能源互联网的信息物理系统
基于cpss的电力系统规划研究
0 引言
能 源 领 域 CPSS 是 在 电 力 信 息 物 理 系 统 （cyber physical system，CPS）的基础上，进一 步纳入社会信息、虚拟空间的人工系统信息，
将智能电网的研究范围扩展到能源互联网，将 社会资源、信息资源与物理资源紧密结合与协 调，通过网络化空间以可靠的、实时的、安全的、 协作的方式调控虚实空间系统，实现信息系统、
系统规划 基于 CPSS 的电力系统规划研究
DOI: 10.13500/j.dlkcsj.issn 1671-9913.2020.01.002
电力 勘测设计
ELห้องสมุดไป่ตู้CTRIC POWER SURVEY & DESIGN
基于 CPSS 的电力系统规划研究
曹洋 ( 中国电建集团江西省电力设计院有限公司，江西 南昌 330096)
Research on Power System Planning Based on Cyber Physical Social System
CAO Yang
（Power China Jiangxi Electric Power Design Institute Co., Ltd., Nanchang 330096, China） Abstract: The energy Internet is the CPSS in the field of energy. The power system planning based on CPSS should consider the deep fusion of cyber, physical and social systems of the target network, and carry out the coordinated and unified planning and research of energy power flow, business information flow and social value flow. This paper puts forward a new idea of power planning. The planning and layout of substations, power plants, energy storage stations and transmission lines are replaced by CPSS network and network elements. The factors such as load forecasting, power demand, business flow, information demand, integrated energy services, land space and social development are considered comprehensively. Unified planning based on multi-dimensional attributes can effectively avoid disorder planning of each system, so as to achieve more comprehensive, objective and forward-looking planning research results. Keywords: CPSS; power system planning; energy internet; deep fusion
信息物理系统 国家政策
信息物理系统国家政策信息物理系统（CPS, Cyber-Physical Systems）是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统。
通过3C（Computation、Communication、Control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动态控制和信息服务。
CPS实现计算、通信与物理系统的一体化设计，可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。
信息物理系统包含了将来无处不在的环境感知、嵌入式计算、网络通信和网络控制等系统工程，使物理系统具有计算、通信、精确控制、远程协作和自治功能。
它注重计算资源与物理资源的紧密结合与协调，主要用于一些智能系统上如设备互联，物联传感，智能家居，机器人，智能导航等。
信息物理系统的主旨是将物理设备和软件相集成，以实现更高效、更智能、更可靠的系统。
通过实时感知、传输、计算、控制和优化，信息物理系统可以优化生产过程、提高安全性和效率、降低能源消耗和环境污染等。
信息物理系统在各个领域都有广泛的应用，其中智能制造是最为重要的一种。
在智能制造领域，信息物理系统可以实现自动化生产、智能化工厂、自动化物流等，提高生产效率和质量，减少生产成本和资源浪费。
国家非常重视信息物理系统的发展，出台了一系列相关政策。
其中，《“十四五”数字经济发展规划》中明确提出推进信息物理系统关键技术研发及产业化。
此外，各地政府也出台了相关政策，支持信息物理系统的研发和产业化。
例如，2023年6月24日，深圳市人民政府发布的《关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》，将信息物理系统列为未来产业的重要发展方向之一，并提出要加强核心技术攻关，推动产业化发展。
除了上述提到的国家政策，还有一些其他相关的国家政策涉及到信息物理系统的不同方面。
《中国制造2025》：作为中国的国家级战略，该政策强调了制造业的转型升级，并提出了通过发展智能制造、工业互联网等手段提高制造业的竞争力。
能源互联网基础
办“公在室即里将和到工来厂的里时生代产，绿我色们可将再需生要能创建源一。多个能余源的互能源联则网可，以让与亿他万人人分能享够，在就自像己我的们家现中在、在
网络上分享信息一样。” ——杰里米·里夫金 (Jeremy Rifkin )
再“能生能源源互为联主网要一是次以能电源力，系与统天为然核气心网，络以、互交联通网网及络其等他其前他沿系信统息紧技密术耦为合基而础形，成以的分复布杂式多可
第一阶段
第二阶段
第三阶段
中国能源互联网的实施方案
能源互联网需要“自上而下的设计，自下而上的实施”。
能源互联网实施的切入点：主要是“三点四面”
三点：以分布式能源/智能微网、PRO-DSM/DR、节能、储能/提高能效为切入点。 采用传感器及智能仪表实现数据采集。能量产品不同于简单商品，关键在于掌握 能源大数据。 中国能源实际：富煤、贫油、少气，人均占有资源有限，能源利用效率低，能源 网络之间耦合度不高，中国电网是同步大电网。所以，能源互联网建设要从中国 实际出发，研究如何落地，明确特征与功能定位，踏踏实实的去做产品。未来市 场空间很大。
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社区综合能量信息管理平台
2016/3/4
来源：清华大学能源互联网创新研究院
能源互联网开放互动平台——多能交易平台
来源：清华大学能源互联网创新研究院
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能源互联网开放互动平台——多能交易平台架构
2016/3/4
来源：清华大学能源互联网创新研究院
能源互联网开放互动平台雏形
广东电力交易平台（试点）于2015年3月1日正式上线运行 用发交户电易数厂电：：量：21308105个+个亿度
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能源互联网的关键科学技术创新
2016/3/4
能源行业能源互联网解决方案
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。
能源互联网行业智能化能源互联网管理与运维方案
能源互联网行业智能化能源互联网管理与运维方案第1章能源互联网概述 (3)1.1 能源互联网的定义与特征 (3)1.1.1 定义 (3)1.1.2 特征 (4)1.2 能源互联网的发展现状与趋势 (4)1.2.1 发展现状 (4)1.2.2 发展趋势 (4)第2章智能化能源互联网管理与运维技术 (5)2.1 智能化管理与运维技术概述 (5)2.2 数据采集与传输技术 (5)2.3 数据处理与分析技术 (5)2.4 人工智能在能源互联网管理与运维中的应用 (5)第3章能源互联网架构设计 (6)3.1 能源互联网总体架构 (6)3.1.1 能源生产层 (6)3.1.2 能源传输层 (6)3.1.3 能源配送层 (6)3.1.4 能源消费层 (6)3.1.5 信息管理层 (6)3.2 网络架构设计 (6)3.2.1 网络架构概述 (6)3.2.2 网络架构设计要点 (7)3.3 数据中心设计 (7)3.3.1 数据中心概述 (7)3.3.2 数据中心设计要点 (7)3.4 能源互联网安全架构设计 (7)3.4.1 安全架构概述 (7)3.4.2 安全架构设计要点 (7)第4章能源互联网设备管理 (8)4.1 设备选型与配置 (8)4.1.1 设备选型原则 (8)4.1.2 设备配置方法 (8)4.1.3 设备兼容性分析 (8)4.2 设备监测与故障诊断 (8)4.2.1 设备监测方法 (8)4.2.2 故障诊断技术 (9)4.2.3 故障处理流程 (9)4.3 设备维护与升级 (9)4.3.1 设备维护策略 (9)4.3.3 设备更换标准 (9)第5章能源互联网实时监控 (10)5.1 实时监控系统架构 (10)5.2 数据采集与处理 (10)5.3 数据可视化与报警 (10)5.4 远程控制与操作 (11)第6章能源互联网运维管理 (11)6.1 运维管理体系构建 (11)6.1.1 组织架构 (11)6.1.2 管理制度 (11)6.1.3 技术支持 (11)6.2 运维流程与规范 (12)6.2.1 运维流程 (12)6.2.2 运维规范 (12)6.3 运维人员培训与考核 (12)6.3.1 培训内容 (12)6.3.2 培训方式 (12)6.3.3 考核制度 (12)6.4 运维质量评价与改进 (12)6.4.1 评价指标 (12)6.4.2 评价方法 (12)6.4.3 改进措施 (12)6.4.4 持续优化 (12)第7章能源互联网安全管理 (13)7.1 安全管理体系构建 (13)7.1.1 组织架构 (13)7.1.2 政策法规 (13)7.1.3 技术手段 (13)7.2 安全风险评估与防范 (13)7.2.1 安全风险评估 (13)7.2.2 防范措施 (13)7.3 安全事件应急处理 (13)7.3.1 应急预案 (13)7.3.2 应急响应 (14)7.3.3 事后调查与分析 (14)7.4 安全合规性检查与整改 (14)7.4.1 安全合规性检查 (14)7.4.2 整改措施 (14)7.4.3 持续改进 (14)第8章能源互联网能效管理 (14)8.1 能效监测与评估 (14)8.2 能效优化策略与方法 (14)8.3 能效管理平台建设 (15)第9章能源互联网业务创新 (15)9.1 业务模式创新 (15)9.1.1 能源交易平台 (15)9.1.2 能源金融创新 (15)9.1.3 能源大数据服务 (15)9.1.4 能源共享经济 (15)9.2 技术创新与应用 (16)9.2.1 新能源发电技术 (16)9.2.2 储能技术 (16)9.2.3 智能电网技术 (16)9.2.4 分布式能源技术 (16)9.3 业务拓展与合作 (16)9.3.1 国际合作 (16)9.3.2 产学研合作 (16)9.3.3 跨行业合作 (16)9.3.4 区域合作 (16)9.4 产业链整合与发展 (16)9.4.1 上游产业链整合 (16)9.4.2 中游产业链拓展 (16)9.4.3 下游产业链延伸 (17)9.4.4 产业链创新生态构建 (17)第10章能源互联网发展展望 (17)10.1 能源互联网政策与法规 (17)10.2 能源互联网市场发展趋势 (17)10.3 国际能源互联网合作与交流 (17)10.4 能源互联网未来技术发展趋势与应用前景 (17)第1章能源互联网概述1.1 能源互联网的定义与特征能源互联网作为一种新型的能源系统架构，是能源领域与互联网技术深度融合的产物。
CPS(物理信息系统)介绍
CPS系统介绍Cyber-Physical System定义CPS就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。
CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从根本上改变人类构建工程物理系统的方式介绍视频信息世界是指工业软件和管理软件、工业设计、互联网和移动互联网等；物理世界是指能源环境、人、工作环境、局域通信以及设备与产品等。
信息世界与物理世界交汇融合形成且能够自我学习，自我判断，自我决策及学习成长的系统，这是我们追求的终极CPS介绍视频CPS 发展传感网IoT泛在计算环境智能嵌入式系统物理信息系统2002200520002006嵌入式(Embedded System)系统是软件和硬件的综合体，在某些情况下，还可以包括机械装置。
传统的物理设备通过嵌入式系统来扩展或增加新的功能，其形成的系统基本上是封闭的系统，在一些工控网络中，有可能采用工业控制总线进行通讯，但其通信功能较弱，网络内部难以通过开放总线或者互联网进行互联。
物联网(The Internet of Things)指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
其核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，在物联网中，用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
传感网(Sensor Network)节点是传感器，通过自组织的方式构成无线网络，感知的对象是诸如温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物理属性，实现特定区域的监测。
能源互联网关键技术分析
能源互联网关键技术分析一、概述随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重，能源互联网作为一种新型的能源供应方式，正逐渐受到全球范围内的关注。
能源互联网以互联网思维和技术手段，将传统能源产业与信息技术、通信技术、控制技术等多领域深度融合，实现能源的高效、清洁、安全、可持续利用。
本文将对能源互联网的关键技术进行深入分析，以期为能源互联网的进一步发展和应用提供理论支持和实践指导。
能源互联网的关键技术主要包括能源信息采集与感知技术、能源互联网通信技术、能源互联网控制技术和能源互联网交易与服务平台技术等。
这些技术共同构成了能源互联网的核心架构，为能源的智能化管理、优化配置和高效利用提供了强有力的支撑。
能源信息采集与感知技术是能源互联网的基础。
通过对各类能源设备的实时数据采集和监测，可以实现能源的精确计量、分析和预测，为能源的优化配置和决策支持提供数据依据。
能源互联网通信技术是连接各类能源设备和系统的关键。
通过高速、可靠、安全的通信网络，可以实现能源信息的实时传输和共享，确保能源互联网的高效运行。
再次，能源互联网控制技术是实现能源优化调度和管理的核心。
通过先进的控制算法和优化策略，可以实现对能源设备的智能控制，提高能源利用效率，保障能源供应的稳定性和安全性。
能源互联网交易与服务平台技术是推动能源市场化和产业升级的重要力量。
通过构建开放、透明、高效的能源交易与服务平台，可以实现能源资源的优化配置和高效利用，推动能源产业的可持续发展。
能源互联网的关键技术涵盖了能源信息采集与感知、能源互联网通信、能源互联网控制和能源互联网交易与服务等多个方面。
这些技术的不断创新和发展，将为能源互联网的广泛应用和深入发展奠定坚实基础。
1.1 能源互联网的概念能源互联网是一种基于先进的信息通信技术和新能源技术，实现能源的高效、清洁、安全、灵活和智能化配置与利用的新型能源体系。
它将可再生能源、传统能源以及各种能源消费设备通过网络化的方式互联互通，形成一个高度智能化、自我优化的能源生态系统。
综合能源系统与能源互联网简述
综合能源系统与能源互联网简述摘要：能源是人类一切生产和生命活动的基础，直接关系到国家能源安全，能源的创新和技术变革直接推动了人类文明的进步和发展。
近些年，能源技术领域出现了新的变化，不同能源形式、用户、交通、供暖等多个不同的领域系统之间融合的趋势进一步加强，研究综合能源系统以及能源互联网，对能源可持续发展有重要意义。
关键词：综合能源系统；能源互联网；特征；不同1综合能源系统与能源互联网的概述1.1综合能源系统综合能源系统特指在规划、建设和运行等过程中，通过对能源的产生、传输与分配、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化系统。
它主要由供能网络、能源交换环节、能源存储环节、终端综合能源供用单元和大量终端用户共同构成。
1.2能源互联网能源互联网用先进的传感器、控制和软件应用程序，将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成了能源互联网的“物联基础”。
大数据分析、机器学习和预测是能源互联网实现生命体特征的重要技术支撑；能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习，打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率，需求和供应将可以进行随时的动态调整。
2综合能源系统与能源互联网的主要特征2.1综合能源系统的主要特征2.1.1提高能源利用效率不同异质能源之间相互协调，以获得较高的能源利用率。
如热泵，热泵工作时消耗很小一部分电能，从环境介质中吸收4-7倍的电能，能极大地节省能耗。
热泵按种类分有空气热泵、水源热泵、地源热泵等，应用前景十分开阔；如热电联供系统，发电机发电产生巨大热量，对产生的热量利用起来用于供暖，可大大提高能源利用效率。
2.1.2提高供能的可靠性各能源子系统相互间紧密联系，大大提高了能源供应的可靠性。
当某一能源系统出现故障时，系统内通过能源储备或其他能源子系统的能源转换来保证紧急情况下供能的可靠性。
能源转型中我国新一代电力系统的技术特征
能源转型中我国新一代电力系统的技术特征伴随着我国科学技术的不断发展与进步，我国能源生产和消费面临转型，以可再生能源逐步替代化石能源，实现由可再生能源组成的清洁、低碳、高效的能源体系，构建新一代电力系统是实现这一重大转变的关键步骤。
基于此，本文就针对能源转型中我国新一代电力系统的技术特征进行深入探究与分析，进一步探讨新一代电力系统研究和发展的方向。
标签：新一代电力系统；智能电网；可再生能源；变革性技术建设清洁、低碳、安全、高效的新一代能源系统是我国新一轮能源革命的核心目标，电力系统以化石能源为主向可再生能源转型，将对能源转型目标的实现起关键作用。
第三代电力系统经过100多年来第一代、第二代电力系统的传承和发展，是推动能源转型发展、构成新一代能源核心系统的电力系统。
高比例可再生能源、高比例电力电子装备以及信息物理深度融合智能化将是新一代电力系统的显著技术。
1、能源转型与电力系统转型的必要性能源转型的过程中，电力系统起什么样的作用？首先，非化石能源在一次能源消费中的占比是一个非常核心的指标。
这一指标就主要依靠电力系统中的非化石能源发电来完成，主要是由水电、核电、太阳能发电、风电和生物质能发电等构成。
所以要想实现国家能源转型的目标，电力系统要首先转型。
通过国家能源发展战略目标来估算电力系统的转型目标。
2020年，能源消费总量是50亿t标准煤，非化石能源占比按15%，人均年用电量按5000kW·h计算，非化石能源的电量占比34.5%。
2030年，能源消费60亿t标准煤，非化石能源占比20%，人均年用电量按6000kW·h计算。
根据结果，预估装机容量要到27亿kW，非化石能源发电量占比接近50%。
2050年，人均消费总量还要降低，按55亿t标准煤，通过提高能源利用效率，可以使能源消费总量降低，经过分析我认为这是能够实现的。
非化石能源占比25%，人均年用电量按9000kW·h计算，预估装机容量要到50亿kW。
电网信息物理系统的关键技术及其进展
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
信息物理系统
机遇与挑战
• 但CPS带来的挑战也是物联网 所无法比拟的。这些挑战很大 程度上来自控制与计算之间的 差异。
机遇与挑战
• 通常，控制领域是通过微分 方程和连续的边界条件来处 理问题，而计算则建立在离 散数学的基础上;控制对时间 和空间都十分敏感，而计算 则只关心功能的实现。通俗 地说，搞控制的人和搞计算 机的人没有“共同语言”。 这种差异将给计算机科学和 应用带来基础性的变革。
CPS应用覆盖了小到智能家庭 网络大到工业控制系统乃至智能交通 系统等国家级甚至世界级的应用，这 种涵盖并不仅仅是将物与物简单地连 在一起，而是要催生出众多具有计算、 通信、控制、协同和自治能力的设备。 因此CPS的发展将面临着巨大的挑战， 但机遇也是无限的。
目前，国内从事CPS研究的机构 不多，其中西北工业大学，大连理工 大学，电子科技大学等高校先后成立 了CPS研究组。
CPS深度结合嵌入式实时系统， 集传感，控制，计算及网络技术于一 体，通过网络将信息系统与物理系统 连接在一起，构成一种大型的分布式 实时系统。CPS体系架构可分为：感 知层，网络层，认知层，控制层。
CPS发展
• CPS在对网络内部设备的远 程协调能力、自治能力、 控制对象的种类和数量， 特别是网络规模上远远超 过现有的工控网络。
CPS发展
• 在资助CPS研究上扮演重要角 色的美国国家科学基金会(NSF) 认为，CPS将让整个世界互联 起来。“如同互联网改变了人 与人的互动一样，CPS将会改 变我们与物理世界的互 动。”NSF计算机与信息科学 和工程总监Branicky表示。
cps
连接人物体和系统
CPS定义
• 信息物理系统(cyber physical systems,简称CPS)作为计算进程 和物理进程的统一体，是集成 计算、通信与控制于一体的下 一代智能系统。信息物理系统 通过人机交互接口实现和物理 进程的交互，使用网络化空间 以远程的、可靠的、实时的、 安全的、协作的方式操控一个 物理实体。
关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见
关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见发改能源[2016]392号各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团发展改革委、能源局、工业和信息化主管部门，各有关中央企业：“互联网+”智慧能源（以下简称能源互联网）是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。
在全球新一轮科技革命和产业变革中，互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合，正在推动能源互联网新技术、新模式和新业态的兴起。
能源互联网是推动我国能源革命的重要战略支撑，对提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，提升能源综合效率，推动能源市场开放和产业升级，形成新的经济增长点，提升能源国际合作水平具有重要意义。
为推进能源互联网发展，根据《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》（国发[2015]40号）的要求，提出如下意见。
一、总体要求（一）指导思想全面贯彻党的十八大和十八届三中、四中、五中全会精神，深入贯彻习近平总书记系列重要讲话精神，按照中央财经领导小组第六次会议和国家能源委员会第一次会议重大决策部署要求，适应和引领经济社会发展新常态，着眼能源产业全局和长远发展需求，以改革创新为核心，以“互联网+”为手段，以智能化为基础，紧紧围绕构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系，促进能源和信息深度融合，推动能源互联网新技术、新模式和新业态发展，推动能源领域供给侧结构性改革，支撑和推进能源革命，为实现我国从能源大国向能源强国转变和经济提质增效升级奠定坚实基础。
（二）基本原则基础开放，大众参与。
发挥互联网在变革能源产业中的基础作用，推动能源基础设施合理开放，促进能源生产与消费融合，提升大众参与程度，加快形成以开放、共享为主要特征的能源产业发展新形态。
探索创新，示范先行。
遵循“互联网+”应用发展规律，营造开放包容的创新环境，鼓励多元化的技术、机制及模式创新，因地制宜推进能源互联网新技术与新模式先行先试，形成万众创新良好氛围。
能源信息化简介演示
加强能源信息化人才培养与引进
内部培养
建立完善的培训体系，提高现有 员工的能源信息化素质，培养一 批具备专业技能和实践经验的骨
干人才。
外部引进
积极引进具有能源信息化背景的 专业人才，为企业注入新鲜血液
，提升整体技术水平。
人才激励
制定激励政策，鼓励员工积极参 与能源信息化建设，建立一支稳
定、高效的核心团队。
能源交易市场化
能源互联网将促进能源交易市场的形成，提高能源交易的效率和透 明度，降低能源交易成本。
能源与信息深度融合
能源互联网将实现能源系统与信息系统的深度融合，形成能源信息物 理系统，实现能源系统的智能化和自治化。
人工智能在能源信息化中的应用前景
智能感知与预测
人工智能将实现能源系统中各种数据的智能感知和预测，为能源 系统的优化调度提供决策支持。
推动能源信息化技术创新与应用拓展
技术研发
加大投入力度，支持企业进行能源信息化技术研发，掌握核心技术 和自主知识产权。
应用拓展
鼓励企业在生产、管理、服务等各个环节广泛应用能源信息技术， 提高能源利用效率和管理水平。
合作交流
加强企业间、产学研间的合作交流，共享资源、共谋发展，推动能 源信息化技术创新与应用拓展取得更大成果。
能源信息化简介演示
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目录
• 能源信息化概述 • 能源信息化技术 • 能源信息化应用案例 • 能源信息化未来趋势与挑战 • 能源信息化建设的策略与建议
01
能源信息化概述
能源信息化的定义与意义
定义
能源信息化指的是利用先进的信息技术，对能源系统进行全面、深入、多维度 的信息化管理和优化，以提高能源利用效率，降低能源消耗，促进能源可持续 发展。
交通信息物理系统及其关键技术研究综述
交通信息物理系统及其关键技术研究综述摘要：信息物理系统为实现全球能源互联提供了新的思路和实现途径。
本文探讨了信息物理系统的概述及其关键技术。
关键词：电网；信息物理系统；关键技术全球能源互联网是以电力系统为核心的复杂多网流系统，目的是发挥能源综合应用和负荷侧互动技术优势，从而整体优化能源供给与消费。
一、信息物理系统概述信息物理系统其定义与概念尚未统一，一种广为接受的看法是：CPS是在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力，由可控、可信、可扩展的网络化物理硬件所构成的智能系统，是一个信息过程和物理过程互为反馈，且实现深度融合和实时交互的闭环系统，并能以安全、可靠、高效和实时的方式对物理实体进行监测或控制。
研究CPS的目的是将虚拟信息和实际物理完全结合起来，从而改变现有工程系统的构建方式和方法。
二、电网CPS关键技术1、电网信息物理融合建模。
电网CPS关键技术涵盖建模、分析、控制、验证等多个方面，形成从机理分析到应用方法研究的一个完整的技术体系。
融合建模一直是CPS研究的热点，同时CPS建模应具备模块化系统建模、信息系统与物理系统接口、离散与连续混合系统等特点。
另外，运用电网运行信息，结合系统模型，在电力系统、计算系统、通讯网络系统三者间建立联系，研究扰动造成的越限及系统失稳问题。
同时，运用建立模型论证了分层分区控制及统一控制的可行性及系统稳定性。
建立了光伏储能发电系统的物理信息模型，验证了发电系统充分应用信息预测功能的输出效果。
CPS模型和建模方法在很大程度上是以解决实际功能需求为目标，尚不能完全反映信息和物理系统实质上的融合。
首先，传统电网模型着重反映时序动态变化，缺乏系统事件和状态表达。
其次，没有在物理模型建模同时考虑与信息系统模型的融合建模。
未来需要针对上述不足，研究信息物理融合的电网模型及建模方法。
此外，采用混合系统建模，一方面使物理系统体现对事件状态，又因连续、离散并存，与信息系统的数字工作模式有了结合点。
能源互联网的信息物理系统
能源互联网的信息物理系统在当今时代，能源领域正在经历一场深刻的变革，能源互联网的概念应运而生。
能源互联网不仅是能源的高效传输和分配网络，更是一个融合了信息与物理系统的复杂体系。
能源互联网的信息物理系统，简单来说，就是将能源的产生、传输、分配和使用等物理过程，与信息的采集、处理、分析和决策等环节紧密结合起来，形成一个相互依存、相互作用的整体。
在能源的生产环节，传统的能源生产方式，如火力发电、水力发电等，正逐渐与新兴的可再生能源，如太阳能、风能等相结合。
而这些能源的产出具有不稳定性和间歇性，这就需要信息系统来进行精准的监测和预测。
通过安装在发电设备上的传感器，可以实时采集能源生产的相关数据，如发电量、设备运行状态等，并将这些数据传输到信息处理中心。
信息处理中心利用先进的算法和模型，对这些数据进行分析，从而预测能源的产出情况，为能源的调度和分配提供依据。
能源的传输和分配环节在能源互联网中也至关重要。
传统的电网在面对分布式能源的大量接入时，面临着诸多挑战，如电能质量不稳定、潮流分布不均衡等。
信息物理系统可以通过智能化的监测和控制手段来解决这些问题。
在输电线路上安装传感器，实时监测电流、电压等参数，一旦发现异常，信息系统能够迅速做出反应，调整电网的运行状态，保障电能的稳定传输。
在能源的使用环节，信息物理系统同样发挥着重要作用。
智能家居、智能工厂等概念的出现，使得能源的使用变得更加高效和智能化。
以智能家居为例，通过智能电表、智能插座等设备，可以实时了解家庭中各个电器的用电情况。
用户可以根据这些信息，制定合理的用电计划，比如在电价低谷时段使用大功率电器，从而降低用电成本。
同时，信息系统还可以与能源供应商进行互动，根据用户的需求和能源供应情况，实现能源的按需分配。
能源互联网的信息物理系统还面临着一些技术挑战。
首先是信息安全问题。
由于能源互联网涉及到大量的敏感信息，如能源生产和分配数据、用户用电信息等，一旦这些信息遭到泄露或被恶意篡改，将会对能源系统的安全稳定运行造成严重影响。
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能量流 信息流
风力
控制中心
水力
生物 能源 局域网 能源 局域网 能源互联网的信息物理系统（CPS）
控制
采用集中与分布结合的系统控制架构
主要是考虑能源互联网的系统复杂性及各能源局域网的高度自治能
力，构建能源用户局部利益 与能源系统全局利益 相协调的集中与分 布相结合的系统控制架构，为实施多层级交叉的能量管理与协同控 制奠定基础。
能源互联网是通过能源技术与信息技术的深度融合 ，逐渐形成的 以电力为核心，涵盖供电、供热、供冷、供气、电气化交通等多 个复杂系统的综合能源网络，必将要求其是一个 信息物理系统， 以保证能源互联网的 灵活性、自治性、可靠性、经济性和安全性。
能源互联网的信息物理系统（CPS）
信息流 能量流
计算中心
基于能源互联网大数据的类型、特点及分析需求，重点突破平台体
系架构、大数据建模、大数据存储和大数据分析等关键技术，构建 能源互联网大数据处理分析平台。
研究提出支持横向扩展， 具有分布、并行、高效等 特点，且面向服务的支持 大数据工程全生命周期活 动的平台体系架构。 研究提出合理的集群存储 资源映射方法，建立基于 Hadoop分布式文件系统 的大数据存储机制。
能源互联网的信息物理系统（CPS）
• • • • •
感知
构建高级量测体系（AMI）
主要以支持智能计量终端的 双向化、智能化、多功能化、多表计化
发展为目标，为能源分时定价、用户需求侧响应、多种能源协调互 补等奠定基础。 高级量测体系
• • • • • 完善智能电表等智能计量 终端的计量功能 增强智能计量终端的监控 互动能力 拓展计量数据的应用范围 加强与其它系统的信息集 成能力 …
析影响各层通信可靠性和网络安全性的因素；对传统电网通信网络 的通信协议分析, 根据能源互联网信息物理系统的体系结构改进或重 新设计通信协议。
能源互联网信息物理系统 通信网络
• • • • • 可靠安全通信网络软硬件结构设计 通信优先级设计 通信安全措施分类 通信性能要求确定 通信媒介选择与确定
可靠、安全、高效
• • • •
绿色能源网络控制协议（IEEE 1888等） 能量管理与分布式管理系统协议（IEC61970等） 变电站间通信协议（IEC62445-1等） 控制中心通信协议（IEC60870-6等）
能源互联网的信息物理系统（CPS）
通信
异构通信系统集成与安全防护
主要基于通信协议层 和数据传输层，对各能源局域网系统中不同通
Cyber-physical systems, CPS 是在物理世界感知的基础上，深度融合计算、通信和控制能力，通过信 息空间虚拟网络和物理空间实体网络的相互 协调，形成的多维异构的计 算单元和物理对象在网络环境中高度集成交互的新型智能复杂系统。
Information
Systems
能源互联网的信息物理系统（CPS）
通信与控制层（IEM）
状态感知 智能控制 优化调度 通信 总线
固态变压器
能量转换与执行层（SST）
AC/DC
直流 总线
智能能量管理
互联网应用模块
DC/DC
DC/AC
交流 总线
能量网关
储能系统（可扩展）
能源管理系统
能量流
信息流
能源交易执行终端
能源互联网的信息物理系统（CPS）
信息流 能量流
计算中心
交易中心
生产能力
气象条件
用户需求
设备状态
负荷行为
……
能源互联网的信息物理系统（CPS）
感知
开展一体化智能监测装置设计
主要是实现对能源互联网所涉及各类设备的多种状态参数进
行监测和收集，为这些设备的状态实时监控和潜伏故障发现 等提供有效的数据支持。
建立统一规范的监测 体系 制定监测参数及监测 指标标准 提高在线信息的监测 性能和数据精度 制定监测数据通信传 输协议 …
数据挖掘
机器学习 模式识别 鲁棒优化 智能算法 ……
能源互联网的信息物理系统（CPS）
控制
随着大量分布式能源的广泛接入，能源互联网信息物理系统将包含大量
自治能力强、异构的能源局域网系统，并具有系统规模十分庞大、网络拓扑 动态变化、局部能量供需不均、能量水平随机演变、能量管控异常复杂等特
点，要求能源互联网系统具备较强的分布式协同控制能力。
能源互联网的信息物理系统（CPS）
控制
突破基于预测的智能协同调度技术
综合考虑各能源局域网内部的发电能力和负载状态，动态预测其整
体的能量可调度能力，并将各能源局域网的能量可调度能力信息在 能源互联网信息物理系统中实施共享，最终从系统层全局利益出发， 协同各能源局域网之间的能量调度。
能力预测 信息共享 协同调度
•
各种不同级层通信网络 (广 域网、区域网、家庭网)的 高效互联互通； 能容纳各种不同类型的通 信设备； 能量控制相对通信时延短； 控制命令通信差错率低；
保 证
• • •
•
…
能源互联网的信息物理系统（CPS）
通信
设计能源互联网通信架构与通信协议
主要从地理与控制关系上将通信网络进行合理的层次划分与设计, 分
电动汽车
智能家电 储能系统
能源互联网的信息物理系统（CPS）
能源互联网的信息物理系统（CPS）
能源互联网的信息物理系统（CPS）
通信
能源互联网信息物理系统是能源与信息高度融合的大系统， 其通信结构复杂并具有多尺度动态性，对能量控制与信息交互响 应要求严格，因此要求这类系统具有 高可靠、高安全的通信能力 。
•
• • • • • •
稳定运行
网络时延小 数据可靠传输 数据优先级分类 时间同步 多点传输 …
主从控制的拓扑结构较为僵化，且 主控中心计算量巨大， 一旦崩溃会 波及整个能源互联网系统。
分布式对等控制没有控制中心，结 构比较复杂，接口较多，响应速度 相对集中控制稍慢。
采用动态拓扑结构，采用各能源局 域网分布式控制与多能源局域网间 的协同配合管理相结合，快速、高 效地从全局进行能量优化管理控制。
交易中心
控制中心
能源生产侧 数据采集
能源生产侧 系统控制
信息网络
能源用户侧 数据采集
能源用户侧 系统控制
能源输配网络 数据采集
能源输配网络 系统控制 分布式电源
智能楼宇
燃气厂 水电厂 核电站 大型风厂 光伏电站
火电厂
能源网络
电动汽车 储能系统
智能家电
能源互联网的信息物理系统（CPS）
感知
能源互联网信息物理系统所涉及的设施、设备及终端类型多、数 量大，为实现对这类系统的信息主导、精准控制，需要对气象条件、 生产能力、设备状态、负荷能力和用户需求等信息进行精确感知，具 备从态势觉察、态势理解到态势预测的全面态势感知能力。
控制中心
能量生产侧 数据采集
能量生产侧 系统控制
信息网络
能量用户侧 数据采集
能量用户侧 系统控制
能量输配网络 数据采集
能量输配网络 系统控制 分布式电源
智能楼宇
燃气厂 水电厂 核电站 大型风厂 光伏电站
全面态势感知能力 高可靠通信能力 大数据处理分析能力 能源网络
火电厂
分布协同控制能力
提出适合能源互联网大数 据特点的数据描述方法， 解决多源、分布和异构数 据整合和统一管理问题。
主要针对能源互联网所涉 及的大规模海量数据，研 究提出云计算环境下的并 行数据挖掘算法与策略。
能源互联网的信息物理系统（CPS）
计算
拓展和深化能源互联网大数据应用
通过对大数据进行分析，更准确的掌握能源 负荷变化规律，提高负荷预测精度。 分析新能源产出与气象环境条件的关联关系， 更准确的对新能源发电能力进行预测。 研究检修、运行工况、气象条件等因素对设 备状态的影响，基于设备运行机理和退化规 律，开展故障预测与健康管理。 基于用户的能源消费习惯，为优化用户的节 能减排行为提供建议。 基于气象环境信息、能源产出能力、用户耗 能习惯和设备健康状态，对能源的跨区域调 度提供辅助决策支持。
信子系统进行 异构通信数据集成，同时考虑不同通信子系统的数据 传输对信息物理系统中能量控制的影响，设置相应的安全防护功能， 保证数据信息在通信网络中可靠传输的同时，满足系统对能量管控 响应的要求。
异构集成
安全防护
能源互联网的信息物理系统（CPS）
计算
能源互联网作为一类典型的 CPS系统，随着其应用模式的成熟和 应用程度的深化，必将获得海量数据，其规模也将沿数据类型、量测 终端、采用频率等多个维度呈现爆发式增长，需要具备良好的大数据 处理计算能力。
随着大量分布式电源的接入及需求响应侧的实施，包括气象信息、 用户行为信息等数据类型都将纳入系统。 随着高级测量技术的普及和应用，系统中具有量测功能的智能终端 的数量将迅速增加。 随着信息采样频率的增加，上述两个维度的数据将随时间积累呈几 何级数增加。
能源互联网的信息物理系统（CPS）
计算
构建能源互联网大数据处理分析平台
能源互联网的信息物理系统（CPS）
控制
研制以能量路由器为核心的管控设备
电能依然是进行能源互联和共享的主要传输介质，为了支撑能源互
联网环境下的分布式协同控制，必须研发采用新型电力电子技术 实 现的电力转换设备，在此基础上研制具有 信息主导、精确控制能力 的新型能源管控设备，其中能量路由器其中的核心设备 。