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能源互联网的概念及发展趋势

2018-5-3 14:40| 发布者: crystal| 查看: 402| 评论: 0|来自: 分布式能源

       在应对气候变化、解决能源危机背景下,可再生能源逐步替代化石能源成为世界各国能源发展共识,能源系统的结构正在发生根本性变化,伴随以互联网为主要形式的信息通信技术的快速普及和广泛渗透,推动了能源互联网的研究与实践热潮。2016年2月,国家发展改革委等部委发布关于推进“互联网+”智慧能源(能源互联网)发展的指导意见,能源互联网成为推动我国能源革命,促进能源产业升级,形成新经济增长点的重要战略支撑;2017年6月,国家能源局公布了首批55个能源互联网示范项目,能源互联网进入试点示范阶段。

  1. 能源互联网的概念

  2004年,能源互联网概念在《经济学人》杂志上被首次提出,2011年,里夫金在《第三次工业革命》中具象化了能源互联网定义。当前对能源互联网的概念理解尚未达成统一,可以按照缘起和特点分为三类:

  (1)源于互联网发展而来的能源互联网

  主要针对用户侧分布式可再生能源、电动汽车等智能终端大量接入产生的设备即插即用、能量信息双向流动等需求,借鉴互联网开放对等的理念及体系架构,对电网的关键设备、形态架构、运行方式及发展理念等进行深刻变革。

  里夫金提出了人们可分散自由生产可再生能源并共享的能源互联网发展愿景。在互联网发展理念下,能源互联网的核心设备是电力路由器,它起着与信息网中路由器类似的关键作用,多位学者就电力路由器开展了研究。美国北卡罗莱纳州立大学研制了基于电力电子技术和信息技术实现电力流和信息流融合的能源路由器(energyrouter)装置。日本早稻田大学和VPEC公司联合研制了集群电网电力路由器,根据蓄电池的剩余电量改变输出电力的频率。东京大学研发的数字电网电力路由器可根据“IP地址”识别电源及区域电网。美国克莱门森大学Corzine教授则借鉴互联网中传输信息包的方式研制了传输能量包(energypacket)的电路。清华大学信息技术研究院的研究团队认为能源互联网是以大电网为主干网,以微网和分布式能源等能量自治单元为局域网的新型信息能源融合广域网。另外,中国电力科学研究院、国防科技大学等研究团队均基于互联网思维对能源互联网进行了研究。

  (2)源于大电网发展而来的能源互联网

  主要针对电网在配置范围、调控能力、双向互动等方面存在的局限性,利用信息通信技术与能源电力技术的融合,全面提升电网性能,促进清洁能源大规模利用。

  德国联邦经济技术部与环境部提出E-Energy促进计划,基于面向服务体系结构使得电网和信息网深度融合,实现电网从最初大型发电厂统一供电的方式,转变为分布式发电主导的供电方式。刘振亚提出以特高压电网为骨干网架,以输送清洁能源为主导,全球互联泛在的坚强智能电网的全球能源互联网理念。赵俊华等提出了基于信息物理融合系统(cyber-physicalsystem,CPS)的电网、信息网融合的基本理论和方法,讨论了模型的建立、分析和控制等问题。

  (3)源于多种能源综合优化发展而来的能源互联网

  主要强调多种能源之间的相互替代和综合优化,依托信息网络实现多个能源系统之间的高度耦合。

  瑞典联邦理工学院Favre-Perrod等提出了能量集线器(energyhub)的概念,能够实现电能、天然气、热能等多种能源相互转化和存储。董朝阳教授将能源互联网视为电力系统、交通系统、天然气网络和信息网络4个紧密耦合而成的网络。武建东提出了包含水、电、气甚至热力的智能能源网。新奥集团提出由基础能源网、传感控制网和智慧互联网组成的泛能网。

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