能源互联网技术形态与关键技术李枢棽

李枢棽

(国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012)

摘要：随着我国高新技术的不断发展，互联网技术与能源应用相结合，诞生了新兴的能源互联网技术。互联网技术的飞速发展以及可再生能源的利用让能源互联网的构建成为可能，能源互联网能够实现对清洁能源、可再生能源的利用，保证国家走在可持续发展的道路上。在新的时代，对能源互联网进行研究是十分必要的，它能够让清洁能源、可再生能源成为主流，改变目前我国的能源结构，提升我国环保水平。

关键词：能源互联网；技术形态；关键技术

引言

随着能源的逐渐减少，研究与利用可再生能源成为了目前社会各界关注的焦点。能源互联网能够融合可再生能源，同时兼具互联网所具有的特征，让对能源的应用从以化石燃料为主向清洁能源、可再生能源转变，能源互联网可以实现能源结构的改变并且提升各类能源的利用率。

1能源互联网的含义

能源互联网是一个综合性较强的网络平台，它自身能够对各类信息进行处理，同时可以对自身安全进行维护与建设。在使用能源互联网的过程中，热网、燃气网以及电网都会产生大量的数据信息，能源互联网需要通过对各个能源网络的运行状态进行监控，并且对数据信息进行采集，继而通过大数据以及云计算对这些数据信息进行处理，了解各项能源使用的具体情况以及交易情况。能源互联网能够对各类能源进行协调管理，并以此为依据对各个能源产业的具体情况进行及时的了解，从网络上保证各个能源产业的安全运营，并且让各个能源产业在运营过程中能够获得足够多的经济利益，让社会各个领域都能够享受到能源供应，也为能源互联网的发展提供了保障。能源互联网由多种技术构成，例如系统规划分析技术、互联网信息技术以及可再生能源发电技术等，继而融合了热网、电网等可再生能源网络，形成了目前能够对能源进行利用与共享的网络。电网在其中占据主导地位，能源消费者、能源供应商以及网络运营商共同构成运营模式对于能源互联网而言是最为合理的运营模式。网络对任何行业的影响都是巨大的，能源行业受到网络影响也会产生出众多新型经营模式，这些模式也是能源互联网体系架构的重要组成部分。

2能源互联网的特点

能源互联网的特点主要有六个方面，主要包括：①可再生能源高渗透率，并由此带来非线性随机性；②分布式互联，多源大数据；③需求侧高度参与；④多种能源灵活转换；⑤高度开放性；⑥自愈能力强等。能源互联网中将接入大量的分布式可再生能源发电系统，能量供给主要是清洁的可再生能源。国际社会对未来能源发展的预期普遍认为可再生能源将成为重要的能源支撑。

3能源互联网的发展历程

3.1发展能源互联网的机遇

目前传统化石能源在能源供给方面依然占比较大，进一步提高传统化石能源的利用效率不仅面临成本高、创新难度大等挑战，而且不能从根本上解决化石能源枯竭和生态环境破坏的问题。面对世界能源供应、能源转换、存储等问题，需要通过技术创新、模式创新、清洁能源替代等方式解决。发展能源互联网是加快解决能源问题的必然方向与根本出路。信息通信技术与先进电力技术的融合推动了能源互联网的发展。电力系统是能量实时平衡的复杂非线性系统，先进的信息通信技术是系统安全、可靠、经济运行的重要保障。在电网发展初期，电力系统规模小，运行方式简单，信息通信技术刚刚起步，靠经验预测未来用电负荷变化。随着能源生产方式与消纳方式的改变，电网的结构也在发生着变化，同时面对负荷的持续增长、能源利用率瓶颈以及用户对电能质量的高标准要求，电网结构向着智能化、有效利用及灵活、智能控制特点的现代电力系统转变。

3.2发展能源互联网的挑战

1）提高可再生能源的可控性，保障能源安全稳定供应。风能、太阳能等可再生能源发电与天气变化密切相关，与传统的煤炭、石油、天然气发电相比，具有很大的波动性和不确定性。2）降低清洁能源发电成本，实现能源可持续发展。世界水能、太阳能、风能等清洁能源资源丰富，是未来能源发展的战略方向，但目前开发规模较小，经济性不够，成本较高。同时，可再生能源发电和输电设备的利用小时数偏低，间接提高了开发利用成本。

4能源互联网的技术要素和技术形态

4.1能源互联网的技术要素

能源互联网的基本技术要素包括能源产生、能源应用、能源存储、能源再生、能源循环、能源控制六个方面。能源产生主要是依靠三个环节：①发电厂；②风力发电设备；③发电设备，这三个环节的发电是整个能源互联网电能的主要来源。能源应用包括能源互联网中的写字楼、普通公寓、医院等，在日常生产生活，电能的消耗不可避免，相关电能消耗对象是能源互联网服务的主要目标。能源储存在能源互联网中的主要作用是对多余的电能进行临时存储，用于日后应用或者应急应用，该环节可以提升电能的使用效率。能源再生的主要环节是智能写字楼、智能医院，该能源互联网中只有两个再生环节，再生能力较差，在大型的能源互联网中，通常会有更多的再生环节，更好的实现能源平衡。

4.2能源互联网的技术形态

能源互联网的技术形态包括循环形态、补充形态和智能形态。这三种形态并不是单独存在的，而是共生共存的。循环形态是指能源在能源互联网中往往经历产生、应用、再生三个步骤，是被循环利用的，这一技术形态也是能源互联网的独有技术形态。补充形态是指能源互联网中的各个环节、对象的能源消耗、再生往往不可能达到完全的平衡，因此在该循环中，总是在进行不断的能源补充，因此要通过电能储存设备和发电厂随时进行补充。智能形态是指整个能源互联网和其相关环节、对象均具备一定的智能性，使各自的工作和总体工作能够在智能技术的控制下进行，提升效率、降低消耗。

5能源互联网的技术实现路径

5.1能源微网

能源微网由多个自成系统的底层单元组成，包括能量管理设备、分布式可再生能源装置、储能装置、变流装置、能量变换装置和负载等。基于某个区域的新能源资源建立起来的区域能源微网系统，可以是单一的微电网系统，也可能是包含了电、热、冷、气等多种终端能量形式的热电微网系统。微电网的主要设备是用户侧的分布式微型发电、分布式小规模储能、智能负荷管理和电力配售、智能能量管控和系统能效优化系统，智能能量管控系统是微电网的核心设备，主要功能包括分布式能源控制、用户侧负荷管理、分布式储能控制和继电保护等。能源微网必须配备足够的储能系统，对多种类电源、热源、储能和多形式负荷的优化组合，实现设备和系统高效、经济、安全地运行。合理地设计匹配不同用户能源需求的多能互补系统是实现系统与用户间能量匹配的首要环节和基础，包括能源组合、结构设计、容量配比、储能比例等几部分。在能源组合上，充分考虑不同能源的时空分布特性，构成合理优化组合形式。在结构设计和容量配比上，利用各种能源转换关系，充分考虑负荷类型、用户经济、环境需求以及用户时空分布特性，尽量在结构上提高能源转换效率。在储能比例上，基于供能特征、负荷匹配、峰谷差异、并网方式、造价收益等，合理配置容量，优化选择方式，实现收益最大化。

5.2储能技术

储能技术中电储能是其中重要的表现形式之一，它具有双向功率调节的能力和灵活应变的属性，能够加强系统对于分散的可再生能源的回收。在电力系统的使用中，储能系统主要表现在功率的等级和作用等方面，这一系统的工作时间与传统的电力系统中即发即用的性质是不一样的，储能技术的使用将改变传统的电力系统的工作模式，在能源的领域也是一次重大的改革。

结语

能源互联网主要覆盖能源生产、制造业、服务业，与我国绿色低碳发展，提升服务产业水平等产业政策十分贴合，是未来我国新经济的重要代表。

参考文献:

[1]田世明.能源互联网技术形态与关键技术[J].，2015.

[2]马钊.能源互联网概念、关键技术及发展模式探索[J].2015.