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能源互聯網可(kě)理(lǐ)解是(shì)綜合(hé)運用(yòng)先進的電力電子技術, 信息技術和智能管理技術, 將大量由(yóu)分布式能量采集裝置, 分布式能量儲(chǔ)存(cún)裝置和各種類型負(fù)載構成的新型電力網絡(luò)、石油網絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡等能(néng)源節點(diǎn)互(hù)聯起來, 以實現能量雙向流動的能量對等交換(huàn)與共享(xiǎng)網絡。
美國學者傑(jié)裏米(mǐ)·裏夫金(Jeremy Rifkin)於(yú)2011年在(zài)其(qí)著作《第三(sān)次工業革命》中預(yù)言,以(yǐ)新能源技術和(hé)信息技術(shù)的(de)深入(rù)結合(hé)為特征(zhēng),一種新的(de)能源利用體(tǐ)係即將出現,他(tā)將他(tā)所設想的這一新的能(néng)源體係命名為能源互聯網(Energy Internet)。傑(jié)裏米·裏夫金認為,“基於可再生能源的、分布(bù)式、開放共享的網絡,即能源互聯網”。隨後,隨著中國政府的重視,傑裏(lǐ)米·裏(lǐ)夫金(jīn)及其(qí)能源互聯網概念在中國得到了廣泛(fàn)傳播。2014年,中國提出(chū)了(le)能源生產(chǎn)與消(xiāo)費(fèi)革(gé)命的長期(qī)戰略,並以電力係統為核心試圖主(zhǔ)導(dǎo)全球能源互聯網的布局。2016年3月全球能源(yuán)互(hù)聯網發展合作組織(zhī)成立,由國家電網獨家發起(qǐ)成立(lì),是中國在(zài)能源領域發起成立的首個(gè)國際組織,也是全球(qiú)能源互聯網的首個合作(zuò)、協調組織。
物聯是(shì)基礎(chǔ): “能源互聯網”用先進的傳感器、控製和軟件應用(yòng)程(chéng)序,將能(néng)源生產端、能源傳輸端、能(néng)源消費端(duān)的(de)數以億計的設備、機器、係統連接起(qǐ)來,形成了能源互聯網的“物聯基(jī)礎”。大數據分析、機器(qì)學習和(hé)預(yù)測是(shì)能源互聯(lián)網實現(xiàn)生命(mìng)體特(tè)征的重(chóng)要技術(shù)支撐:能(néng)源互聯網通過整合運行數據(jù)、天氣數(shù)據、氣象數據(jù)、電網數據、電力(lì)市場數據等,進行大數據分析、負(fù)荷預測(cè)、發電預(yù)測、機器學習(xí),打通並優化能源生產(chǎn)和(hé)能(néng)源消費(fèi)端的運作效率(lǜ),需求和供應(yīng)將可以進行(háng)隨時的動(dòng)態調整(zhěng)。
近一年來,伴隨著美國未來學家裏夫(fū)金《第(dì)三次工業革命》一(yī)書的出版,能源互聯(lián)網領域的概(gài)念在國內逐漸被炒熱。多次往返(fǎn)於中美之間的裏夫金(jīn)在(zài)他的新書(shū)中(zhōng)闡述了這樣(yàng)一種(zhǒng)觀點(diǎn),在經(jīng)曆第一次工業革命和第二次工業革命之後,“第三(sān)次工業革命”將(jiāng)是互聯(lián)網對能源行(háng)業帶來的衝擊。即把互聯網技術與可再生能源相(xiàng)結合,在能源開(kāi)采、配送和(hé)利用上從傳統的集中(zhōng)式轉變為智能化(huà)的(de)分散式(shì),從而將全球(qiú)的電網變為能源共享(xiǎng)網絡。
“能源互聯網”將有助(zhù)於形成(chéng)一(yī)個巨大的“能源資產市場” (Market place),實現能源資產的全生命周期管理(lǐ),通過(guò)這個“市場(chǎng)”可(kě)有效整合產業鏈上下遊各方,形成供需互(hù)動和交易,也可以讓(ràng)更(gèng)多的低風(fēng)險資本進入能源投資(zī)開發領(lǐng)域(yù),並有效控製(zhì)新(xīn)能源投資的風險。
“能源(yuán)互(hù)聯網”還將實時(shí)匹配供需(xū)信息,整合分(fèn)散需求,形成能源交易和需求響(xiǎng)應。當每(měi)一個家庭都變成能源(yuán)的消費者和供(gòng)應(yīng)者的時候,無時(shí)無刻(kè)不(bú)在交易電力,比如(rú)屋(wū)頂分(fèn)布式光伏(fú)電(diàn)站發電、當為電動汽(qì)車充放電(diàn)的時候。
2015年09月26日(rì),中國國家主席(xí)習(xí)近平(píng)在紐(niǔ)約聯合國(guó)總部出席(xí)聯合(hé)國發展峰會,發表題為《謀共同(tóng)永續發展 做合作共贏(yíng)夥伴》的重要講話。在講話上,習近平宣布:中國(guó)倡議探討構(gòu)建全球能源(yuán)互聯網,推動以(yǐ)清潔和綠(lǜ)色方式滿足全球電力需求。
2016年2月,國家發展改革委、國家能源局、工業和信息化(huà)部聯合製定的《關(guān)於推(tuī)進(jìn)“互聯網+”智(zhì)慧能源發展的指(zhǐ)導意見》29日(rì)發布(bù)。《意見(jiàn)》提(tí)出,能源互聯網建設(shè)近中期將分為兩個階(jiē)段推進,先期開展試(shì)點示範,後續進行推廣(guǎng)應用,並明(míng)確(què)了10大重點任務。 《意(yì)見》明確了能(néng)源互聯網建設目標(biāo):2016-2018年,著力推進能源互聯網試點(diǎn)示(shì)範工(gōng)作,建成一批不同類型、不同規模的(de)試點示範項目。2019-2025年,著力推進能源互聯網多元化(huà)、規模化(huà)發(fā)展,初步建(jiàn)成能源互聯網產(chǎn)業體係,形成較為完備的技術及標準體係並(bìng)推動(dòng)實現(xiàn)國際化。
2017年9月26日,在全球能(néng)源(yuán)互聯網推動下,中(zhōng)國與周邊國家(jiā)能源互聯互通初具規模。 費誌榮表示,下一(yī)步,中國將穩步推進國內能源互聯網建設,優化電網布(bù)局,提高國(guó)內能源資源優化配置(zhì)能(néng)力。加(jiā)快能源(yuán)互聯網示範項目(mù)建設,積極研究提(tí)出配套政(zhèng)策措施,為能源互聯(lián)網新模(mó)式、新業態發展預留充足發展(zhǎn)空間。
2017年7月(yuè),為落實《關於推進(jìn)“互聯網+”智慧能源發展的指導意(yì)見》(發改能源[2016]392號)和(hé)國務(wù)院(yuàn)第138次常(cháng)務會(huì)議的(de)部署(shǔ),有效促進能(néng)源和信息深度融合,推(tuī)動能(néng)源領域結構(gòu)性改革,國家能源局以(yǐ)《國家能源局關於組織實施“互聯網+”智慧能源(能源(yuán)互聯網)示範(fàn)項目的通知》(國能科技[2016]200號)公開組織(zhī)申報“互聯網+”智慧(huì)能源(yuán)(能源互聯網)示(shì)範項(xiàng)目。
2017年8月,全國55個首批(pī)能源互聯網示範項目已陸續開工,中(zhōng)國能源(yuán)互聯網進(jìn)入實操階段。
2017年7月,國(guó)家(jiā)能源局正式公布(bù)包括北京延(yán)慶能源互聯網綜合示範區、崇明能源互聯網綜合示範項目等在內的(de)首批55個“互聯網+”智慧能源(能源互聯(lián)網)示範項目,並要(yào)求首批示範項目原則上應於2017年(nián)8月(yuè)底前開工(gōng),並於2018年(nián)底前建(jiàn)成。
其中城市能源(yuán)互聯(lián)網綜合示範項目12個、園區能源互聯(lián)網綜(zōng)合示範(fàn)項(xiàng)目12個、其它及跨地區多能協同示範項目5個、基於電(diàn)動(dòng)汽車的能源互聯網示(shì)範項目6個(gè)、基於靈活性(xìng)資(zī)源的能源互聯(lián)網示範項目2個、基於綠色能源(yuán)靈(líng)活交易的(de)能源(yuán)互聯(lián)網示(shì)範項目3個、基於行業融合的能源互聯網示範項目4個、能源大數據與第三方(fāng)服務(wù)示(shì)範項(xiàng)目(mù)8個、智能化能源基礎設施示範項目3個。
能源是(shì)現代(dài)社會賴(lài)以生存和發展的基礎. 為了應(yīng)對能源危機, 各國積(jī)極研究新能(néng)源技(jì)術, 特別是太陽能, 風能,生物能等可再生能源. 可再生能源(yuán)具有取之不竭,清潔(jié)環保等特(tè)點, 受到(dào)世界(jiè)各國的高度重視.可再(zài)生能源存在地理上分散、生產不連(lián)續、隨(suí)機性、波(bō)動性和不可控等特點, 傳統電力網絡的集中統一(yī)的管理方式, 難於適應可再生(shēng)能源大規模利用的要求. 對於(yú)可再生(shēng)能源的(de)有(yǒu)效利用(yòng)方式(shì)是分布式的“就(jiù)地收(shōu)集, 就(jiù)地存儲(chǔ), 就地使用”.
但分布式發電並網(wǎng)並不能從根本(běn)上(shàng)改(gǎi)變分布式發電(diàn)在高滲透率情(qíng)況下對上(shàng)一級電網(wǎng)電能質量, 故障檢(jiǎn)測, 故障隔(gé)離(lí)的影響(xiǎng), 也(yě)難於實現(xiàn)可再生能(néng)源的最(zuì)大(dà)化利用(yòng), 隻有實現可再生能源發電信息的共享, 以信息流控(kòng)製能量(liàng)流, 實現可(kě)再生(shēng)能源(yuán)所發電能的高效傳輸與(yǔ)共(gòng)享, 才能克服可(kě)再生能源不(bú)穩(wěn)定的問(wèn)題, 實現可再生能源的真正(zhèng)有效利用(yòng).
信息(xī)技(jì)術(shù)與(yǔ)可(kě)再(zài)生能源相結合的產(chǎn)物——能源互聯網為解決可再(zài)生能(néng)源的有效利用問題, 提(tí)供(gòng)了(le)可行的技術方案. 與目(mù)前開展的智能電網, 分布式發電, 微(wēi)電網(wǎng)研究相比, 能源互聯網在概(gài)念, 技術, 方法上(shàng)都有一(yī)定的獨特之處. 因此, 研(yán)究能(néng)源互聯網(wǎng)的特(tè)征(zhēng)及(jí)內涵, 探討實現能(néng)源互(hù)聯網的各(gè)種(zhǒng)關鍵技術, 對於推動能源互聯網(wǎng)的發展, 並逐步使傳統電(diàn)網向能源互(hù)聯網演化, 具(jù)有重要理論(lùn)意義和實用價值.
能源互(hù)聯網(wǎng)可理(lǐ)解是綜(zōng)合運用先進的電力電子技術, 信(xìn)息技(jì)術和(hé)智能管理(lǐ)技(jì)術, 將大量由分布式(shì)能量采(cǎi)集(jí)裝置, 分布(bù)式能量儲存裝置和各種類型負載構成的新(xīn)型電力(lì)網絡節點互聯(lián)起來(lái), 以實現能(néng)量雙向流(liú)動的能(néng)量對等交換與(yǔ)共享網絡(luò)。從(cóng)政府管理者視角(jiǎo)來看(kàn),能源互聯網是(shì)兼(jiān)容傳統電網(wǎng)的,可以充分、廣泛和有效地利(lì)用分布式可再(zài)生能源的、滿足用戶多(duō)樣化電力(lì)需(xū)求的(de)一種(zhǒng)新型能源體(tǐ)係結構;從運營者視角來(lái)看,能源互聯網是(shì)能夠與消費者互動的、存在競(jìng)爭的一(yī)個能源消費市場,隻有提高能源服務質量,才能贏得市場競爭(zhēng);從消費者視(shì)角來看(kàn),能源互聯網不僅具備傳統電網所具備的供電(diàn)功(gōng)能,還(hái)為各類消費者提供了一(yī)個(gè)公共的能源(yuán)交(jiāo)換與共享平(píng)台。
能源互聯網具備如(rú)下五大特征 :
可(kě)再生(shēng):可再生能源是(shì)能源互聯(lián)網的主要(yào)能量供應來源。可再生能(néng)源發電具有間歇性、波動性,其大規模(mó)接(jiē)入對電網的(de)穩定性產生衝擊,從而促使傳統(tǒng)的能源網絡轉(zhuǎn)型為能源互(hù)聯(lián)網。
分布式:由於可再生(shēng)能源的分散特性,為(wéi)了最大(dà)效率的(de)收集和使用可再生能源,需要建立就地收集、存儲和使用能源的網絡,這些能源網(wǎng)絡單個規模小,分布範(fàn)圍廣,每個微(wēi)型能(néng)源(yuán)網絡構成能源互聯網的一(yī)個(gè)節點。
互聯性:大(dà)範圍分布式的(de)微型能源網絡(luò)並不能全(quán)部保證自給(gěi)自足,需要(yào)聯起來進(jìn)行能量交換才能平衡能量的供給與需(xū)求。能源互聯網關(guān)注將分布式發電裝置、儲能裝置(zhì)和負載(zǎi)組成的(de)微型能源(yuán)網絡(luò)互聯起來,而傳統電網更(gèng)關(guān)注(zhù)如何將(jiāng)這些要素“接(jiē)進來”。
開放性:能源互(hù)聯網應該是一(yī)個對等、扁平和能量雙(shuāng)向流動的能源共享(xiǎng)網絡,發電裝置、儲能裝置和負載能夠(gòu)“即插即用”,隻要符合(hé)互操(cāo)作標(biāo)準,這種接入是自(zì)主的(de),從能量交換的角度看沒有一個網絡節點比其它節(jiē)點(diǎn)更重要。
智能化:能(néng)源互聯網中(zhōng)能源的產生、傳輸、轉換和使用都應該(gāi)具備一(yī)定的智能(néng)。
能源互聯網與其他形式的(de)電力係統(tǒng)相(xiàng)比, 具有以(yǐ)下4 個關鍵技術特(tè)征 :
(1)可再生(shēng)能源高滲(shèn)透率:能源互聯網(wǎng)中將接入大量各類分布式(shì)可再生能源發(fā)電係統, 在可再生(shēng)能(néng)源高滲透率(lǜ)的(de)環境下, 能源互聯網的控(kòng)製管理與傳統電網之間存在(zài)很大(dà)不同, 需要研究(jiū)由此帶(dài)來的一(yī)係列新的科學與技術問題.
(2)非線性隨機特性:分布式可(kě)再生(shēng)能源(yuán)是未來能(néng)源互聯網的主體, 但可再生能源(yuán)具有很大的不確定性和不可控性(xìng), 同(tóng)時考慮實時電價, 運行模式(shì)變化(huà), 用戶側響應, 負載變化等因素的隨機特(tè)性(xìng), 能源互聯網將呈現複(fù)雜的隨(suí)機特性, 其控製, 優化和調度將麵臨(lín)更大挑戰.
(3)多源大數據(jù)特性:能源互聯網(wǎng)工(gōng)作在高度信(xìn)息化(huà)的環境(jìng)中, 隨著分(fèn)布式(shì)電源並網, 儲能及需求側響(xiǎng)應的(de)實施(shī), 包括氣象信息, 用戶用電特征, 儲能狀態等(děng)多(duō)種來(lái)源的海量信息. 而(ér)且, 隨著高(gāo)級量測技術(shù)的普及和(hé)應用, 能(néng)源互聯網中具(jù)有量測功能的智能終端(duān)的數量將(jiāng)會大大增加, 所(suǒ)產生的數據量也將急劇增大.
(4)多尺(chǐ)度動態特性能源互聯網是一個物質, 能量與信息深度耦合(hé)的係統, 是(shì)物理空間(jiān)、能量空間、信(xìn)息空間乃至社會空間耦合的多域, 多層次(cì)關聯, 包含連續動態行為、離散動態(tài)行為和(hé)混沌有意識(shí)行為(wéi)的複(fù)雜係統. 作為社會/信息/物(wù)理相互依存的超大規模複合網絡, 與傳統(tǒng)電網相比, 具(jù)有更廣闊的開放性和(hé)更大的(de)係(xì)統複雜性, 呈現出複(fù)雜的(de), 不同(tóng)尺度的動態特性.
美國著名經濟學家傑(jié)裏米·裏夫金的第(dì)三次工業革命和能(néng)源互聯網(wǎng)的提法最近引起廣泛關注。傑(jié)裏米·裏夫(fū)金認為:“在(zài)即(jí)將到來(lái)的(de)時代,我們將需要創建一(yī)個能源互聯網,讓億萬人能夠在自己(jǐ)的家中、辦公室(shì)裏和工廠裏生產綠色可(kě)再生能源。多餘的能源則可以與他(tā)人分享,就像我們現在在網絡上(shàng)分(fèn)享信息一樣。”
能源互聯(lián)網其(qí)實是以互聯網理念構建的新型信息能源融合(hé)“廣域網”,它以大電網為“主幹網(wǎng)”,以(yǐ)微網為“局域網”,以開(kāi)放對等(děng)的(de)信息能源(yuán)一體化架構,真(zhēn)正實現能源的雙向按需傳輸和動態平衡使(shǐ)用,因此(cǐ)可以最大限度地適(shì)應新能源的接入。微網是能(néng)源互(hù)聯(lián)網(wǎng)中的基本組成元素,通過新能源發電、微能源(yuán)的(de)采(cǎi)集、匯(huì)聚與分享以及(jí)微網內的儲能或用電(diàn)消納形成“局域網”。大電網在(zài)傳輸效率等方麵(miàn)仍然具有無(wú)法比擬的優勢,將(jiāng)來仍然(rán)是能源(yuán)互聯網中的“主幹網”。雖然電能源(yuán)僅僅是能源的一種,但電能在能源傳輸效率等方麵具有無法比擬的優勢,未來能源基礎設施在(zài)傳輸方麵的主(zhǔ)體必然還是電網(wǎng),因此未來能源互聯網基本(běn)上(shàng)是互聯網式的電網。能(néng)源互聯網把一個集中式的、單向的電網(wǎng),轉(zhuǎn)變成(chéng)和更多的消(xiāo)費者互動的電(diàn)網(wǎng)。
事實上,美(měi)國和歐洲早就(jiù)有能源(yuán)互聯網的研(yán)究計劃。2008年美國就在北卡州立大學建立了研究中(zhōng)心,希望將電力電子技術和信息技術引入電力係統,在未(wèi)來配(pèi)電(diàn)網(wǎng)層麵實現(xiàn)能源互(hù)聯網(wǎng)理念。效仿網絡技術的核心(xīn)路由器,他們提出了能源路由(yóu)器(qì)的(de)概念,並且(qiě)進行了原型(xíng)實現,利用(yòng)電力電(diàn)子技術實現對變(biàn)壓(yā)器(qì)的控製,路由器之(zhī)間利用通信(xìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)等交互。德國在2008年也提出了(le)E-Energy理念(niàn)和能源互聯網計劃。
2015年3月(yuè)2日,國際(jì)標(biāo)準(zhǔn)化(huà)組織ISO/IEC正式發布文件,由天地互連(lián)主(zhǔ)導的(de)IEEE1888標準(zhǔn)通(tōng)過ISO/IEC最後一輪投票(piào),成為全球(qiú)能源互聯(lián)網產業首個ISO/IEC國際標準。
IEEE1888標準(zhǔn)(或稱IEEE 1888協議),正式(shì)名稱為泛在(zài)綠色社區(qū)控製網絡協議(IEEE 1888-2011-IEEE Standard for Ubiquitous Green Community Control Network Protocol ),是(shì)利用(yòng)互聯網(wǎng)技術(支持(chí)IPv6,兼容IPv4)使(shǐ)所有傳感數據和控製數據(jù)進行自由傳(chuán)輸(shū)與交互的應用層麵的通信協議(yì)。IEEE 1888標準的正式名稱是“IEEE 1888-2011-IEEE Standard for Ubiquitous Green Community Control Network Protocol, 泛(fàn)在綠(lǜ)色社區控製網絡協(xié)議(yì)”,可(kě)廣(guǎng)泛應用於智慧能源係統(tǒng),包括下一(yī)代電力管理係統(tǒng),樓宇能源(yuán)係統、設備(bèi)設施管理係統等領域的通信(xìn),特別在工業、建築、園(yuán)區等領域的能源管理方(fāng)麵(miàn),具有(yǒu)天然的(de)優勢。
或許(xǔ)20年後,互聯網將像衝擊傳統商業一(yī)樣(yàng),對傳統(tǒng)能源行(háng)業重新洗牌,出現全新的能源生產和消費的產(chǎn)業組織模式(shì)——互聯網能源
互(hù)聯網能源是從客戶的角度出發構建的能源生產(chǎn)消費模式,是去壟斷,去中心化的“無(wú)中心網絡(luò)”
傳統能(néng)源體係裏(lǐ),自(zì)家屋頂(dǐng)太陽(yáng)能發的(de)電用不(bú)完隻能賣給電網(wǎng),未來(lái)互聯網能(néng)源(yuán)中則可能跳過中間(jiān)環節,直接交易(yì)