习主席关注能源互联网,它将实现信息与能源深度融合

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纽约时间2015年9月26日,国家主席习近平在纽约联合国总部出席联合国发展峰会并发表重要讲话,其中提到中国倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。

从2014年下半年开始,“能源互联网”就开始频繁地出现在各大论坛,也成为人们关注的话题。今年两会期间,国务院总理李克强在政府工作报告中提出的“互联网+”,越来越多的人开始思考如何采用互联网思维促进传统产业的转型,当互联网遇上能源会有怎样的效果呢?处在风口浪尖上的“能源互联网”到底是个什么概念?具有哪些特征?他的功能定位是什么?国网能源研究院首席专家冯庆东博士,从当前的能源发展形势出发,对能源互联网的基本概念、研究进展及其与智能电网的关系等做了严谨的阐述。


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能源互联网基本概念及其架构

对于能源互联网,不同角度有不同的理解和认知,目前还没有一个统一严格的定义,讨论过程中也有一些争论,这是正常的,但是,概念是对事物本质属性的描述,下定义时不要忘了被定义对象的本质属性。冯庆东相信,随着研究的不断深入,人们对能源互联网的认知会越来越清。另外,能源互联网也是一个不断发展的事物,能源互联网的概念也会在未来的发展过程中不断的丰富与完善。

冯庆东对于能源互联网的理解是:能源互联网是以互联网技术为手段,以电力系统为基础,以接纳可再生能源为主,采用先进信息通信技术(ICT),通过需求侧的各种能量管理系统(EMS)及分布式能源设备实施广域优化协调控制,实现冷、热、气、水、电等多种能源互补,提高用能效率的智能能源管控系统。

未来的能源互联网将采用分层分布式架构,主要分为主干网、广域网、局域网。能源互联网以分布式能源、微网等能量自治单元为局域网,采用开放对等的信息——分布式自治架构,实现能量的双向、按需传输动态平衡,因此,可以最大限度的适应新能源及可再生能源的接入,提高能源利用效率。

中国能源互联网联盟的成立,将对今后的能源发展带来哪些影响?

能源互联网是一个复杂的系统工程,从本质上说,冯庆东认为要建设的是一个复杂交互式网络与系统,为了保证能源互联网科学发展,健康发展,需要首先做好规划,做好顶层设计,根据可再生能源渗透率及技术成熟度,选择有代表性的典型示范工程作为切入点,分步实施,总结经验,测试认证。在实施的过程中,推进速度不宜太快,示范工程不宜太多,应注重实效,避免重复投资,重复建设。

具体来说,能源互联网实施的切入点:主要有“三点四面”。

三点:以需求侧管理、节能、分布式能源(含微网)为切入点。根据技术的成熟度,目前建议采取能源的全监测、全计量、选择性控制,初步实现电源、电网、负荷的协调。能源互联网需要理性思考,不要过分的炒作概念,建议在全面、深入理解的基础上,明确能源互联网特征与功能定位,实实在在的去解决问题。

四面:构建国家级能源互联网平台、区域能源互联网平台、省级能源互联网平台、市级能源互联网平台及各种应用与服务平台。

建设能源互联网应以创新为驱动力,重视基础研究,重视原始创新,建设能源互联网还有许多关键技术有待突破,如传感器、储能、电力电子器件、下一代互联网、下一代通信技术等,需要国家长期投入,开展基础研究,形成具有自主知识产权的技术及产品。工业与信息化部开展了能源互联网发展战略专题研究,提出我国发展能源互联网主要解决能源总量问题、能源结构问题、能源体制问题、工业基础问题等四个问题抓的很准。其中,解决能源总量问题、能源结构问题是重中之重。国家能源局提倡成立能源互联网联盟,有利于在能源互联网基础理论、关键技术、标准、商业模式等方面协同创新。

大型发电集团、电网公司、民营互联网企业及研发机构、新能源车企和高校积极参与能源互联网联盟,这是好事情,这将会对今后培育能源互联网新兴市场带来积极影响,能源互联网建设是一个长期复杂的系统工程,涉及方方面面,不只是能源行业的事情,建议以开放的心态,调动全社会的资源,采用PPP模式共同参与。以用户用能需求侧的问题作为切入点,开展用户负荷特征分析及用户用能行为分析,取得用户的支持,发挥市场机制及价格机制的调节作用,让用户及各参与方在能源互联网运营中获利,能源互联网建设没有用户的参与是不可想象的。能源互联网建设需要市场交易平台,考虑系统调频、直接负荷控制等辅助服务市场交易,要有灵活的电价支撑,缺少电价的支撑,电力市场是开展不起来的。

到底是“互联网+能源”还是“能源+互联网”

李克强总理在报告中提出的“互联网+”给了人们无限的想象空间,在实施互联网+的过程中会带来许多机遇与挑战,有兴趣进入能源互联网产业的企业更多需要采用科学的方法,冷静而清醒的思考本企业能够做什么和怎么去做?冯庆东建议实施互联网+首先要解决互联网的通信速度、可靠性、安全性等问题,就网络安全来说主要有以下几点:①信息安全研究必须保证实用性;②从一最开始就要考虑好如何解决网络安全问题;③对组件、产品、服务和解决方案在全生命周期内的安全性进行检查;④通过设计保护国家及个人隐私;⑤研究云安全;⑥研究能源生产和消费(APP)中的网络安全;无论是“互联网+能源”还是“能源+互联网”,最终目标都是要实现信息与能源深度融合,这不是强加上去的过程,而是一个顺其自然的过程。

能源互联网与智能电网的关系殊途同归

在实现能源转型,提高可再生能源渗透率及能源利用效率的问题上,能源互联网与智能电网异曲同工,殊途同归。但是,能源互联网与智能电网之间又有细微的差别,主要表现在以下几点:

1)面向的物理实体方面:智能电网面向的物理实体主要是电力系统, 而能源互联网面向的物理实体将由电力系统、扩展到天然气网络、输油管网和交通系统;实现与天然气网络、输油管网和交通系统互联,包括与热电联产系统互联。

2)能量的传输与转化形式方面:在智能电网中,能量只能以电能形式传输和使用;而在能源互联网中,能量可在电能、热能、化学能等多种形式间相互转化。

3)能源消纳和控制范围方面:智能电网的研究对于分布式发电、储能和可控负荷等分布式设备主要采取局部消纳和控制的方式。能源互联网研究重点将由局部消纳向广域优化及基于CPS的协调控制的方式转变。

4)网络性质不同:智能电网的信息系统以传统工业控制网络为主体,而在能源互联网中,将以下一代互联网组成的开放式的信息网络为主体,基于CPS及SDN实现能源信息全面监视与精确控制。

国内外对于“能源互联网”的研究进展

1)美国FREEDM最早提出了面向配电网的能源互联网(EnergyInternet)。美国最早在2008年提出了能源互联网概念。美国国家科学基金(NSF)在北卡州立大学建立了未来可再生电力能源传输与管理系统(FREEDM),提出能源互联网概念,希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统,以分布对等的系统控制与交互,在配电网层面实现能源网开放对等互联。智能分析是通过云计算和大数据来完成的。

2)欧洲也提出了基于E-Energy的能源互联网(Energy of Internet)。目标是建立能基本实现自我调控的智能电力系统,最终建成能源互联网。 E-Energy计划,更加重视新型可再生能源的使用,以便智能的监测、控制和调节电能。实施了库克斯港等6个示范项目,各有侧重,有典型性和代表性。

3) 日本数字电网联盟提出了基于“电力路由器” 的能源互联网。“数字电网”的构想:数字电网的架构是建立在互联网的基础之上——想法是逐渐把目前的同步电网细分成异步、自主但相互联系的不同大小电网。这些电网把相应的IP地址分配给发电机、电源转换器、风力发电场、存储系统、屋顶太阳能电池以及其他电网基础结构。国内研究方面,国家能源局在2010年开展了《中国智能能源体系研究》,提出了中国智能能源体系架构、模型、技术标准、通信协议、实施方案等。主要是以智能电网为核心,以配电网为载体,在终端用能层面,采用EMS、DSM及DR实现智能协同控制技术,在智能配电网基础上将电力、天然气、电动汽车充电站互联,形成“智能能源网”。此外,国防科技大学,清华大学也开展了相关工作。我们期待以开放的心态,调动全社会的资源,采用科学方法,遵循科学规律,以解决用户用能需求侧的问题作为切入点,让能源互联网各参与方在能源互联网的运营中获利,将会促进我国的能源互联网健康发展。

 

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