中国电力科学研究院的研究人员马钊、周孝信、尚宇炜、盛万兴,在2015年第11期《电网技术》杂志上撰文,基于能源行业发展趋势和技术研究现状,探索了能源互联网的概念、关键技术及发展模式。首先,在分析能源体系要素的基础上,提炼了能源互联网的概念、关键技术以及主要技术特征。其次,通过数学模型表征了能源互联网的基本规律,简要介绍了能源互联网多目标管理的实现方法;进而分析了能源路由器的基本特征,梳理了智能电网和信息网在能源互联网体系的定位和职能。最后,结合能源产业及我国相关政策的发展方向,探讨了能源互联网的发展模式,并给出了具体发展建议。
作者建议
能源互联网作为下一代新能源体系,极大地冲击着传统的行业、市场和管理体制。然而,能源互联网在全球范围内仍处于实验探索阶段,政府和相关行业应采取科学有序的步骤开展相关工作。
在国家战略政策层面,应当通过建立健全能源法律体系和电力规划设计体系等方式,促进电力的发展和管理机制实现科学化、标准化、法制化,逐步建成有效竞争的市场结构和市场体系。应超前引导市场,制定能够满足能源系统在未来数十年发展的政策法规、技术路线,以及相应的激励机制,为能源革命战略和互联网+行动计划提供支持。在学习欧美等国家发展经验的同时,建立符合中国国情的能源互联网体系,带动市场稳步发展。
在技术发展层面,亟待突破的领域包括建立健全网、源协调发展机制,加强多能源互联和优化互补,构建可靠、高效的信息通信平台等。能源互联网的建设是各类型先进技术的整合,能源路由器、柔性输配电技术、高效储能技术、智能化控制技术、远程监测与诊断技术以及大数据、云计算技术在能源系统中的应用等一系列关键技术需要集中力量进行攻关和研发,保证相关技术能够在实际建设过程中得到顺利推广和应用。
关键的瓶颈技术包括:
1)智能传感器(advanced meteringinfrastructure,AMI)等智能传感技术,该技术是物联网的基础,也是大数据的源头;
2)信息物理系统CPS,实现能量的信息化与互联网化管控,同时兼顾信息空间安全和物理实体安全;
3)电力系统调度运行管理,如DSM(distributionsystem management)等软硬件技术,实现能源高效调度和利用;
4)智能配电网的关键设备和新型材料研发;
5)ESS(energystorage system)研发,支撑可再生能源大规模并网发电;
6)融合多元能源、实现供需互动的能源的互联网架构规划技术,是提高能效的关键;
7)主动配电系统规划运行技术;
8)直流输配电和微网技术的研究;
9)高级资产管理体系;
10)大数据、云计算、机器学习等技术应用。
上述关键技术的突破将产生巨大社会价值和经济效益。
文章结论
1 )能源互联网的定义初探
以电力系统为中心,智能电网为骨干,互联网、大数据、云计算及其他前沿信息通信技术为纽带,综合运用先进的电力电子技术和智能管理技术,能够实现横向多源互补、纵向源?网?荷?储协调的能源与信息高度融合的下一代能源体系。同时具有扁平化性,面向社会的平台性、商业性和用户服务性。
具体讲,是在骨干电网的基础上,以大量分布式能量采集和储存装置所构成的新型电力网络为链接枢纽,将电力、石油、天然气及交通运输网络等能源节点进行互联,形成多层耦合的网络架构,通过虚拟电厂和电网实现个性化、定制化的能量生产与应用,利用能源路由器将无序、低熵的能量流按照最佳路径向可控、高熵的负载流动,实现能量流的全面调控、优化、交互和共享。
2 )能源互联网的关键技术特征
可再生能源在广域范围内的优化利用;灵活性和可控性极高的电力网络;分布式能量的自治单元;新型信息?能源融合的广域网;储能装置的广泛应用;全面智能化的管控方式。
3 )能源互联网的基本规律 是能源的生产与利用保持实时、动态的平衡。在此基础上,能源互联网可实现包含多个分支目标的优化管理,在方法层面上可借助多目标管理、资产管理等方法,在物理实现层面上则依赖于电力网络、信息网络的协同合作和深度融合。其中,能源路由器是能源互联网的关键设备,应该具有4项基本功能和3个结构层次。
4 )能源互联网的发展,将在能源结构方面形成集中式与分布式协调发展、相辅相成的能源供应模式 ;在技术属性方面,信息技术和信息化的管理模式将对能量流赋予信息属性,实现信息流对能量流的灵活管控;在市场形态方面,参与主体更多、进入门槛更低、方式更为灵活的模式创新将不断产生。
通过能源互联网将发电设备、电网设备和用户进行互联,进行实时信息交换,实现横向能源互补、纵向源网荷协调,提高系统总体经济效益,同时提高可再生能源渗透率,保证供需实时平衡,维护系统安全稳定运行。
分布式发电与微电网(微信号:dggrid)
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