能源互聯(lián)網(wǎng)的結構和運行

　　

　　基礎能源互聯(lián)網(wǎng)。分布在終端用戶側的智能微網(wǎng)將成為供能系統(tǒng)的底層基本結構。這些能源微網(wǎng)或大或小，構建在工業(yè)園區(qū)、住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)甚至城區(qū)范圍內(nèi)，以天然氣分布式能源站等既能穩(wěn)定輸出能源，又可調(diào)節(jié)的能源設施為基礎，結合儲能和其他調(diào)峰系統(tǒng)，充分融合當?shù)靥�陽能、小風電、熱泵、工廠余熱余壓等資源，滿足區(qū)域內(nèi)熱電冷和天然氣等能源需求。這個微網(wǎng)的范圍界定一般取決于區(qū)域的配電等級（一般在110 kV及以下）以及鋪設供冷、熱或蒸汽管網(wǎng)的經(jīng)濟范圍。在微網(wǎng)之內(nèi)的用戶，既是能源消費者，也可以是能源生產(chǎn)者或調(diào)節(jié)者，比如屋頂光伏余電上網(wǎng)、余熱余壓利用、利用備用設施或容量為微網(wǎng)提供共享服務、利用夜間充電而白天不用的電動汽車向電網(wǎng)反送電為電網(wǎng)調(diào)峰等。智能配能網(wǎng)在保證區(qū)域各種能源平衡的同時，通過安裝在用戶端和系統(tǒng)內(nèi)各種能源設施的計量、統(tǒng)計和監(jiān)測設備，以及相關信息收集和統(tǒng)計系統(tǒng)，對分布于微網(wǎng)內(nèi)部及個體終端的產(chǎn)能、外來能源輸入、用能、備用容量、儲能系統(tǒng)、能源交易、經(jīng)濟運行和環(huán)保情況等重要信息進行實時監(jiān)控，再通過互聯(lián)網(wǎng)將信息轉給控制中心，結合大數(shù)據(jù)、云計算等技術實現(xiàn)對產(chǎn)能和負荷的精準預測，并把最優(yōu)化配置指令通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸給各個組成部分。

　　

　　更高層級的能源互聯(lián)網(wǎng)。同一地區(qū)以多個能源微網(wǎng)為基礎，結合外供能源系統(tǒng)、區(qū)域能源配送系統(tǒng)、未包含在微網(wǎng)之內(nèi)的若干產(chǎn)能、終端用戶及備用和調(diào)節(jié)設施，構成更高層次的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)。這個區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的范圍界定一般取決于區(qū)域行政、商業(yè)和工業(yè)的規(guī)劃配置、輸配電網(wǎng)的配電等級（一般在220 kV及以下）及其他因素。為了實現(xiàn)更大范圍資源和負荷的優(yōu)化配置，還應進一步規(guī)劃和建設省市一級的能源互聯(lián)網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)的思維、理念和技術也可以用于對全國能源系統(tǒng)的優(yōu)化和改造中。只有互聯(lián)網(wǎng)技術才能實現(xiàn)在大區(qū)域及全國范圍內(nèi)的信息互聯(lián)互通，通過大數(shù)據(jù)和云計算等現(xiàn)代技術的支持，才能在大區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)能源結構的平衡優(yōu)化配置。

　　

　　互聯(lián)網(wǎng)化是“一體化和智能化”的基礎

　　

　　無論哪一個層次的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，都需要一個最優(yōu)化的結構和高智能的控制系統(tǒng)，我們曾在智慧能源系統(tǒng)的理念中提出了能源“一體化、結構最優(yōu)化和智能化”，事實上沒有互聯(lián)網(wǎng)，不可能實現(xiàn)“結構最優(yōu)化和智能化”。因此以上的“三化”還需要加上一個“互聯(lián)網(wǎng)化”。

　　

　　能源互聯(lián)網(wǎng)將與電網(wǎng)、大型發(fā)電和可再生能源形成互補的運行體系。智能微網(wǎng)將首先盡可能多地配置可再生能源（屋頂光伏、地源、江水源、污水源熱泵等），通過天然氣分布式能源、儲能和調(diào)峰系統(tǒng)以及用戶的互動，盡可能實現(xiàn)自我能源平衡，力爭做到不僅不對大電網(wǎng)造成過重負擔，還可以為大電網(wǎng)提供調(diào)峰和安全保障方面的貢獻。種情況可提高可再生能源比例，有利于能源結構的轉型。

　　

　　智能輸電網(wǎng)將大電廠（火電廠、風電場、水電站、抽水蓄能電站等）與區(qū)域和基礎能源互聯(lián)網(wǎng)連接。通過智能化調(diào)控，在保障電力安全、實現(xiàn)電力平衡的前提下，可接納更多大規(guī)模生產(chǎn)的風電、太陽能等可再生能源，在更高層面上實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化配置。

　　

　　能源互聯(lián)網(wǎng)的特點。能源互聯(lián)網(wǎng)將具有互聯(lián)網(wǎng)的開放、平等、互動、共享的精神。

　　

　　開放。電網(wǎng)、熱網(wǎng)和天然氣網(wǎng)更加開放，終端分布式能源、可再生能源、儲能等的接入不再受到限制，微電網(wǎng)的底層構架大大降低了終端不穩(wěn)定電源對大電網(wǎng)的影響，智能電網(wǎng)的發(fā)展大大提高了大電網(wǎng)對可再生能源的消納能力，從而使得大電網(wǎng)在技術上具備全面放開的條件。天然氣網(wǎng)的開放和通過能源互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)籌調(diào)節(jié)，將更有效地提高天然氣的使用效率，平抑峰谷差，降低用戶的用氣成本。熱網(wǎng)的開放將使企業(yè)的余熱被有效利用，通過互補降低用熱成本。

　　

　　平等。傳統(tǒng)能源體系是自上而下單相流動的等級結構，而能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)能源可以多向流動，呈現(xiàn)出扁平化的結構。在能源及互聯(lián)網(wǎng)先進技術的支持下，終端微網(wǎng)或個體既是消費者，也可能為整個體系做出貢獻，能源市場的參與度及話語權大大提高，終端消費者的能源利益將受到前所未有的重視，并延伸出新型能源服務等巨大的商業(yè)藍海。

　　

　　互動。一方面，能源互聯(lián)網(wǎng)中的微電網(wǎng)、區(qū)域配電網(wǎng)、智能輸電網(wǎng)等不同級別的電網(wǎng)之間，負荷預測、電源、備用容量、儲能設備等重要信息通過互聯(lián)網(wǎng)相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)各級電網(wǎng)內(nèi)部的供需平衡，達到系統(tǒng)配置最優(yōu)。另一方面，與傳統(tǒng)電網(wǎng)不同，互聯(lián)網(wǎng)使得信息更為透明和即時，終端用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)直觀清晰地了解系統(tǒng)運行狀態(tài)、市場電價信息、自身用電狀況等，從而方便地參與到能源市場，比如購電、提出個性化的用能要求、購買增值服務、反饋用能體驗等；在供熱和供天然氣方面用戶得到的好處也將與供電方面類似。就如滴滴打車通過互聯(lián)網(wǎng)提供了一個將用戶和司機聯(lián)系起來的平臺一樣，能源互聯(lián)網(wǎng)也將通過電力交易平臺等各種互動平臺將消費終端與能源生產(chǎn)者聯(lián)系起來。

　　

　　共享。當前火爆的用車市場是共享經(jīng)濟極好的例子，通過Uber、滴滴打車、易到用車、PP租車等互聯(lián)網(wǎng)平臺，打破原有的信息不對稱，使得各類用車需求都能得到滿足；這種共享經(jīng)濟，可以在不增加汽車總量的條件下，通過將閑置的汽車（包括私家車）調(diào)動起來，使得更多人的需要得到更好的滿足。通過互聯(lián)網(wǎng)技術，能源互聯(lián)網(wǎng)也可以實現(xiàn)負荷預測、備用容量、儲能系統(tǒng)等信息及設備的共享，通過信息流和能源流的多向流動，促進能源高效利用和系統(tǒng)資源的優(yōu)化配置。舉例來說，當前條件下，為了保障生產(chǎn)的持續(xù)性，幾乎每個工廠都有不同規(guī)模的柴油機備用、熱力鍋爐備用、從電力或熱力公司購買的電力或熱力的備用容量，備用容量往往占實際用能的20-50%，這些設備絕大部分時間處于閑置狀態(tài)；如果通過能源互聯(lián)網(wǎng)建造集中的備用系統(tǒng)，或?qū)⒏髯缘膫溆萌萘抗蚕�，就可以大大減少備用容量的需求量和閑置率；更進一步，工廠的備用容量應該與區(qū)域電網(wǎng)的備用容量互通共享，從而減少區(qū)域電網(wǎng)對備用容量的需求量。

　　（作者供職于北京恩耐特分布能源技術有限公司）

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