能源互聯(lián)網(wǎng)綜述研究

趙楊

【摘要】：當(dāng)前我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要關(guān)頭，也是能源改革的關(guān)鍵時(shí)期?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”概念的提出預(yù)示著我國(guó)能源行業(yè)發(fā)展將要進(jìn)入一個(gè)全新的歷史階段。另外，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展已將人類帶入了一個(gè)嶄新的歷史時(shí)期。如何在這一契機(jī)下實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)能源及清潔能源的高效利用將對(duì)人類生存及環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。鑒于此，文章主要針對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)整體內(nèi)容進(jìn)行了闡述，以供借鑒。

【關(guān)鍵詞】：能源互聯(lián)網(wǎng)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1、導(dǎo)言

人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)想要取得快速的發(fā)展，必須要借助能源的支撐，但大量運(yùn)用化石能源導(dǎo)致的環(huán)境和資源問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重影響了人們的安全生存。全球能源互聯(lián)網(wǎng)致力于解決能源環(huán)境、資源配置、能源供需等問(wèn)題，以全球視角審視如何利用世界資源，進(jìn)而促進(jìn)各個(gè)國(guó)家友好和平相處。

2、能源互聯(lián)網(wǎng)定義

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)的電力電子技術(shù)和信息技術(shù)，深入融合了新能源技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將大量分布式能量采集裝置和分布式能量?jī)?chǔ)存裝置互聯(lián)起來(lái)，具有“橫向多能源體互補(bǔ)，縱向源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)調(diào)”和能量流與信息流雙向流動(dòng)特性的顯著特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)能量和信息雙向流動(dòng)的能源對(duì)等交換和共享網(wǎng)絡(luò)，以可再生能源發(fā)電為基礎(chǔ)構(gòu)建的能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。能源互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)智能能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高速和雙向的電力數(shù)據(jù)讀取和可再生能源的接入。

3、國(guó)內(nèi)能源互聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀

中國(guó)研究人員在國(guó)家電網(wǎng)的支持下，也對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)進(jìn)行了研究及探索，紛紛成立了研究院及研究專題，如清華大學(xué)、浙江大學(xué)等均擬成立能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，國(guó)家電網(wǎng)發(fā)起了能源互聯(lián)網(wǎng)研究專題等。但總體上我國(guó)的能源互聯(lián)網(wǎng)研究相比于國(guó)外而言，起步稍晚，但勢(shì)頭很好。目前相關(guān)成果還較少，大多還處于起步、跟蹤及相關(guān)概念的討論階段階段。

開發(fā)和利用分布式可再生能源是解決能源緊張、環(huán)境污染及氣候變暖的重要手段。作者在計(jì)及分布式電源的間歇性、隨機(jī)性等特點(diǎn)的情境下，建立了適應(yīng)高比例可再生能源發(fā)展的新型電力規(guī)劃及生產(chǎn)模擬模型，并針對(duì)未來(lái)中國(guó)實(shí)現(xiàn)高比例再生能源的電源結(jié)構(gòu)、跨區(qū)電力流動(dòng)等開展了實(shí)證研究。

我們從不同的視角：政府管理者視角、運(yùn)行者視角及消費(fèi)者視角等討論了能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有的特征：可再生、分布式、聯(lián)起來(lái)、開放式及融進(jìn)去。進(jìn)一步討論了能源互聯(lián)網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)，同時(shí)分析了能源互聯(lián)網(wǎng)與其他電力系統(tǒng)相比所具有的關(guān)鍵特征。

此外，從分布式可再生能源利用的角度闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵、特征等，并設(shè)計(jì)了基于分布式可再生能源發(fā)電的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。討論了能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的組成部分未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)的主要研究方向：控制策略、電力電子變流技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)等；提出利用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)加以改造，將分布式可再生能源網(wǎng)絡(luò)、信息通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高度融合，構(gòu)建可再生能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分布式可再生能源跨區(qū)域、大范圍的優(yōu)化配置和高效利用，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和信息網(wǎng)的變革。可再生能源互聯(lián)網(wǎng)是由各種規(guī)模不同的分布式局域網(wǎng)組成，局域網(wǎng)間可實(shí)現(xiàn)電能流動(dòng)的雙向性及電能配置的高效性。進(jìn)一步設(shè)計(jì)了固態(tài)變壓器原理圖、超級(jí)電容電池原理圖及射頻充電自供能原理圖等，最后闡述了微電子技術(shù)在可再生能源互聯(lián)性化和系統(tǒng)安全運(yùn)行等方面闡述了能源路由器的內(nèi)涵，同時(shí)設(shè)計(jì)了兩層架構(gòu)的能源路由器結(jié)構(gòu).

4、能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)手段及發(fā)展方向

4.1清潔能源開發(fā)

太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等作為清潔能源具有取之不盡、用之不竭或可循環(huán)利用的特點(diǎn)。結(jié)合現(xiàn)有的創(chuàng)新技術(shù)，如太陽(yáng)能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電（包括陸地發(fā)電、海上發(fā)電等）、生物質(zhì)發(fā)電等技術(shù)可以逐步用于替代化石燃料燃燒發(fā)電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)的清潔化。以太陽(yáng)能發(fā)電為例，隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的逐步深入，我國(guó)分布式光伏電站已經(jīng)呈現(xiàn)出快速互聯(lián)網(wǎng)化的趨勢(shì)，全國(guó)已經(jīng)有200多個(gè)電站、千萬(wàn)數(shù)量級(jí)的電池組件接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和分析。

在能源消費(fèi)環(huán)節(jié)要鼓勵(lì)實(shí)施電能替代。相比于煤、石油、天然氣等一次能源，電能更為高效、清潔。提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重，能夠從根本上解決化石能源污染和溫室氣體排放問(wèn)題。如鼓勵(lì)電動(dòng)汽車的使用，將減少對(duì)石油的消耗，可明顯減少污染物排放。

4.2廣泛應(yīng)用智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電、海洋能發(fā)電等一些間歇式電源具有較強(qiáng)的符合性、適應(yīng)性，進(jìn)而能夠確保各種類型資源的有序接入，同時(shí)也能保證各類設(shè)備直接使用。將智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端和互聯(lián)網(wǎng)等多種技術(shù)相融合，進(jìn)而滿足廣大用戶的需求。將建設(shè)智能電網(wǎng)和能源再生發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，從而推進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展和利用。

4.3特高壓技術(shù)

特高壓輸電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要手段和方法，其具有輸送容量大、輸送距離遠(yuǎn)、效率高的特點(diǎn)，并且具有抵制各種嚴(yán)重事故的能力，可以滿足大容量、遠(yuǎn)距離的跨區(qū)輸電要求，能夠?qū)崿F(xiàn)大型能源基地的集約開發(fā)和電力的可靠輸送，為構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)提供了有力支撐。

特高壓交直流將輸電距離提升到2000～5000千米，賦予電網(wǎng)更大范圍調(diào)配資源的能力，能夠?qū)崿F(xiàn)各種清潔能源在世界范圍互聯(lián)互通、優(yōu)化配置。目前，我國(guó)已建成投運(yùn)了3條特高壓交流線路和6條特高壓直流線路。我國(guó)特高壓工程的成功，不僅解決了中國(guó)能源發(fā)展難題，而且對(duì)于解決世界能源可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題也具有重大意義。

4.4突破能源互聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵性技術(shù)難題。

提高我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需要的技術(shù)能力，為我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供更為有力的技術(shù)支撐和儲(chǔ)備是當(dāng)前極為重要的事情。能源互聯(lián)網(wǎng)由以“大數(shù)據(jù)”“云計(jì)算”為支撐的信息數(shù)據(jù)交換技術(shù)、分布式新能源發(fā)電控制技術(shù)等一系列尖端技術(shù)為依托，其中很多技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，需要國(guó)家集中一切科技力量去解決能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的技術(shù)障礙，這樣才能早日實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想。

結(jié)論

總而言之，各項(xiàng)能源資源在為推進(jìn)人類發(fā)展中帶來(lái)了很大的動(dòng)力，但由于運(yùn)用不合理、開采方式不科學(xué)等問(wèn)題，也給人們的生活帶來(lái)了很大的問(wèn)題。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，人們逐漸對(duì)生態(tài)環(huán)境加以重視，各個(gè)國(guó)家都在著手恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，力求能夠充分運(yùn)用能源互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)而解決在能源生產(chǎn)和消費(fèi)中出現(xiàn)的各項(xiàng)問(wèn)題，真正推進(jìn)各個(gè)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]王繼業(yè)，孟坤，曹軍威，程志華，高靈超，林闖.能源互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2015，05：1109-1126.

[2]王繼業(yè)，郭經(jīng)紅，曹軍威，高靈超，胡紫巍，周靜，明陽(yáng)陽(yáng)，方正偉.能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].智能電網(wǎng)，2015，06：473-485.

[3]曹軍威，袁仲達(dá)，明陽(yáng)陽(yáng)，張華贏.能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)綜述[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2015，11：1-12.