技術(shù)、光伏發(fā)電和太陽(yáng)能集熱發(fā)電技術(shù)、變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究就成為了重點(diǎn)。

2.2.2大容量遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)

大容量遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)是解決大量分布式能源發(fā)電用電的基礎(chǔ)。直流電網(wǎng)技術(shù)是解決能源資源分布不均帶來(lái)的電能大容量遠(yuǎn)距離傳輸問(wèn)題、以及區(qū)域交流電網(wǎng)互聯(lián)帶來(lái)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題最有效的技術(shù)手段之一。

2.2.3先進(jìn)電力電子技術(shù)

由于數(shù)字信號(hào)處理能力的提升，使得系統(tǒng)控制策略多樣化，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測(cè)控制等技術(shù)的使用將成為現(xiàn)實(shí)，一系列復(fù)雜算法將在DSP內(nèi)整合，增強(qiáng)設(shè)備的靈活性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2.4先進(jìn)信息技術(shù)

主要由智能感知、大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算組成。在此技術(shù)支持下可以實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、管理、分析及互動(dòng)服務(wù)的功能。

2.2.5微能源網(wǎng)技術(shù)

微能源網(wǎng)是指一個(gè)社區(qū)或單位的范圍內(nèi)可以和公共能源網(wǎng)絡(luò)連接也可以獨(dú)立運(yùn)行的能源網(wǎng)絡(luò)。需要多能源發(fā)電協(xié)調(diào)規(guī)劃和轉(zhuǎn)換技術(shù)、優(yōu)化控制與管理技術(shù)、分布式發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)的支持。

3能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形勢(shì)

3.1積極構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的共享平臺(tái)

要想大力快速地發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)，一定要在全國(guó)建立一個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)的共享平臺(tái)。目前我國(guó)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)人員以及設(shè)備遍布全國(guó)各地，相互之間得不到信息以及資源的共享，大大降低了對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的進(jìn)度和效率。研發(fā)人員在該平臺(tái)上可以實(shí)現(xiàn)信息的最大利用化。

3.2大力推進(jìn)智能電網(wǎng)示范城市

能源互聯(lián)網(wǎng)不宜在全國(guó)大范圍同時(shí)全面發(fā)展，應(yīng)循序漸進(jìn)，科學(xué)推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，首先在一個(gè)城市進(jìn)行大力地推廣，使其成為示范城市，這樣不僅可以使其作為其他城市參考的模本，還可以帶動(dòng)其他城市相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?？梢詤⒄彰绹?guó)博爾德的例子。

能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，以電力網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用可再生能源技術(shù)、 智能電網(wǎng)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 融合電力網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、氫能源網(wǎng)等多能源網(wǎng)及電氣化交通網(wǎng)，形成多種能源高效利用和多元主體參與的能源互聯(lián)共享網(wǎng)絡(luò)。

建立能源互聯(lián)網(wǎng)的核心目的是改變傳統(tǒng)的能源利用模式，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)這一目的，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源利用技術(shù)是關(guān)鍵的技術(shù)。

能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展尚處于起步階段， 其發(fā)展方向和特點(diǎn)都有待于專(zhuān)家學(xué)者們的進(jìn)一步研究。在提倡綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的今天，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的研究具有重大意義。

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