能源互联网
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能源行业能源互联网建设方案第一章能源互联网概述 (3)1.1 能源互联网的定义与特点 (3)1.1.1 定义 (3)1.1.2 特点 (3)1.2 能源互联网的发展背景 (3)1.3 能源互联网的国内外发展现状 (4)1.3.1 国际发展现状 (4)1.3.2 国内发展现状 (4)第二章能源互联网建设目标与原则 (4)2.1 建设目标 (4)2.2 建设原则 (5)第三章能源互联网架构设计 (5)3.1 总体架构 (5)3.1.1 基础设施层 (5)3.1.2 数据采集与传输层 (6)3.1.3 数据处理与分析层 (6)3.1.4 应用与服务层 (6)3.2 技术架构 (6)3.2.1 信息通信技术 (6)3.2.2 大数据技术 (6)3.2.3 云计算技术 (6)3.2.4 人工智能技术 (6)3.3 业务架构 (6)3.3.1 能源生产管理 (6)3.3.2 能源传输管理 (6)3.3.3 能源市场交易 (7)3.3.4 能源消费服务 (7)3.3.5 信息增值服务 (7)第四章能源互联网关键技术研究 (7)4.1 信息采集与处理技术 (7)4.2 通信与网络技术 (7)4.3 数据分析与挖掘技术 (7)4.4 云计算与大数据技术 (8)第五章能源互联网基础设施建设 (8)5.1 信息化基础设施 (8)5.2 通信网络基础设施 (8)5.3 数据中心与云计算基础设施 (9)第六章能源互联网平台建设 (9)6.1 平台架构设计 (9)6.1.1 设计原则 (9)6.1.2 架构设计 (9)6.2.1 数据采集与传输模块 (10)6.2.2 数据处理与分析模块 (10)6.2.3 业务逻辑模块 (10)6.2.4 用户界面与API接口模块 (10)6.3 平台开发与实施 (10)6.3.1 技术选型 (10)6.3.2 开发流程 (11)6.3.3 实施策略 (11)第七章能源互联网运营管理 (11)7.1 运营机制 (11)7.1.1 概述 (11)7.1.2 基本原则 (11)7.1.3 组织架构 (11)7.1.4 运行流程 (11)7.2 安全管理 (12)7.2.1 概述 (12)7.2.2 基本原则 (12)7.2.3 组织架构 (12)7.2.4 运行机制 (12)7.3 服务质量管理 (12)7.3.1 概述 (12)7.3.2 基本原则 (12)7.3.3 组织架构 (12)7.3.4 运行机制 (13)7.4 法规与政策支持 (13)7.4.1 概述 (13)7.4.2 基本原则 (13)7.4.3 政策体系 (13)7.4.4 实施策略 (13)第八章能源互联网产业发展 (13)8.1 产业链分析 (13)8.2 产业政策与规划 (14)8.3 产业创新与培育 (14)第九章能源互联网应用案例 (14)9.1 典型应用案例介绍 (14)9.1.1 项目背景 (14)9.1.2 项目目标 (14)9.1.3 应用案例概述 (15)9.2 案例分析与启示 (15)9.2.1 案例分析 (15)9.2.2 启示 (15)第十章能源互联网建设实施与展望 (16)10.1 建设实施步骤 (16)10.3 发展前景与趋势 (16)第一章能源互联网概述1.1 能源互联网的定义与特点1.1.1 定义能源互联网是指在能源生产、传输、分配和消费等环节,通过信息技术、通信技术、自动化技术等现代科技手段,实现能源系统的高度智能化、网络化和集成化的一种新型能源系统。
能源互联网工程能源互联网工程是指将传统能源系统与信息通信技术相结合,通过智能化、数字化和网络化技术手段,实现全球范围内能源系统的高效、智能、清洁和可持续发展的工程项目。
能源互联网工程是能源领域的重要创新举措,旨在提高能源利用效率、减少能源消耗和污染,实现能源系统的可持续发展。
能源互联网工程的基本原理是将能源生产、传输、存储和消费等环节进行智能化和网络化的整合。
通过信息化技术的应用,能源互联网可以实现能源供应和需求的动态平衡,充分利用可再生能源和清洁能源,降低传统能源的消耗和排放,减少对环境的损害。
能源互联网工程还可以实现能源系统的智能调度和优化,提高能源利用效率,降低能源资源的浪费。
此外,能源互联网工程还可以通过智能计量、智能设备和智能网格等技术手段实现对能源系统的全程监控和管理,提高能源系统运行的安全稳定性。
能源互联网工程在世界范围内得到了广泛的关注和推广。
越来越多的国家和地区将能源互联网工程作为能源结构转型和能源变革的重要抓手,加强政策支持和市场引导,推动能源互联网的建设和发展。
尤其是在全球应对气候变化的背景下,能源互联网工程被认为是实现低碳经济和可持续发展的有效途径,可以实现经济增长和环境保护的双赢。
对于能源互联网工程的发展来说,技术创新是关键。
在能源互联网工程中,信息通信技术的应用起到了重要的推动作用。
通过物联网、云计算和大数据等技术手段,能源互联网可以实现能源系统的智能化和数字化,实现能源生产、传输、存储和消费的智能调度和优化。
此外,新能源技术和清洁能源技术的发展也是能源互联网工程实施的重要支撑。
光伏发电、风能发电、生物能源和核能等清洁能源技术的应用可以更好地满足能源互联网工程对可再生能源的需求。
因此,不仅需要加大对传统能源的改造和升级,还需要加大对新能源技术的研发和应用。
近年来,中国在能源互联网工程领域取得了一系列的重要成果。
2017年,中国国家能源局发布了《能源互联网发展行动计划(2017-2020年)》,明确提出了发展能源互联网的目标和任务。
能源互联网的建设与发展能源互联网(Energy Internet)是指将互联网思维和技术应用于能源领域,实现能源的高效、智能、安全、绿色传输和利用的一种新型能源系统。
它通过建立基于互联网的信息通信技术、大数据分析和人工智能等技术手段的能源传输、调度和交易平台,将能源供应与需求紧密连接,实现能源的高效配置和优化利用。
能源互联网具有多元化、分散化和可交互性的特点,能够提升能源系统的可靠性、透明度和可持续性,促进能源转型和经济发展。
一、能源互联网的背景和意义在当前全球能源供需紧张和环境污染严重的形势下,构建高效、安全、洁净的能源系统成为各国的重要任务。
能源互联网作为一种新的能源供应和传输方式,能够有效解决传统能源系统的一些问题,并具有以下几个方面的意义:1. 提高能源利用效率:能源互联网通过建立智能化的能源传输和调度系统,实现能源的精细化配送和优化利用,提高能源的利用效率,减少能源浪费。
2. 促进能源转型:能源互联网将可再生能源、分布式能源和储能技术等融入到能源系统中,促进能源的清洁生产和高效利用,推动能源由传统化石能源向可再生能源的转变。
3. 实现能源交易的多样性:能源互联网通过建立开放、透明、公平的能源交易平台,鼓励多元化的能源交易方式,推动能源市场的发展,降低能源价格波动风险。
4. 加强能源安全:能源互联网通过建立多能源供应和分布式能源系统,提高了能源的供应可靠性,减少了对传统能源供应的依赖,增强了国家的能源安全。
二、能源互联网建设的关键技术与要素要实现能源互联网的建设与发展,需要有一系列的关键技术和要素支持。
以下是几个重要的关键技术与要素:1. 信息通信技术(ICT):信息通信技术是能源互联网的基础,它包括物联网、云计算、大数据分析和人工智能等技术。
通过ICT技术,能源系统可以实现实时监测、智能调度和分布式控制,提高能源的管理效率和响应能力。
2. 智能电网技术:智能电网是能源互联网的重要组成部分,它包括智能传感器、智能计量、智能配电网和智能终端等技术。
64. 什么是能源互联网?64、什么是能源互联网?在当今时代,能源领域的发展日新月异,一个新的概念——能源互联网,正逐渐走进我们的视野,并对未来的能源格局产生深远影响。
那么,究竟什么是能源互联网呢?能源互联网可以被理解为一种将能源生产、传输、分配和消费等各个环节通过先进的信息技术和智能化手段紧密连接起来的新型能源系统。
它打破了传统能源系统中各个部分相对独立的局面,实现了能源的高效优化配置和智能化管理。
想象一下,我们日常生活中的电力系统、石油和天然气供应网络,以及新能源如太阳能、风能的发电设施,这些原本各自运行的能源体系,在能源互联网的架构下,能够相互交流、协同工作。
从能源生产的角度来看,能源互联网使得各种能源的生产更加灵活和多样化。
传统的大型发电厂,如火力发电厂和水力发电厂,与分散式的新能源发电设施,如屋顶太阳能板和小型风力发电机,都能够在这个网络中找到自己的位置。
而且,通过智能监测和预测技术,能源生产能够更好地根据需求进行调整,避免了能源的浪费和过度生产。
在能源传输和分配方面,能源互联网借助先进的输电技术和智能电网,大大提高了能源传输的效率和可靠性。
智能电网能够实时监测电力的流向和流量,及时发现并解决输电过程中的故障和损耗问题。
同时,它还可以实现不同地区之间的能源调配,使得能源资源能够更加均衡地分布。
对于能源消费端,能源互联网为用户带来了更多的选择和便利。
消费者不再仅仅是被动的能源使用者,而是能够通过智能设备和应用程序,实时了解自己的能源消费情况,并根据价格和需求灵活调整能源使用策略。
比如,在电价低谷时使用大型电器,或者在能源供应充足时为电动汽车充电。
能源互联网的核心在于信息技术的应用。
大数据、云计算、物联网等技术让能源系统中的各个部分能够实时交换信息,实现智能化的决策和控制。
例如,通过物联网技术,能源设备能够将运行数据上传到云端,经过大数据分析后,为能源的优化管理提供依据。
此外,能源互联网还促进了能源领域的创新和商业模式的变革。
能源行业能源互联网解决方案第一章能源互联网概述 (2)1.1 能源互联网的定义 (2)1.2 能源互联网的发展背景 (2)1.2.1 能源需求的持续增长 (2)1.2.2 新能源技术的发展 (2)1.2.3 信息技术与互联网的深度融合 (2)1.3 能源互联网的关键技术 (3)1.3.1 信息通信技术 (3)1.3.2 互联网技术 (3)1.3.3 能源技术 (3)1.3.4 安全技术 (3)第二章能源互联网架构设计 (3)2.1 能源互联网总体架构 (3)2.2 能源互联网分层架构 (4)2.3 能源互联网关键模块 (4)第三章能源生产与调度 (5)3.1 能源生产优化策略 (5)3.2 能源调度算法 (5)3.3 能源供需平衡分析 (6)第四章信息与通信技术 (6)4.1 通信技术在能源互联网中的应用 (6)4.2 信息处理与分析 (7)4.3 信息安全与隐私保护 (7)第五章能源互联网与智能电网 (8)5.1 智能电网与能源互联网的关系 (8)5.2 智能电网技术进展 (8)5.3 智能电网与能源互联网的融合 (8)第六章能源互联网与分布式能源 (9)6.1 分布式能源概述 (9)6.2 分布式能源与能源互联网的协同 (9)6.2.1 分布式能源与能源互联网的互动关系 (9)6.2.2 分布式能源与能源互联网协同发展的挑战与机遇 (9)6.3 分布式能源管理策略 (10)6.3.1 分布式能源规划与布局 (10)6.3.2 分布式能源技术与设备选型 (10)6.3.3 分布式能源政策与法规支持 (10)第七章能源互联网与新能源汽车 (10)7.1 新能源汽车概述 (10)7.2 新能源汽车与能源互联网的互动 (11)7.3 新能源汽车充电基础设施 (11)第八章能源互联网商业模式 (11)8.1 能源互联网商业模式概述 (11)8.2 创新商业模式案例 (12)8.3 商业模式与政策支持 (12)第九章能源互联网政策法规 (13)9.1 能源互联网政策背景 (13)9.2 政策法规体系构建 (13)9.2.1 国家层面政策法规 (13)9.2.2 地方层面政策法规 (13)9.3 政策法规实施与监管 (14)9.3.1 政策法规实施 (14)9.3.2 监管体系构建 (14)第十章能源互联网发展前景 (14)10.1 能源互联网发展趋势 (14)10.2 能源互联网面临的挑战 (14)10.3 能源互联网发展策略与建议 (15)第一章能源互联网概述1.1 能源互联网的定义能源互联网,作为一种新兴的能源网络形式,是指通过现代信息通信技术、互联网技术与能源技术深度融合,构建的一种具有高度智能化、网络化、互动性的能源系统。
对能源互联网的认知在当今这个能源需求不断增长、环境问题日益严峻的时代,能源互联网作为一种新兴的能源利用模式,正逐渐走进我们的视野,并有望为解决全球能源问题带来革命性的变革。
那么,究竟什么是能源互联网呢?简单来说,能源互联网就是将能源的生产、传输、分配和消费等各个环节,通过先进的信息技术和智能化的控制手段,实现互联互通、高效协同的能源系统。
它就像是一张巨大的“网”,把各种能源形式(如煤炭、石油、天然气、可再生能源等)、能源设施(如发电厂、变电站、储能设备等)以及能源用户紧密地连接在一起,让能源的流动和利用变得更加灵活、高效和智能。
能源互联网的核心在于打破传统能源系统中各个环节之间的壁垒,实现能源的多向流动和优化配置。
在传统的能源体系中,能源的生产和消费是相对独立和固定的,往往存在着能源供应与需求不匹配、能源浪费等问题。
而能源互联网则可以通过实时监测和分析能源的供需情况,灵活调整能源的生产和分配,从而提高能源的利用效率,减少能源的浪费。
例如,在一个拥有能源互联网的城市中,当白天太阳能和风能等可再生能源充足时,多余的电能可以被储存起来或者输送到其他需要的地区;而到了晚上,当可再生能源供应减少时,则可以从储能设备或者其他能源来源中获取电能,以满足城市的用电需求。
这样一来,不仅可以充分利用可再生能源,还可以降低对传统化石能源的依赖,减少环境污染。
能源互联网的另一个重要特点是其智能化的控制和管理。
通过大数据、云计算、物联网等技术手段,能源互联网可以实现对能源系统的实时监控、分析和预测,从而做出更加精准和高效的决策。
比如,智能电表可以实时监测用户的用电情况,并将数据上传到云端,供能源管理部门进行分析和优化;智能传感器可以监测能源设备的运行状态,及时发现故障并进行维修,提高能源系统的可靠性和稳定性。
此外,能源互联网还促进了能源领域的创新和发展。
它为各种新型能源技术和商业模式的应用提供了广阔的平台,例如分布式能源、能源存储技术、需求响应机制等。
能源行业能源互联网应用案例第1章能源互联网概述 (3)1.1 能源互联网的定义与发展历程 (3)1.1.1 定义 (3)1.1.2 发展历程 (4)1.2 能源互联网的架构与关键技术 (4)1.2.1 架构 (4)1.2.2 关键技术 (4)第2章能源互联网在国内的应用实践 (5)2.1 国内能源互联网发展现状 (5)2.1.1 政策支持 (5)2.1.2 技术研发与创新 (5)2.1.3 产业发展 (5)2.2 国内典型能源互联网项目案例 (5)2.2.1 项目一:国家能源局示范项目——江苏无锡新能源微电网 (5)2.2.2 项目二:全球首个多能互补集成优化示范项目——青海海南州光伏园区 (5)2.2.3 项目三:全国首个综合能源服务项目——浙江杭州亚运村 (6)2.2.4 项目四:全国首个能源大数据中心——北京城市副中心 (6)2.2.5 项目五:全国首个绿色能源示范县——江西万年县 (6)第3章能源互联网在国际的应用实践 (6)3.1 国际能源互联网发展现状 (6)3.2 国际典型能源互联网项目案例 (6)3.2.1 欧洲超级电网项目 (6)3.2.2 美国西部电网互连项目 (7)3.2.3 亚洲超级电网项目 (7)3.2.4 非洲可再生能源互联项目 (7)3.2.5 澳大利亚可再生能源互联项目 (7)第4章分布式能源与能源互联网 (7)4.1 分布式能源概述 (7)4.1.1 分布式能源概念 (7)4.1.2 分布式能源分类 (7)4.1.3 分布式能源发展趋势 (8)4.2 分布式能源在能源互联网中的应用案例 (8)4.2.1 分布式光伏发电系统 (8)4.2.2 分布式风力发电系统 (8)4.2.3 分布式储能系统 (9)4.2.4 分布式冷热电联供系统 (9)4.2.5 分布式充电桩 (9)第5章电力系统与能源互联网 (10)5.1 电力系统在能源互联网中的作用 (10)5.1.1 能源传输与分配 (10)5.1.2 能源转换与存储 (10)5.2 电力系统与能源互联网融合案例 (10)5.2.1 智能电网 (10)5.2.2 电动汽车与电网互动 (11)5.2.3 多能互补微网 (11)第6章智能电网与能源互联网 (11)6.1 智能电网概述 (11)6.2 智能电网在能源互联网中的应用案例 (11)6.2.1 分布式能源接入 (12)6.2.2 智能调度与优化 (12)6.2.3 智能微网 (12)6.2.4 电动汽车与电网互动 (12)6.2.5 能源大数据应用 (12)6.2.6 智能电网安全 (12)第7章储能技术与能源互联网 (12)7.1 储能技术概述 (12)7.1.1 储能技术的分类 (13)7.1.2 储能技术的特点及比较 (13)7.2 储能技术在能源互联网中的应用案例 (13)7.2.1 电池储能系统在分布式能源中的应用 (13)7.2.2 压缩空气储能系统在电力调峰中的应用 (13)7.2.3 抽水蓄能电站与风、光发电的联合调度 (13)7.2.4 超导磁储能系统在电力系统中的应用 (13)7.2.5 电容储能系统在配电网中的应用 (13)第8章新能源接入与能源互联网 (14)8.1 新能源概述 (14)8.2 新能源在能源互联网中的应用案例 (14)8.2.1 太阳能发电接入能源互联网 (14)8.2.2 风能发电接入能源互联网 (14)8.2.3 生物质能发电接入能源互联网 (14)8.2.4 地热能利用与能源互联网 (15)第9章能源大数据与能源互联网 (15)9.1 能源大数据概述 (15)9.2 能源大数据在能源互联网中的应用案例 (15)9.2.1 智能电网领域 (15)9.2.2 智能油气领域 (16)9.2.3 分布式能源领域 (16)9.2.4 智能交通领域 (16)第10章能源互联网的未来发展趋势与挑战 (16)10.1 能源互联网发展前景展望 (16)10.1.1 概述 (16)10.1.2 全球能源互联网发展趋势 (16)10.1.3 我国能源互联网发展布局 (16)10.1.4 能源互联网在能源行业中的应用前景 (16)10.2 能源互联网发展面临的挑战与应对策略 (16)10.2.1 技术挑战 (16)10.2.1.1 能源互联网关键技术突破需求 (16)10.2.1.2 信息安全与数据隐私保护 (16)10.2.2 管理与政策挑战 (17)10.2.2.1 政策法规与市场机制改革 (17)10.2.2.2 产业链整合与协同发展 (17)10.2.3 市场挑战 (17)10.2.3.1 投资与盈利模式摸索 (17)10.2.3.2 市场竞争与合作关系构建 (17)10.2.4 应对策略 (17)10.2.4.1 加强技术创新与研发投入 (17)10.2.4.2 完善政策法规体系 (17)10.2.4.3 建立健全市场机制 (17)10.2.4.4 促进产业链上下游企业合作 (17)10.3 能源互联网创新技术及应用案例展望 (17)10.3.1 分布式能源技术 (17)10.3.1.1 概述 (17)10.3.1.2 应用案例:分布式光伏发电与储能系统 (17)10.3.2 智能电网技术 (17)10.3.2.1 概述 (17)10.3.2.2 应用案例:智能电网在能源互联网中的应用 (17)10.3.3 能源大数据与云计算技术 (17)10.3.3.1 概述 (17)10.3.3.2 应用案例:能源大数据平台建设与运营 (17)10.3.4 区块链技术 (17)10.3.4.1 概述 (17)10.3.4.2 应用案例:区块链在能源交易中的应用 (17)10.3.5 5G通信技术 (17)10.3.5.1 概述 (17)10.3.5.2 应用案例:5G通信技术在能源互联网中的应用 (17)第1章能源互联网概述1.1 能源互联网的定义与发展历程1.1.1 定义能源互联网是一种基于信息通信技术、智能化控制技术与新能源技术的高度融合,以实现能源资源的高效、清洁、安全、可持续利用为目标的新型能源利用系统。
能源互联网:信息与能源、电力技术深度融合的必然趋势能源互联网将代表未来信息与能源-电力技术深度融合的必然趋势、是新一代工业革命大潮的重要标志、是智能电网的重要组成部分和未来发展前沿。
能源互联网借鉴互联网思维和理念构建新型信息-能源融合“广域网”,它以大电网为“主干网”,以微网、分布式能源等能量自治单元为“局域网”,以开放对等的信息-能源一体化架构真正实现能量的双向按需传输和动态平衡使用,因此可以最大限度的适应新能源的接入。
本文在介绍能源互联网的基本概念、内涵与外延的基础上,分析了需要重点解决的关键技术问题,即能源互联网总体架构与标准体系、能源互联网组网与互操作模型与技术、能源互联网建模、仿真与分析技术、能源互联网运行与控制装备与技术、能源互联网的安全防护、质量监督与认证体系、能源互联网量测、评价与技术经济分析。
1.能源互联网概念及范畴1.1基本概念能源互联网是以互联网思维与理念构建的新型信息-能源融合“广域网”,它以大电网为“主干网”,以微网、分布式能源等能量自治单元为“局域网”,以开放对等的信息-能源一体化架构真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用,因此可以最大限度的适应新能源的接入。
虽然能源形式多种多样,电能源仅仅是能源的一种,但电能在能源传输效率等方面具有无法比拟的优势,未来能源基础设施在传输方面的主体必然还是电网,因此未来能源互联网基本上是以互联网式的电网为枢纽构成的能源-信息系统。
能源互联网基本架构如图1所示。
微网、分布式能源等能量自治单元可以作为能源互联网中的基本组成元素,通过新能源发电、微能源的采集、汇聚与分享以及微网内的储能或用电消纳形成“局域网”。
能源互联网是此基础上的广域联接形式,作为分布式能源的接入形式,是从分布式能源的大型、中型发展到了任意的小型、微型的“广域网”实现。
大电网的形成有其必然性,在传输效率等方面仍然具有无法比拟的优势,将来仍然是能源互联网中的“主干网”。
微网或分布式能源接入、互联和调度灵活但存在供电可靠性较高等问题,大电网供电可靠性较高但尚难以适应大量新能源的灵活接入和双向互动,能源互联网可以起到衔接作用,综合两方面的优势。
能源互联网是采取自下而上分散自治协同管理的模式,与目前集中大电网模式相辅相成,符合电网发展集中与分布相结合的大趋势。
图1 能源互联网基本架构1.2内涵与外延能源互联网的内涵是以互联网思维和理念变革能源基础设施。
如果说智能电网还是现有电网架构上通过信息化和智能化的手段,解决设备利用率,安全可靠性、电能质量等基本问题;而能源互联网的关键性拓展在于采用互联网理念、方法和技术实现能源基础设施架构本身的重大变革,使得能量的开放互联与交换分享可以跟互联网信息分享一样便捷。
能源互联网区别于传统能源基础设施的本质特征包括:开放、互联、对等、分享。
开放:互联网实现信息的随时随地接入与获取,主要取决于开放式的体系结构。
能源互联网要实现开放性,需要可再生能源和储能、用能装置的“即插即用”。
能源互联网的发展要借鉴互联网的发展方式,走标准先行、应用驱动,进一步带动产业和市场发展的道路。
互联:“局域网”与“广域网”的本质不同在于“广域网”必须解决规模化开放互联的问题,这就需要简洁易行的标准协议作为基础。
“局域网”内部可以进行多种能源形式的转换,可以进行风光储用的平滑与协调,但“广域网”的互联必须是建立在局域消纳的基础,形成简捷的能量交换方式,才可能实现大规模互联。
对等:同传统电网自顶向下的树状结构相比,能源互联网的形成是能量自治单元之间的对等互联。
任意单元之间的连接是逻辑上的,真正的实现必须建立在分散路由的基础之上。
能量的传输应该是多次路由的结果,其间是解耦的,进而可以避免一系列安全稳定性问题;同时传输路由路径之间可以是动态互为备用的,在保证冗余和可靠性的同时不降低系统的利用率。
分享:分布、分散与分享也是能源互联网的主要特征,原来仅依赖于中心调度与管理的功能可以采用分散-协调的方式来更高效地实现,而“局域网”(如微网)的监控甚至可以采用没有“中心”的对等模式。
借鉴互联网应用中借助社交网络的信息分享机制,能源互联网中各局域网间的能量交换与路由也都是就近实时动态进行的,以分散式局部最优和高效的全局协调来实现电网整体能量管理的调度优化。
能源互联网的外延在于信息物理融合,真正实现信息能源基础设施的一体化。
信息基础设施与能源基础设施发展的内在动因决定了信息能源基础设施走向融合一体化发展的道路。
未来信息基础设施以数据中心为核心,通过高速通信网络相连接,同时支持物联网和移动互联网的接入,其发展过程中遇到了明显的能源瓶颈;同时,智能电网与能源互联网的发展对信息化、智能化的要求越来越高,迫切需要新一代信息技术的支撑。
信息能源基础设施之间的功能、性能等方面的互补性也为其融合一体化提供了经济可行性。
1.3概念的演进1.3.1分布式可再生能源能源可持续发展是当前摆在人类面前最重要的难题。
目前人类处于工业化社会,需要大量的能源,但使用的能源主要是化石能源,这种能源不具有可持续性,有不可再生的局限,存储总量有限,且会对环境造成破坏,如碳排放、温室效应等。
同时,由于经济的发展和社会的进步,能源的需求还在进一步加大,此矛盾导致了化石能源价格的不断激增,会对人类社会特别是发展中国家的发展带来很大阻碍。
为了摆脱社会发展对化石能源的过度依赖,可再生能源的发展提供了彻底解决能源可持续发展的希望。
分布式能源是指分散存在且易于利用的各种类型的能源,包括可再生能源(如太阳能、生物质能、风能、水能、波浪能等)和可方便获取的化石类燃料(如天然气),将这些能源转换为电能充分加以利用,实现对用户的分布式供电,有助于提升能源的利用效率,更好地满足用户的能源需求。
在分布式能源中,可再生能源不会对环境造成影响,可以被重复利用,具有可持续的特点。
由于以上特点,分布式可再生能源受到了各国能源专家的重视,被视为替代传统能源的可靠途径。
1.3.2智能电网和微网尽管分布式可再生能源具有可持续可再生的特点,该种能源大多具有能量输出不稳定的特点,如太阳能受限于太阳光的强弱,风能受限于风力的大小。
同时由于其分布式的特点,大量能源节点的无序接入将对电网稳定运行产生很大的影响,会产生不必要的扰动,甚至导致整个电网的崩溃。
因此,需要采用一定的设备和结构形式对分布式能源的接入进行处理,而智能电网和微网技术为解决这一问题提供了新的契机。
微网为中小容量分布式能源接入提供了一种新的结构形式,可有效的解决分步式能源的接入和使用。
而智能电网借助信息系统的辅助,不但有助于分布式能源的灵活接入,而且能实现其间的双向互动。
1.3.3能源互联网通过借助因特网的信息交互和传输共享的概念,作为智能电网的进一步发展的能源互联网概念被提了出来。
通过能源互联网,能量能以类似于因特网的方式,在电力线路网络中按需流动。
同时能源互联网能够对电力流动的路径进行优化和管理,类似于互联网中的路由。
通过能源互联网实现了能量流在电力网络中的双向按需流动。
目前开展的智能电网基本是现有电网架构下的信息化、智能化,能源互联网是借鉴互联网思维与理念构架的新型电网,其中的开放互联、能量交换与路由等特征有别于目前一般意义下的智能电网,可以形象的称为智能电网的2.0版本。
总的来说,信息通信与能源电力结合发展分为三个阶段,第一个阶段为数字化、信息化阶段。
此时,信息通信为能源电力行业提供服务,带来方便、快捷等好处。
第二个阶段为智能化阶段,也就是智能电网阶段。
在该阶段,信息通信成为能源电力基础设施不可或缺的组成部分,以信息流与能量流的结合为特征。
第三个阶段为信息物理融合阶段,表现为信息通信基础设施与能源电力基础设施的一体化,也就是信息能源基础设施一体化意义下的能源互联网阶段。
1.4意义与作用1.4.1能源互联网是现实意义下能源可持续发展提切实可行的道路能源可持续发展是当前摆在人类面前最重要的难题,可再生能源的发展虽然提供了彻底解决能源可持续发展的希望,但可再生能源的利用方面仍然存在问题。
能源互联网在现实意义下提供了一条切实可行的发展道路。
里夫金在《第三次工业革命》一书中做了这样的描述:“当数以百万计的建筑实时收集可再生能源,并通过智能互联电网将电力与其他几百万人共享,由此产生的电力使集中式核电与火电站都相形见绌。
”1.4.2能源互联网天然支持分布式可再生能源的接入欧盟、美国和中国相继分别提出到2050年实现可再生能源在能源供给中占100%, 80%和60%~70%的目标。
而风、光等大部分可再生能源的间歇性和波动性决定了仅依赖现在的集中式电网运行架构是无法适应如此规模的可再生分布式能源接入的。
能源互联网通过局域自治消纳和广域对等互联,可最大程度地适应可再生能源接入的动态性,通过分散协同的管理和调度实现动态平衡。
1.4.3能源互联网在安全、可靠、稳定以及利用率等方面技术优势明显互联网体系架构决定了其安全稳定性较高,而其冗余方式可保证系统整体的可靠性;同时通过分散路由等方式实现设备和线路的动态备用,保持一定的利用率。
能源互联网可以借鉴其中的机制,但能量和信息的交换和传输是有本质不同的。
相比现在集中式电网自上而下的紧耦合模式,能源互联网能实现局域自治,在广域互联中可通过储能缓冲、直流输电等方式实现解耦,同时局域不稳定问题可以通过广泛互联实现广域的动态互备用,达到安全稳定可靠的目标,而不是依靠过大的安全裕度而降低了系统的利用率。
1.4.4能源互联网是源用混合场景下对现有输配网的有益补充能源互联网不是取代现有电网架构,而是着重在分布式可再生能源接入越来越广泛,源用混合场景越来越普遍的形势下借鉴互联网理念提供一种自下而上的新型组网方式,能源互联网通过局域自治和广域能量交换最大限度的适应源-用的动态随机性,减少对大电网的影响,大大降低大电网的安全稳定性风险,是对现有大电网的有益补充。
2 能源互联网发展重点及重要技术能源互联网的发展需要多方关键技术的支撑,目前技术创新发展方向和研究热点主要集中在总体架构与标准体系、组网与互操作模型与技术、建模、仿真与分析技术、运行与控制装备与技术、安全防护、质量监督与认证体系、量测、评价与技术经济分析等方面。
2.1能源互联网总体架构与标准体系在图1所示的能源互联网基本架构的基础之上,发展分层分级的能源互联网总体架构,大致分为以下四个层面:能源“局域网”、能源“广域网”、能源“主干网”、全球能源互联网。
能源“局域网”:对应目前电网架构中的用户侧,如在微网或智能小区的内部,实现多种能源形式的转化和分享。
例如里夫金提到未来理想的能源互联网场景“在即将到来的时代,我们将需要创建一个能源互联网,让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。