能源互联网发展趋势及展望

能源互联网发展趋势及展望

一、导论

能源互联网是互联网技术、能源技术与现代电力系统的结合，是信息技术与能源电力技术融合发展的必然趋势。因此如果以开放、互联、对等、分享的原则对电力系统网络进行重构，可以提高电网安全性和电力生产的效率，使得能源互联网内可以跟互联网一样信息分享无比便捷。在能源互联网提出来前，智能电网概念已经得到业内认可，智能电网的理论都已经非常成熟，从手段、理念到目标都非常清晰。正因如此，去年国家发改委和能源局出台了智能电网的有关指导性文件。

在智能电网的基础上，让互联网和智能电网深度融合，才会走向能源互联网。能源互联网不能简单认为是能源修饰互联网。如果简单从字面理解，能源互联网更多指向二次能源甚至新能源的互联网，这不全面。能源互联网应该是让包括新能源、非化石能源在内的更多的创新性能源技术，在互联网背景下的信息时代，整合得更坚实有力。能源互联网是互联网理念在能源领域的应用，但其并非能源与互联网的简单相加，而是一种新型的信息与能源深度融合的“广域网”，它以现有的大电网作为“主干网”，并以微网和分布式能源等能量自治单元为“局域网”，构建开放、互联、对等和分享的信息与能源一体化架构，以真正实现能量的按需分配与动态平衡使用，最大限度地灵活接入分布式可再生能源。通过信息化和智能化，智能电网力图在一定程度上解决电力系统自身的问题，提高设备的利用率、安全可靠性、电能质量等等，而能源互联网的基本出发点则是要解决未来大规模分布式能源和可再生能源与用户之间的开放互联问题，互联式的电网是最可行的方式。因此，能源互联网的核心在于能量的交换，信息通信控制是为了更好地支撑，信息物理融合在能源互联网中也非常重要。

形象地说，其实未来能源互联网的场景也很容易理解，就是源的极端动态（如间歇性的可再生能源达到50%以上）、负载动态加上个性化需求（如电能质量等），那么应如何构建能源互联网？能源互联网在一定程度上可以借鉴互联网的理念和技术，实现能量的交换。事实上，互联网从一开始面对的就是这样的需求——信息随时要求开放的接入（“源”是动态且开放的）、用户要求随时随地获取信息（“用”是动态且内容不断变化的），而且互联网需求的增长也非常迅速，应该说互联网架构演进到今天，虽然还存在很多问题，但基本上满足了这样的需求。

二、用户端

能源互联网，首先用户端就要联上网。“智能电表”的概念应运而生。智能电表是什么？智能电表是智能电网的智能终端和数据入口，为了适应智能电网，智能电表具有双向多种费率计量、用户端实时控制、多种数据传输模式、智能交互等多种应用功能。智能电表在智能电网数据资源整合中扮演着重要角色。在国家的“十二五”规划明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通、智能物流等十大领域重点部署，其中智能电网总投资预计达2万亿元，位居首位。2015年8月，发改委7个物联网立项中首个验收工程“国家智能电网管理物联网应用示范工程”验收成功。之后国家能源局印发的《配电网建设改造行动计划(2015—2020年)》提出“推进用电信息采集全覆盖”、“2020年，智能电表覆盖率达到90%”以及“以智能电表为载体，建设智能

计量系统，打造智能服务平台，全面支撑用户信息互动、分布式电源接入、电动汽车充放电、港口岸电、电采暖等业务，鼓励用户参与电网削峰填谷，实现与电网协调互动。”

在用户端，我们需要更高的利用率，减少在使用时的浪费。以及尽量平缓的使用曲线。在我的展望中，能源互联网的用户端，每个用户都可以了解实时电价，电价随发电状况、用户数、输配电距离等等实时变动，从而使得用户更好的利用电力资源。用户端其实也包括工厂，我相信工厂在实时电价的压力下，会尽量挑选电力价格低谷时购买，而数以亿记的用户，能使得电网的变化不那么激烈。

三、能量交互

简单而言，要应对“源”和“用”的动态性，则冗余备用越大越好，在这一点上电网和互联网的道理相通。那么，互联网是如何实现大冗余的同时极高的资源利用率？其核心思想就是分组交换、分散路由、尽力而为。互联网是不面向连接的，连接是动态建立的，线路是动态的互备用关系，由于冗余大而不必考虑类似N-1的问题，同时，动态备用关系也保证了资源的有效利用。虽然能量的交换和路由与信息的传输物理本质不同，但存储转发的思想是一致的，能量的存储转发靠储能和电力电子控制来实现，其过程中会有能量的损耗，这与信息的传输有所不同。这就要提及未来构想中的能量路由器。我们可以从两个方面的类比来了解能量路由器的作用：一方面，与互联网实现信息交换的网络路由器类比，能量路由器也可以分层细化为能量集线器、交换机、路由器和路由站等；另一方面，与电网实现能量转换的变电站类比，传统电网架构下，电力转换的关键点是变电站或者变压器，但其无法灵活控制实现“源”与“用”的解耦，而能源互联网架构下的能量路由器可以看成是一个能量开放、自由交换的载体，发挥分布式能量管理和运行调度的作用。能量路由器要完成上述的功能，除需要储能和电力电子技术支持能量交换外，还需要数据中心来支撑动态信息的采集和处理，如图是未来信息能源基础设施一体化的典型场景，核心体现在区域能源互联网中能量路由器与数据中心的互补结合。

能量路由器在技术实现方面的主要问题在于其经济性，因为大容量储能设备和电力电子控制装置从技术上来看目前都还不具备经济可行性。要解决这一问题，一方面可以通过系统级的优化手段来平抑成本，比如，可与需求侧管理相结合，并通过冷热电综合考量，来促进可再生能源的消纳、提高能源利用效率和设备利用率等；另一方面也可以采取一些折衷的方法，比如，区域能源互联网的实现可以先不基于理想的能量路由器方式，而是与现有的配电网相结合，部分采用储能和电力电子控制（如柔性直流）应用，在一定程度上增加削峰填谷和动态备用能力，也可以增加经济可行性。

此外，能源互联网要实现能量交换和路由，基于能量路由器硬件基础设施的能量管理软件系统也是必须的。能源互联网的能量管理具有不同的功能要求，比如，支持多能互补的运行管理与调度、新能源/储能/微网的接入、分布式能源的接入、需求侧管理和响应、用户的个性化服务、源-网-荷的协调与互动、与其它能量管理系统的对等互联，以及更上层的能量交易等等。一般而言，局域内能量交换是集中管理的，但大规模互联时能量路由一般是分散的，能量管理系统也必然是分层分级、分散协同的。

本部分最后畅想一下大容量储能设备。如果以后有了大容量储能技术，那