關鍵詞：能源互聯，體系架構，smart模型，局域微網

 

1.引言

 

目前國際上的電源類型主要有煤電、核電、水電、風電、太陽能發電等。我國煤電占主要地位，其他類型迅速發展。煤炭石油發電作為傳統的發電類型，具有不可再生和引發溫室效應的不足，隨著不可再生能源的消耗和環境的污染，各國積極尋找低碳環保的新型能源。風電[1]、光伏發電作為取之不竭的清潔能源被推上歷史舞臺，大量的風力發電廠、光伏發電廠與大電網并網運行，由于可再生能源的隨機性波動性，加上地理位置的分散性，對電能質量以及輸送通道有了更高的要求，這種依靠主干網的協調傳輸能力的方式無非增加了新能源的開發成本；并且各地能源紛紛上網，造成管理上的缺陷，有些地區出現有風卻無法上網或者發電余量無法傳輸的現象，在能源的利用率上無法達到最優處理。

 

美國在2008年的未來可再生電力能源傳輸與管理（The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management system， FREEDM system）[2]項目中提出能源互聯網的概念，它是一種構建在可再生能源發電和分布式儲能裝置基礎上的新型電網結構，可再生能源的占比大幅度提高，與傳統電力達到電能互補效率最大化利用；德國的E-energy計劃將當代先進的信息技術與能源相結合，增大對新能源的挖掘力度，充分發揮間歇式能源的經濟效益，并將電動汽車作為移動電源通過合理的調度，結合風電光伏新能源及分布式儲能對電網的高峰時期進行彌補，維護電網的正常運行；當代著名經濟學家、趨勢學家杰里米·里夫金認為以分散式可再生能源為基礎的第三次工業革命[3]正在全世界范圍內興起，未來將大量發展可再生能源代替化石能源，建筑物轉為發電廠，就地收集可再生能源，并利用儲能技術保留間歇式能源，融入互聯網技術，實現能源共享，可見他筆下的第三次工業革命的核心是能源改革。

 

本文通過對能源互聯網的特征分析，建立了相應的功能架構，提出了當前面臨的一些技術挑戰，將其技術與功能關聯起來論述了能源互聯網的內涵；根據分布式能[4][5]源應用特征，建立了smart模型，明細了能源互聯網的建設體系及其目標形式，并從園區能源建設方面闡述了能源互聯網有效的實現模式，首先在園區內建設能源架構設施，實現小區能源互動管理，然后以小區為單元模塊進行互聯，路由管理，合理調度，形成區域能源互聯網。

 

2.能源互聯網的特征

 

能源互聯網仍然以電網“主干網”為主要的傳輸網絡，以局域“配電網”為主要支撐技術，在堅強電網的基礎上構建以可再生能源和儲能裝置為主要組成的微網單元。越來越多的新能源發電通過合理的配網建設連接到當地電網，甚至輸送到其他地區，這樣使得配電網結構逐步由集約式向分布式發展，擴大了能源的上網渠道，保證了清潔能源的最大化利用。能源互聯網主要包括以下幾個特征[6][7]：

 

可再生能源上網：能源互聯網含有大量的可再生能源發電系統，具有間歇性、波動性，大規模的接入會沖擊大電網的穩定運行，從而促進傳統電網升級為新型能源互聯網。

 

分布式能源廣泛：為了使可再生能源的利用效率最大化，需要建立就地收集、存儲和使用的能源網絡，每個微型網絡構成能源互聯網的一個節點，分布范圍廣泛。

 

能源網絡互聯自給：微型能源網絡并不能保證自給自足，能源互聯網的關鍵技術在于將分布式發電裝置、儲能裝置和負載組成的微型能源網絡互聯起來，進行能量交換平衡能量的供給與需求。

 

能源交換靈活：能源互聯網是一個對等、扁平和能量雙向流動的能源共享網絡，建立有相關的互操作標準，發電裝置、儲能裝置和負載“即插即用”，自主接入，能量交換靈活。

 

依賴大電網骨架：能源互聯網的基礎設施建設不能完全摒棄已有的傳統電網，特別是傳統電網中已有的骨干網絡投資巨大，在能源互聯網的結構中應該考慮對傳統電網的基礎網絡設施進行改造，并將微型能源網絡融入到改造后的大電網中，形成新型的大范圍分布式能源共享互聯網絡。

 

能源互聯網注重電能交換和信息共享平臺建設，加強對分布式能源的管理，運用電力電子技術、信息通信技術，將各部分弱關聯網絡升級為強關聯互聯網，增強信息互動能力，提高工作效率，從基層配網到大電網建設逐步連接成縱向調度橫向關聯的新型網絡。

 

3.能源互聯網的功能架構及相關技術

 

3.1 能源互聯網功能架構

 

能源互聯網是在現有的電網骨架下利用電力電子技術和信息技術[8]，將可再生能源發電與分布式能源系統融入電網管理平臺的能源互聯網絡。能源互聯網通過能量的分配和數據反饋達到網內能源管理、能量路由、安保以及共享的目的。動量是指能源動力產生的電能量，他是整個系統的能量來源，主要包括風電火電太陽能等基礎能源，利用智能化的大電網骨架傳輸給各局域網、微型電網；差量是指能量的缺失、缺陷，在能量調度過程中，根據需求側響應合理分配，根據不同局域網絡的能量的差額分析，通過專家系統，及時填補或者啟動緊急保護措施，以確保總體的正常運行；經過大電網傳輸、路由分配的可用余量是支持用戶端的有效電能，是大電網末端發散式應用平臺的依據，也是能源互聯網的最重要的體現環節。

 

能源互聯網有如英特網一樣緊密連接，只不過能源互聯網是以能量的流動為主，信息網絡輔助完成電能的合理分配。能源互聯網的功能是集智能化設備為一體的智能電網的提升，從大能源觀的角度促使各能源的互聯、互補、互用。

 

3.2能源互聯網關鍵技術