全球能源互聯(lián)網(wǎng)—四川行動

褚艷芳，田立峰，魏　巍，李淑琦，李世平，侯國彥

(1. 國網(wǎng)四川省電力公司，四川 成都　610041;2. 國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都　610072)

?

全球能源互聯(lián)網(wǎng)—四川行動

褚艷芳1，田立峰1，魏巍2，李淑琦2，李世平1，侯國彥1

(1. 國網(wǎng)四川省電力公司，四川 成都610041;2. 國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都610072)

能源互聯(lián)網(wǎng)是解決未來可再生能源大規(guī)模有效利用的重要基礎(chǔ)，發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)對改變當(dāng)前以化石能源為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)模式具有重要意義。闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)的理念，探討了中國特色的能源互聯(lián)網(wǎng)及其主要特征；同時闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別，提出了能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)程中需要研究的關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合當(dāng)前四川電網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，分別從特高壓輸電線路、“互聯(lián)網(wǎng)+”管控系統(tǒng)、綜合能源管理平臺、多類型能源優(yōu)化互補(bǔ)調(diào)度、富余水電制氫、智能調(diào)度與安全防護(hù)等方面對四川電網(wǎng)在能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建過程中已做出的成果及其未來的發(fā)展方向做出了討論。

能源互聯(lián)網(wǎng)；特高壓輸電；能源管理；智能調(diào)度

0　前　言

近年來，由傳統(tǒng)化石能源所帶來的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，并且這些資源是不可再生的，是有限的，按照目前的社會需求和開采速度，百年之內(nèi)全球化石能源將處于一種枯竭的狀態(tài)[1]。為了應(yīng)對能源危機(jī)，世界各國積極研究新能源技術(shù)，尤其是對太陽能、水能、風(fēng)能和生物質(zhì)能等可再生能源。就可再生能源的傳輸利用來說，能源互聯(lián)網(wǎng)旨在最大程度上提高再生能源的利用效率，降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展對傳統(tǒng)化石能源的依賴程度，從根本上改變當(dāng)前的能源生產(chǎn)和消費(fèi)模式。

能源互聯(lián)網(wǎng)的提出，打破了傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)之間的供需界限，最大程度地促進(jìn)煤碳、石油、天然氣、熱、電等一、二次能源類型的互聯(lián)、互通和互補(bǔ)；在用戶側(cè)支持各種新能源、分布式能源的大規(guī)模接入，實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的即插即用；通過局域自治消納和廣域?qū)Φ然ヂ?lián)，實(shí)現(xiàn)能量流的優(yōu)化調(diào)控和高效利用，構(gòu)建開放靈活的產(chǎn)業(yè)和商業(yè)形態(tài)。能源互聯(lián)網(wǎng)是能源和互聯(lián)網(wǎng)深度融合的產(chǎn)物，受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注[2]。

四川省是“一帶一路”和“長江經(jīng)濟(jì)帶”的重要接合部，在全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略中具有特殊地位，且四川省擁有大量的清潔能源，目前全省80%的發(fā)電裝機(jī)都是清潔能源，其水電技術(shù)可開發(fā)量約1.2億kW，風(fēng)能、太陽能資源也非常豐富[3]。國網(wǎng)四川省電力公司在2016年工作會議上提出，要主動順應(yīng)能源革命和改革創(chuàng)新發(fā)展趨勢，積極融入全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)[4]。總經(jīng)理石玉東在四川日報(bào)上發(fā)表文章，提出國網(wǎng)四川省電力公司主動圍繞全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想，本著“促共識、搭平臺、引資源、建示范”原則，將大力實(shí)施能源互聯(lián)網(wǎng)“四川行動”計(jì)劃。

1　能源互聯(lián)網(wǎng)概述

1.1能源互聯(lián)網(wǎng)定義

隨著互聯(lián)網(wǎng)理念的不斷深化，一種新型的能源體系架構(gòu)——“能源互聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想應(yīng)運(yùn)而生。如圖1所示，其主要理念是將可再生能源作為主要的能量供應(yīng)源，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電和儲能的靈活接入，以及交通系統(tǒng)的電氣化，并在廣域范圍內(nèi)分配共享各類能源[5]。而針對不同國家的國情來說，能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)以國家需要解決的問題為導(dǎo)向。就中國當(dāng)前能源開發(fā)利用現(xiàn)狀來說，首要任務(wù)是節(jié)能減排及提高可再生能源的開發(fā)利用效率。電能作為一種清潔、高效的二次能源，其傳輸效率高，使用便捷。將電力系統(tǒng)作為鏈接一次能源和二次能源的樞紐，既能提高各種一次能源的利用效率，又可以充分利用各地的清潔能源，進(jìn)行能源轉(zhuǎn)型。

圖1　能源互聯(lián)網(wǎng)示意圖

綜上所述，中國的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以特高壓為骨干網(wǎng)架，通過電力系統(tǒng)，將太陽能、風(fēng)能、水能等各種清潔能源、化石能源轉(zhuǎn)換成電能后傳輸，并與其他傳統(tǒng)能源傳輸方式分工協(xié)作，對資源進(jìn)行優(yōu)化配置[6-11]。

1.2能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征

能源互聯(lián)網(wǎng)將能源行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)接，構(gòu)建一個以電能為主體，強(qiáng)調(diào)多種能源形式綜合互補(bǔ)的能源生態(tài)系統(tǒng)。其特征主要有以下5點(diǎn)：

1)包容性。能源互聯(lián)網(wǎng)可接納大規(guī)模集中式電網(wǎng)、分布式微電網(wǎng)以及大規(guī)模清潔能源發(fā)電和消納分布式電源，將各種一次能源，特別是可再生能源轉(zhuǎn)化成二次清潔能源到用戶，為人們的生活提供安全可靠的動力，提高能源利用效率。

2)開放性。能源互聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的柔性控制技術(shù)，優(yōu)化能量傳輸路徑，提供多種兼容性的電能輸出接口，實(shí)現(xiàn)電動汽車等特殊用戶的規(guī)?；尤搿?/p>

3)系統(tǒng)性。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠在系統(tǒng)內(nèi)部通過能源配置的優(yōu)化調(diào)節(jié)，保證局部能源設(shè)備的互通，通過傳統(tǒng)化石能源和清潔能源的協(xié)調(diào)互補(bǔ)，提高系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

4)信息性。電力行業(yè)是一個實(shí)時的動態(tài)系統(tǒng)，能源互聯(lián)網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)將實(shí)時的能量信息進(jìn)行接收和發(fā)送，并進(jìn)行智能化處理，有利于對能源配置的優(yōu)化。

5)可靠性。安全可靠是能源互聯(lián)網(wǎng)需具備的最重要特征。能源與人們的生活息息相關(guān)，能源的缺失會對人們的生活產(chǎn)生極大影響。而能源互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定不僅需保證電氣網(wǎng)絡(luò)的安全可靠，信息傳遞的可靠性也是至關(guān)重要的。

2　能源互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別

互聯(lián)網(wǎng)(internet)是基于IT技術(shù)的信息網(wǎng)絡(luò)，又稱為網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)。它是指網(wǎng)絡(luò)以一組通用的的協(xié)議相連，形成邏輯上的單一巨大的全球化網(wǎng)絡(luò)，它擁有交換機(jī)、路由器、各種不同的連接線路、種類繁多的服務(wù)器和不計(jì)其數(shù)的計(jì)算機(jī)、終端，且能夠?qū)⒑Ａ啃畔⑺查g發(fā)送到千里之外的用戶手中，它是信息社會的基礎(chǔ)。

能源互聯(lián)網(wǎng)(intergrid)不僅基于信息技術(shù)，更基于特高壓電網(wǎng)技術(shù)，具備網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、廣泛互聯(lián)、高度智能、開放互動的特征。能源互聯(lián)網(wǎng)是綜合運(yùn)用先進(jìn)的電力電子技術(shù)，信息技術(shù)和智能管理技術(shù)，將大量由分布式能量采集裝置，分布式能量儲存裝置和各種類型負(fù)荷構(gòu)成的新型電力網(wǎng)絡(luò)、石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)等能源節(jié)點(diǎn)互聯(lián)起來，以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動的能量對等交換與共享網(wǎng)絡(luò)。它利用先進(jìn)的的傳感器、控制和軟件應(yīng)用程序，將能源生產(chǎn)端、能源傳輸端、能源消費(fèi)端的數(shù)以億計(jì)的設(shè)備、機(jī)器、系統(tǒng)連接起來，形成能源互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和智能預(yù)測是能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)生命體征的重要技術(shù)支撐：它通過整合運(yùn)行數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、電力市場數(shù)據(jù)等，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電預(yù)測、機(jī)器學(xué)習(xí)、打通并優(yōu)化能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)端的運(yùn)作效率，需求和供應(yīng)將可以進(jìn)行隨時的動態(tài)調(diào)整。

表1　能源互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別

如表1所示，能源互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)具有相似的結(jié)構(gòu)特征，但是卻擁有不同的網(wǎng)絡(luò)功能、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、及服務(wù)對象。能源互聯(lián)網(wǎng)在普通IT技術(shù)的基礎(chǔ)上，將能量管理系統(tǒng)、信息安全系統(tǒng)、企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等多種內(nèi)部信息流與能源傳輸、能源運(yùn)行、能源交換有機(jī)結(jié)合。

因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全的原因，能源互聯(lián)網(wǎng)的各個信息系統(tǒng)(實(shí)時的或者非實(shí)時的)且與外界隔離的，實(shí)際上是企業(yè)內(nèi)網(wǎng)(intronet)。因此，能源互聯(lián)網(wǎng)(intergrid)是由一次電網(wǎng)(powergrid)和企業(yè)內(nèi)網(wǎng)(intronet)兩部分有機(jī)組合而成。如何構(gòu)造多能源主體和信息網(wǎng)絡(luò)的相互關(guān)系及協(xié)調(diào)控制策略是未來保證能源互聯(lián)網(wǎng)高效運(yùn)行的重要因素。由于能源互聯(lián)網(wǎng)中的信息流已不再獨(dú)立運(yùn)行，它將和能量流相互依存，相互影響，具有更加復(fù)雜、靈活、多變的特性，因此一旦信息系統(tǒng)發(fā)生紊亂，將直接影響能量的正常傳輸，引發(fā)一系列的能量阻塞、中斷。圖2揭示了信息系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的交互影響關(guān)系：利用電網(wǎng)狀態(tài)感知技術(shù)及信息通信系統(tǒng)，可有效維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行。但是，如果電力系統(tǒng)與信息系統(tǒng)無法正確交互作用，就有可能會引發(fā)信息流和電力流的連鎖反應(yīng)，造成電網(wǎng)大面積停電的風(fēng)險。

圖2　信息系統(tǒng)和電力系統(tǒng)交互關(guān)系示意圖

3　能源互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)

未來能源互聯(lián)網(wǎng)會有大量的分布式和集中式可再生能源的接入，為了有效推動能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，需要對可再生能源的生產(chǎn)、傳輸、存儲和服務(wù)環(huán)節(jié)中的核心技術(shù)進(jìn)行研究[12-16]。

3.1可再生能源發(fā)電技術(shù)

隨著國家不斷推進(jìn)可再生能源發(fā)展的政策，可再生能源產(chǎn)業(yè)保持快速穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢，如圖3所示。而“以清潔能源為主導(dǎo)、以電為中心”將是未來能源發(fā)展的主要方向，可再生能源發(fā)電技術(shù)在構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的過程中會起到至關(guān)重要的作用。可再生能源發(fā)電技術(shù)主要有集中式與分布式風(fēng)電、太陽能發(fā)電技術(shù)，運(yùn)行控制技術(shù)、能量轉(zhuǎn)化技術(shù)等。其重點(diǎn)研究方向有風(fēng)電精準(zhǔn)預(yù)測與運(yùn)行調(diào)控技術(shù)、間歇式可再生能源發(fā)電的系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)、大規(guī)模新能源發(fā)電并網(wǎng)控制技術(shù)等。

圖3　2005-2014年中國可再生能源裝機(jī)容量

3.2特高壓大容量遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)

大容量遠(yuǎn)距離輸電是解決大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電外送和能源資源大范圍優(yōu)化配置的關(guān)鍵，是解決中國能源分布不均衡最有效的手段，如圖4所示。中國將電網(wǎng)建設(shè)為以特高壓為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)為分區(qū)的具有中國特色的電網(wǎng)，利用高壓直流互聯(lián)可再生能源基地，形成覆蓋全國的交直流混合電網(wǎng)[17]。其重點(diǎn)研究領(lǐng)域包括：柔性直流輸電技術(shù)、直流電網(wǎng)技術(shù)、多段直流輸電技術(shù)等。直流電網(wǎng)技術(shù)對于解決中國能源資源分布不平衡、區(qū)域交流電網(wǎng)互聯(lián)的穩(wěn)定運(yùn)行等問題是最有效的技術(shù)手段之一[18-21]。

圖4　中國未來電力流向示意圖

3.3互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)負(fù)責(zé)能源信息的識別、采集、分析、傳輸、管理等，是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，如圖5所示。通過互聯(lián)網(wǎng)，不僅能夠利用互聯(lián)網(wǎng)營銷技術(shù)、云存儲、云計(jì)算技術(shù)來獲取能源儲備和用戶使用信息，而且能再云端大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析處理下，進(jìn)行能源的優(yōu)化配置。為了適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，需要在互聯(lián)網(wǎng)信息領(lǐng)域取得創(chuàng)新和突破，如大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、存儲分析，能夠與能量傳輸特點(diǎn)相匹配的新型通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能源路由器等方面。

圖5　能源互聯(lián)網(wǎng)的信息技術(shù)架構(gòu)

3.4智能調(diào)度控制與安全防護(hù)技術(shù)

由于新能源系統(tǒng)廣泛采用分布式發(fā)電機(jī)及儲能元件，且用戶能源消納方式有所改變，因此智能調(diào)度與安全防護(hù)尤為重要。如圖6所示，智能調(diào)度控制中心連接各類電源并通過雙向信息流實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出力、用戶側(cè)負(fù)荷和儲能系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)以及水、火、風(fēng)、光、儲能等能源的動態(tài)平衡。

3.5先進(jìn)的儲能技術(shù)

可再生能源發(fā)電是未來能源互聯(lián)網(wǎng)的主要能量來源，而大規(guī)模可再生能源的非線性隨機(jī)波動特性接入會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。在能源網(wǎng)絡(luò)中配置大容量的儲能系統(tǒng)能夠平滑電網(wǎng)的能量輸出，保證供電的持續(xù)性和可靠性。如圖7所示，可行的大規(guī)模電網(wǎng)儲能方式有抽水蓄能、壓縮空氣儲能等物理儲能，以及鋰電池、液流電池、鉛酸電池等化學(xué)儲能。未來儲能技術(shù)的創(chuàng)新和突破，會對電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用電的各個環(huán)節(jié)帶來根本性的影響，對能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)有至關(guān)重要的作用。

圖6　智能調(diào)度及安全防護(hù)一體化示意圖

圖7　儲能技術(shù)種類示意圖

4　能源互聯(lián)網(wǎng)在四川的實(shí)踐

4.1加快建設(shè)特高壓輸電線路

特高壓電網(wǎng)是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，是輸送清潔能源的最有效手段。四川省的水、風(fēng)及太陽能資源蘊(yùn)藏總量達(dá)1.93億kW。通過特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大區(qū)互聯(lián)，有助于減輕化石能源的壓力，實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、社會可持續(xù)發(fā)展。

四川省是輸電線路位居國網(wǎng)系統(tǒng)第一，輸變電規(guī)模位居第二超級電力大省，也是中國較早建設(shè)投運(yùn)特高壓電網(wǎng)的省份之一，先發(fā)優(yōu)勢明顯，如圖8所示，目前已有3條特高壓輸電線路投入運(yùn)行：

1)向家壩至上海(復(fù)奉)±800 kV特高壓直流輸電工程是我國自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)和自主建設(shè)的世界上電壓等級最高、技術(shù)水平最先進(jìn)的直流輸電工程之一；

2)±800 kV錦蘇線是輸電距離最遠(yuǎn)的特高壓直流輸電工程之一；

3)±800 kV賓金線是目前輸送功率最大的特高壓直流輸電工程之一。

5年來，三大特高壓直流輸電線路，已累計(jì)向上海、江蘇、浙江等地輸送四川清潔水電達(dá)到2 033億kW·h，相當(dāng)于節(jié)約燃煤9314萬t，減排煙塵7.4萬t、二氧化硫45.8 萬t、氮氧化物48.4 萬t、二氧化碳18 297 萬t。四川清潔能源以清潔和綠色方式滿足了中國東部的部分能源需求，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，推進(jìn)大氣污染防治作出了重要貢獻(xiàn)。但就四川水電儲量來說，每年仍有非常嚴(yán)重的棄水現(xiàn)象。2015年全省富余水電裝機(jī)約450萬kW，棄水電量達(dá)102億kW·h。因此特高壓輸電工程的建設(shè)仍需大力推進(jìn)，在未來的5年內(nèi)，國網(wǎng)公司規(guī)劃將繼續(xù)建設(shè)：

1)8座1 000 kW 特高壓交流變電站；

2)16座500 kV變電站；

3)構(gòu)建跨省電力交換和電力平衡的能源交換大平臺。

四川在建設(shè)具有信息化、自動化、互為化為特征的四川電網(wǎng)已卓有成效，已初步建成500 kV電網(wǎng)覆蓋全省各市州，169座110 kV及以上自能變電站，基本建成國網(wǎng)公司系統(tǒng)最大的省級電網(wǎng)。

圖8　四川特高壓直流工程線路

4.2積極構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”管控系統(tǒng)

國網(wǎng)四川省電力公司以國網(wǎng)天府新區(qū)供電公司為試點(diǎn)，探索更加高效、更加扁平的運(yùn)營模式。為加快電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)，公司著力打造以自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以信息化平臺為支撐，以智能化控制為手段，適應(yīng)現(xiàn)代化能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的天府新區(qū)“智慧電網(wǎng)”?？茖W(xué)編制電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，優(yōu)化變電站布點(diǎn)及廊道路徑，提高電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，推動自動化系統(tǒng)改造升級。加快建設(shè)營配信息高度融合的GIS應(yīng)用平臺、快速響應(yīng)的移動工單平臺、便捷高效的客戶溝通互動平臺，打造以實(shí)時信息為基礎(chǔ)的運(yùn)營監(jiān)控指揮中心。充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化手段對電力系統(tǒng)綜合利用進(jìn)行智能檢測控制、操作運(yùn)營和能效管理。推動未來電動汽車、微電網(wǎng)、智能用電等新型、互動的用電模式發(fā)展，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)、可靠的現(xiàn)代化能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[22-26]。

如圖9所示，四川省電力公司計(jì)劃以天府新區(qū)為依托，建設(shè)分布式智慧能源的“互聯(lián)網(wǎng)+”管控系統(tǒng)示范工程，具體措施包括：

1)建設(shè)分布式智慧能源設(shè)備廣泛接入的生態(tài)化能源系統(tǒng)，搭建實(shí)時計(jì)量與結(jié)算平臺；

2)對儲能設(shè)施進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)化管控和利用；

3)建立為分布式設(shè)備提供調(diào)頻、調(diào)峰等能源服務(wù)及經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償機(jī)制。

圖9　“互聯(lián)網(wǎng)+”管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該示范項(xiàng)目旨在充分消納四川省富余水電，提高清潔能源消費(fèi)比例，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)清潔化轉(zhuǎn)型。

4.3著力打造綜合能源管理平臺

綜合能源管理著眼于城市級別的整體能源監(jiān)控和優(yōu)化，對能源生產(chǎn)、傳輸、使用進(jìn)行監(jiān)管。它能幫助用能單位在滿足擴(kuò)大生產(chǎn)的同時，合理計(jì)劃和利用能源，降低單位產(chǎn)品能源消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時電力、水務(wù)及燃?xì)獾裙檬聵I(yè)公司或市政部門，以及終端能源消費(fèi)者和生產(chǎn)者如樓宇、工廠、企業(yè)、居民、電廠等，應(yīng)與能源管理中心緊密溝通協(xié)作，形成一個分層級的綜合管理體系。通過采用先進(jìn)的信息通信技術(shù)，對各個層級上能源子系統(tǒng)信息提取集成，實(shí)現(xiàn)管理體系的統(tǒng)一化、實(shí)時化和智能化，為政府管理者和公眾了解掌握能源生產(chǎn)、傳輸、使用情況以及相關(guān)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素，維持能源供給和安全，實(shí)現(xiàn)積極的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和節(jié)能減排目標(biāo)，制定能源相關(guān)政策及規(guī)劃，提供信息技術(shù)支撐和科學(xué)的決策依據(jù)。

如圖10所示，國網(wǎng)四川省搭建綜合能源管理平臺，探索智慧服務(wù)模式，建設(shè)能源優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)和智慧公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能源的互聯(lián)與服務(wù)的互動，具體措施包括：

1)構(gòu)建公司社區(qū)生活數(shù)據(jù)資源池，支撐新的社區(qū)服務(wù)模式的建立；

2)推進(jìn)家庭能源互聯(lián)網(wǎng)(HEMS)，提升“電與生活”的互動體驗(yàn)，促進(jìn)商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變；

3)構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)基本單元，形成新的客戶聚合能力。

圖10　綜合能源管理平臺

4.4科學(xué)發(fā)展多類型能源優(yōu)化互補(bǔ)調(diào)控系統(tǒng)

圖11　多類型能源互補(bǔ)調(diào)度示意圖

四川省不但擁有豐富的水電資源，同時還擁有風(fēng)電和太陽能發(fā)電基地。如圖11所示，水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等多種能源形式互聯(lián)形成混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)，有利于實(shí)現(xiàn)能源的最優(yōu)化利用；并提高供電系統(tǒng)的安全性、可靠性和連續(xù)性。合理的能量管理與控制系統(tǒng)不僅能夠提高系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，而且能夠?qū)崿F(xiàn)互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備的動態(tài)優(yōu)化組合，提高電能質(zhì)量。因此國網(wǎng)四川省電力公司針對混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)進(jìn)行研究，其研究重心為：基于不同電源的運(yùn)行特性，制定電源間的協(xié)調(diào)和互補(bǔ)運(yùn)行機(jī)制；解決調(diào)度計(jì)劃業(yè)務(wù)中新型能源發(fā)電能力不確定問題；協(xié)調(diào)優(yōu)化多類型電源，促進(jìn)清潔能源消納和節(jié)能減排，以實(shí)現(xiàn)清潔能源整體協(xié)調(diào)優(yōu)化互補(bǔ)的目的[27-29]。

4.5大力發(fā)展富余水電制氫

四川省是全國最大的清潔能源基地，然而由于輸電通道建設(shè)滯后，水電消納受到制約， 2014年棄水量達(dá)96.8億kW·h，2015年達(dá)102億kW·h，棄水現(xiàn)象越來越嚴(yán)重?？稍偕茉催M(jìn)行有效消納，通過儲能技術(shù)進(jìn)行能量管理是主流的解決途徑。而以制備燃料的方式將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，具有大規(guī)模長周期儲能的潛力，符合能源行業(yè)儲能的約束條件。

在可用于化學(xué)儲能的燃料中，氫氣以其出色的綜合性能和廣闊的應(yīng)用前景為業(yè)界關(guān)注。四川省通過富余水電制氫項(xiàng)目，既緩解了水力資源的廢棄現(xiàn)象，又有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能端的“清潔替代”和用能端的“電能替代”。氫氣按一定比例加入天然氣制得的混氫天然氣具有高效低耗的特征，可大規(guī)模用于交通運(yùn)輸業(yè)；而純氫燃料電池被認(rèn)為是有望取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)，為待棄水制氫消納指明了方向。

四川省開展富裕水制氫項(xiàng)目，在“十三五”期間預(yù)計(jì)消納10億kW·h/a，占富余水電5%～10%；到“十四五”末期，有望消納30億kW·h/a，占比富余水電約10%[30]。

4.6努力完善智能調(diào)度控制與安全防護(hù)策略

分布式電源、微電網(wǎng)、儲能裝置、電動汽車充放電設(shè)施接入配電網(wǎng)運(yùn)行改變了配電網(wǎng)能量平衡的模式，為了實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)行智能調(diào)度控制與安全防護(hù)的研究是很有必要的。通過配電網(wǎng)智能調(diào)度實(shí)現(xiàn)各種資源的優(yōu)化配置是建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵內(nèi)容[31]。

智能調(diào)度控制中心連接各類電源并通過雙向信息流，對配電網(wǎng)絡(luò)、電源和負(fù)荷進(jìn)行資源優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)出力、用戶側(cè)負(fù)荷和儲能系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)以及水、火、風(fēng)、光、儲能等能源的動態(tài)平衡，以此來提高配電網(wǎng)的安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性、經(jīng)濟(jì)性、友好性指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效運(yùn)行。

5　結(jié)　語

能源互聯(lián)網(wǎng)是一個綜合性的學(xué)科，發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)需要依靠信息科學(xué)、材料科學(xué)、管理科學(xué)、控制科學(xué)等多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)。對中國化的能源互聯(lián)網(wǎng)所涉及的研究方向做了簡單分析，介紹了能源互聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的重點(diǎn)研究方向，討論了能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中需要考慮的可再生能源發(fā)電技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、大容量遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)、先進(jìn)儲能技術(shù)、配置規(guī)劃技術(shù)等多項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)。最后詳細(xì)介紹了國網(wǎng)四川省電力公司在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中所做的科學(xué)研究和示范工程，研究成果可為國內(nèi)外區(qū)域型送端電網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供良好的的參考借鑒。

[1]劉振亞.全球能源互聯(lián)網(wǎng)[M].北京：中國電力出版社，2015:1-20.

[2]馬釗，周孝信，尚宇煒，盛萬興.能源互聯(lián)網(wǎng)概念、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展模式探索[J].電網(wǎng)技術(shù),2015,39(11):3014-3022.

[3]石玉東.能源互聯(lián)網(wǎng)“四川行動”全面提升綠色發(fā)展能力[N].四川日報(bào)，2016-4-27(6).

[4]石玉東.實(shí)施能源互聯(lián)網(wǎng)“四川行動”全面提升資源配置和綠色發(fā)展能力[N].國家電網(wǎng)報(bào)，2016-4-18(6).

[5]Rifkin J. The third industrial revolution: how lateral power is transforming energy, the economy, and the world[M]. New York: Palgrave Macmillan, 2011: 73-107.

[6]孫宏斌，郭慶來，潘昭光，等. 能源互聯(lián)網(wǎng)：驅(qū)動力、評述與展望[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015,39(11):3005-3013.

[7]沈洲，周建華，袁曉冬，等.能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 江蘇電機(jī)工程，2014,33(1):81-84.

[8]周海明，劉廣一，劉超群. 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架研究[J]. 中國電力，2014,47(11):140-144.

[9]姚建國，高志遠(yuǎn)，楊勝春.能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)識和展望[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2015,39(23):9-14.

[10]宋永華，孫靜.未來歐洲的電網(wǎng)發(fā)展與電網(wǎng)技術(shù)[J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2008，20(5):1-5.

[11]國家可再生能源中心.中國可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告[R].北京：中國經(jīng)濟(jì)出版社,2015.

[12]查亞兵，張濤，黃卓，等. 能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 中國科學(xué)：信息科學(xué)，2014,44(6):702-713.

[13]嚴(yán)太山，程浩忠，曾平良，等. 能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2016,40(1):105-113.

[14]韓芳.我國可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望[J].可再生能源，2010，28(4):137-140.

[15]于慎航，孫瑩，牛曉娜，等.基于分布式可再生能源發(fā)電的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[J].電力自動化設(shè)備，2010,30(5):104-108.

[16]董朝陽，趙俊華，文福拴，等.從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng)：基本概念與研究框架[J].電力系統(tǒng)自動化，2014,38(15):1-11.

[17]范松麗，苑仁峰，艾芊，等．歐洲超級電網(wǎng)計(jì)劃及其對中國電網(wǎng)建設(shè)啟示[J]．電力系統(tǒng)自動化，2015，39(10):6-15．

[18]周孝信，陳樹勇，魯宗相.電網(wǎng)和電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的回顧與展望-試論三代電網(wǎng)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013,33(22):1-11.

[19]江道灼，鄭歡．直流配電網(wǎng)研究現(xiàn)狀與展望[J]．電力系統(tǒng)自動化，2012,36(8):98-104.

[20]宋強(qiáng)，趙彪，劉文華，等.智能直流配電網(wǎng)研究綜述[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)：2013,33(25):9-19.

[21]姚良忠，吳婧，王志冰，等．未來高壓直流電網(wǎng)發(fā)展形態(tài)分析[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，34(34)：6007-6020．

[22]孫秋野，滕菲，張化光，等．能源互聯(lián)網(wǎng)動態(tài)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制體系構(gòu)建[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35(14)：3667-3677．

[23]黃仁樂，蒲天驕，劉克文，等．城市能源互聯(lián)網(wǎng)功能體系及應(yīng)用方案設(shè)計(jì)[J]．電力系統(tǒng)自動化，2015，39(9)：26-34．

[24]劉小聰，王蓓蓓，李揚(yáng)，等．計(jì)及需求側(cè)資源的大規(guī)模風(fēng)電消納隨機(jī)機(jī)組組合模型[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35(14)：3714-3723．

[25]王繼業(yè)，孟坤，曹軍威，等.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，2015,52(5):1109-1126.

[26]林為民，余勇，梁云，等.支撐全球能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信技術(shù)研究[J].智能電網(wǎng)，2015,3(12):1097-1102.

[27]曹軍威，楊明博，張德華，等. 能源互聯(lián)網(wǎng)——信息與能源的基礎(chǔ)設(shè)施一體化[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2014,8(4):1-10.

[28]曾鳴，盛緒美．北京大氣環(huán)境與能源綜合規(guī)劃決策模型及其應(yīng)用[J]．系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1991，13(5):67-72．

[29]胡文雷，楊潤生，解璞，等.混合能源互補(bǔ)供電系統(tǒng)能量管理與控制技術(shù)研究[J].電網(wǎng)與清潔能源，2014,30(6):43-47.

[30]林今，張亦弛，宋永華，等.基于能源互聯(lián)網(wǎng)思維的我國待棄水電制氫消納模式與經(jīng)濟(jì)可行性分析[J].中國能源，2016,38(4):5-9.

[31]陳星鶯，陳楷，劉健，等.配電網(wǎng)智能調(diào)度模式及關(guān)鍵技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動化，2012,36(18):22-23.

褚艷芳(1962)，高級工程師，現(xiàn)任國網(wǎng)四川省電力公司副總經(jīng)理、黨委常委，國網(wǎng)成都供電公司總經(jīng)理、黨委副書記；

田立峰(1963)，博士，高級工程師，主要從事智能電網(wǎng)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、特高壓交直流輸電等方面的研究；

魏巍(1984)，博士，高級工程師，主要從事特高壓交直流電網(wǎng)安全穩(wěn)定、新能源并網(wǎng)等方面的研究。

Energy internet is the key to solve the issue of effective utilization of renewable energy; and developing the energy internet is of great significance for changing the present energy generation and consumption modes dominated by fossil fuels. Firstly, the concept of energy internet is reviewed and the energy internet with Chinese characteristics and its main features are discussed. The difference between the energy internet and the internet are described and the key technologies needing investigated in the development of energy internet are proposed. Combining with the current situation of Sichuan power grid, the achievements already made in the construction of energy internet and the future developing direction of Sichuan power grid are respectively presented in such aspects as UHV transmission lines, "internet plus" based project, integrated energy management platform, multi-energy hybrid dispatching optimization project, hydrogen production using surplus hydropower, intelligent dispatching control and security defense. These discussions can provide a reference for energy internet construction in other regions of China.

energy internet; UHV transmission; energy management; intelligent dispatching

TK-9

B

1003-6954(2016)04-0011-07

2016-06-16)