能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)研究

冉文彬

（鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451400）

能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)研究

冉文彬

（鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 451400）

社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)有效推進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得信息技術(shù)與能源技術(shù)得到了有效融合，從而為可再生清潔能源的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，并推動(dòng)社會(huì)向著更加美好的方向發(fā)展?；诖?，文章以能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)為主要研究?jī)?nèi)容，通過對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的簡(jiǎn)單概述，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)展開了深層次的探索。

互聯(lián)網(wǎng)；技術(shù)形態(tài)；可再生能源

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展一直以工業(yè)為主，而工業(yè)開展生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，往往會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，尤其是最近幾年，環(huán)境問題越來越嚴(yán)重，世界各地開始積極開展新能源革命。通過尋找可再生能源，不斷地對(duì)煤炭等一次能源進(jìn)行代替，這樣不僅會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)起到至關(guān)重要的作用，而且還會(huì)減少對(duì)一次能源的使用。與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，其中包括了能源領(lǐng)域，從而研制出全新的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。因此，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)進(jìn)行研究具有重要意義，可以使我國(guó)能源領(lǐng)域加強(qiáng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，從而更好地建設(shè)人們生活的家園。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的內(nèi)涵

近年來，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸與其他技術(shù)進(jìn)行了有效融合，從而出現(xiàn)了能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。能源互聯(lián)網(wǎng)可以理解為利用信息、計(jì)算機(jī)等先進(jìn)的技術(shù)，將大量由分布式能量采集裝置、分布式能量?jī)?chǔ)存裝置和各種類型負(fù)載構(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(dòng)的能量對(duì)等交換與共享網(wǎng)絡(luò)[1]。以石油行業(yè)為例，在整個(gè)石油生產(chǎn)活動(dòng)中，從最初的開采環(huán)節(jié)，一直到石油最終的使用，所使用到的設(shè)備全部利用線路連接到一起，使得整個(gè)工作周期構(gòu)成一個(gè)良好的整體。同時(shí)。以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，將所有環(huán)節(jié)的工作有效落實(shí)到實(shí)際當(dāng)中。再例如電力領(lǐng)域中，以往對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，范圍往往不是很大，使得采集到的信息數(shù)量較少，無法利用這些信息作出做準(zhǔn)確的判斷。而能源互聯(lián)網(wǎng)則擴(kuò)大了檢測(cè)范圍，從而加強(qiáng)了對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的監(jiān)管力度。

1.2 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特征

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，能源互聯(lián)網(wǎng)具有以下幾個(gè)方面的特征。（1）泛在互聯(lián)。在對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，不僅可以應(yīng)用到同一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，還能夠同時(shí)應(yīng)用到很多領(lǐng)域內(nèi)，從而拉近了整個(gè)能源生產(chǎn)、使用之間的聯(lián)系，使得能源發(fā)揮出更大的作用。（2）對(duì)等開放。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開放的過程中，不會(huì)對(duì)清潔能源產(chǎn)生歧視，均能夠接入到互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)。而且，不論是能源生產(chǎn)的一方，還是使用的一方，都可以公平地加入進(jìn)來，從而增加了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的使用率。（3）低碳高效。利用能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以及時(shí)了解用戶的實(shí)際情況，并針對(duì)情況合理地對(duì)清潔能源進(jìn)行輸送，同時(shí)，在條件允許的情況下，還可以輸送天然氣。另外，還可以加強(qiáng)對(duì)節(jié)能設(shè)備的應(yīng)用，使能源在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中發(fā)揮出更大的作用。（4）安全可靠?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)可以準(zhǔn)確地對(duì)能源生產(chǎn)與使用過程進(jìn)行監(jiān)控，若生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)問題，能夠第一時(shí)間尋找出來，并制定出合理的改善措施。同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)自身還具有較高的安全性，能夠?yàn)樾畔⑻峁┝己玫谋Ｗo(hù)[2]。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)

2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的組成要素

與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相比，能源互聯(lián)網(wǎng)的組成要素更加豐富，其中主要包括了跨國(guó)廣域能源互聯(lián)網(wǎng)、國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)、城市能源互聯(lián)網(wǎng)、社區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)。同時(shí)，在相關(guān)制度的支持下，各級(jí)互聯(lián)網(wǎng)連接到一起，加強(qiáng)了信息的傳遞與共享。能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，不僅包括了一次能源，同時(shí)還包括了二次能源；能源互聯(lián)網(wǎng)主體由多方面共同構(gòu)成，如發(fā)電站、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)其他的使用者等。至于整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主體，由控制、管理服務(wù)相關(guān)的信息通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，通過這些服務(wù)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)得以正常運(yùn)行，能源交易活動(dòng)的有效進(jìn)行得以保證[3]。并且，從用戶的角度來說，應(yīng)以公用通信的手段作為基礎(chǔ)。另外，由于該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)，需要提供很多的服務(wù)，所以，需要在確保其安全性符合相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行強(qiáng)化。

2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)概念構(gòu)架

2.2.1 跨國(guó)廣域能源互聯(lián)網(wǎng)

在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中，廣域能源互聯(lián)網(wǎng)處于最高的位置，通過該網(wǎng)絡(luò)的連接，將世界各地的能源機(jī)構(gòu)連接到一起，從而提升了能源傳輸?shù)男Ч?。近年來，隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提升，歐洲地區(qū)提出了“super grid 2050”計(jì)劃，并根據(jù)該計(jì)劃，制定出“沙漠科技”項(xiàng)目，該項(xiàng)目的出現(xiàn)，從能源方面加強(qiáng)了歐洲與非洲之間的聯(lián)系，使整個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)成了一個(gè)整體。該項(xiàng)目開展后，將會(huì)為該地區(qū)40余個(gè)國(guó)家的12億人口，提供45 000 億kWh的電力能源。廣域能源互聯(lián)網(wǎng)作為實(shí)際上較早的能源互聯(lián)網(wǎng)，還通過空間拓寬技術(shù)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行控制，減少了電網(wǎng)運(yùn)行中的波動(dòng)，為整個(gè)歐洲地區(qū)提供了充足的電力能源。同時(shí)，還能夠?qū)⑹Ｓ嗟哪茉催M(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過電能的方式，向其他需要電力的地區(qū)傳遞[4]。在“能源互聯(lián)網(wǎng)”設(shè)想當(dāng)中，預(yù)計(jì)在2050年之后，可以使北極與赤道建立能源互聯(lián)網(wǎng)，利用北極地區(qū)的天然條件，能夠輸出30 000億kWh以上的電能，而赤道將會(huì)輸送90 000億kWh的電能。另外，通過分析可以發(fā)現(xiàn)，作為世界上主要的3個(gè)區(qū)域，中國(guó)、美洲、歐洲受到地理因素的影響，用電情況存在一定的互補(bǔ)。所以，在其他地區(qū)用電低谷時(shí)，正是自身用電高峰，可以利用互聯(lián)網(wǎng)引進(jìn)更多的電能；而其他國(guó)家用電高峰時(shí)，正是自身的用電低谷，可以利用互聯(lián)網(wǎng)將電能輸送出去，從而使能源發(fā)揮出更大的作用。

2.2.2 國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)

所謂的國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)，指的是一個(gè)國(guó)家內(nèi)部，為能源生產(chǎn)、配送提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，是整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)中最關(guān)鍵的一部分。該形態(tài)下的互聯(lián)網(wǎng)，包括了大容量配電系統(tǒng)、發(fā)電設(shè)備等。針對(duì)當(dāng)前能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我國(guó)在2014年對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行了規(guī)劃，預(yù)計(jì)到2020年，要在整個(gè)中部地區(qū)建立起統(tǒng)一的電網(wǎng)，將西北部地區(qū)剩余的電力能源，向東南部地區(qū)進(jìn)行輸送，為我國(guó)東南部用電量大的地區(qū)用電提供幫助。通過能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，合理地對(duì)電力進(jìn)行了分配，并且避免了電能大規(guī)模傳輸時(shí)安全事件的出現(xiàn)，使得整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)更加的安全與穩(wěn)定[5]。在國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，通過VSC-HVDC技術(shù)結(jié)合DC/DC直流電壓變化技術(shù)，更加合理地對(duì)電能進(jìn)行輸送，使電能的分配得到優(yōu)化。另外，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互聯(lián)的特性，將各個(gè)地區(qū)內(nèi)的輸電線路連接到一起，打造出了覆蓋面積更廣的輸電網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3 城市能源互聯(lián)網(wǎng)

城市能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)時(shí)，以現(xiàn)有電網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過智能化的思想對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，從而更加合理地對(duì)能源進(jìn)行消耗。同時(shí)，還通過先進(jìn)的信息技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化了基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，打造出了優(yōu)質(zhì)的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，使得能源與互聯(lián)網(wǎng)更加有效地結(jié)合，并為能源的交易提供了重要幫助。以技能水平的層次來說，想要該形態(tài)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮出更大作用，必須要解決下列問題。首先，路由器作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，應(yīng)增強(qiáng)其各項(xiàng)能力；其次，對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)而言，要進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，逐漸減少使用成本，為其更好的應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)[6]。

2.2.4 社區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)

社區(qū)形態(tài)的能源互聯(lián)網(wǎng)處于最低的層次，主要包括了供電電源、儲(chǔ)能元件等構(gòu)成。該形態(tài)的能源互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，不僅要對(duì)多能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換與交易，更重要的是能夠使能源發(fā)揮出更大的作用[7]。在整個(gè)市場(chǎng)范圍內(nèi)，可以利用互聯(lián)網(wǎng)的特征，完成傳統(tǒng)發(fā)電、清潔能源發(fā)電以及其他能源的轉(zhuǎn)換與交易活動(dòng)，并對(duì)這些活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使得整個(gè)社區(qū)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，達(dá)到電、氣、信息有效地聯(lián)系到一起，針對(duì)社區(qū)對(duì)能源的不同要求，轉(zhuǎn)化成符合社區(qū)使用的能源，從而為居民提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸與能源融合到一起，并形成了全新的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從而為社會(huì)的發(fā)展提供了重要幫助。通過能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)不僅提升了能源的使用效率，而且還為社會(huì)的發(fā)展提供了更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。所以，在未來社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展當(dāng)中，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)依然是一個(gè)重要的研究話題。

[1]張廣慧，尹常永.能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特征與實(shí)現(xiàn)形式[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（23）：66.

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[3]孫宏斌，郭慶來，潘昭光.能源互聯(lián)網(wǎng)：理念、架構(gòu)與前沿展望[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015（19）：1-8.

[4]馬釗，周孝信，尚宇煒，等.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（11）：3014-3022.

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Research on energy Internet technology

Ran Wenbin
（Zhengzhou Electric Power Technology College, Zhengzhou 451400, China）

Social progress and economic growth have effectively promoted the development of science and technology, so that information technology and energy technology has been effectively integrated, so as to make an important contribution to the development of renewable clean energy, and to promote the development of community towards a better direction. Based on this, this paper focuses on energy Internet technology, and explores deeply the Internet technology form in a simple overview of energy Internet technology.

Internet; technology form; renewable energy

冉文彬（1979— ），男，河南鄭州人，助理工程師；研究方向：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。