能源互聯(lián)網(wǎng)核心技術有待突破

　　能源互聯(lián)網(wǎng)是第三次工業(yè)革命的重要支柱，是將先進的互聯(lián)網(wǎng)技術應用到能源領域，從而實現(xiàn)能源分布式供應的一種有效模式。能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征為可再生、分布式、聯(lián)起來、開放性和融進去。近年來，各國都在積極推進能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略，中國也試驗性地提出了“智能能源網(wǎng)”，其使用預計使我國能源效率提升將在15%以上。

　　信息通信技術是能源互聯(lián)網(wǎng)載體，在互聯(lián)網(wǎng)概念引導下，能源基礎設施領域?qū)a(chǎn)生深刻變革。能源互聯(lián)網(wǎng)和智能化應用廣泛，但在能源互聯(lián)網(wǎng)“廣域網(wǎng)”實現(xiàn)之前，垂直應用領域的“局域網(wǎng)”是主要應用場景。

　　以互聯(lián)網(wǎng)理念構(gòu)建能源網(wǎng)絡

　　能源互聯(lián)網(wǎng)是采用分布式能源收集系統(tǒng)，充分收集分散的可再生能源，再通過存儲技術將間歇式能源存儲，利用互聯(lián)網(wǎng)和智能終端技術，使能量和信息能夠雙向流動的智能能源網(wǎng)絡，實現(xiàn)能源在全網(wǎng)絡內(nèi)的分配、交換和共享。能源互聯(lián)網(wǎng)把集中式、單向、生產(chǎn)者控制的能源系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成大量分布式輔助、較少集中式以及更多消費者互動的能源網(wǎng)絡。

　　類似于信息互聯(lián)網(wǎng)的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)架構(gòu)，能源互聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)理念構(gòu)建新型信息能源“廣域網(wǎng)”，其中包括大電網(wǎng)的“主干網(wǎng)”和微網(wǎng)的“局域網(wǎng)”，雙向按需傳輸以及動態(tài)平衡使用。

　　“微網(wǎng)”是能源互聯(lián)網(wǎng)的基本組成元素，通過新能源發(fā)電、微能源收集、匯聚與分享以及微網(wǎng)內(nèi)的儲能或用電消納形成“局域網(wǎng)”。大電網(wǎng)在傳輸效率等方面仍然具有無法比擬的優(yōu)勢，將來仍然是能源互聯(lián)網(wǎng)中的“主干網(wǎng)”。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)通過儲能技術、能源收集技術及智能控制技術將有效解決可再生能源供應不持續(xù)、品質(zhì)不穩(wěn)定和難以接入電力主干網(wǎng)等問題，讓可再生能源逐步成為主要能源，以減少污染物排放。能源互聯(lián)網(wǎng)一旦實現(xiàn)，人類將獲得充足的能源供應，信息技術、智能控制技術、能源收集技術、儲能技術、動力技術等相關技術也將飛速發(fā)展，新能源、動力設備、智能產(chǎn)品、生產(chǎn)設備、新材料等領域?qū)⒉粩嗳〉眯逻M展。

　　盡管國家電網(wǎng)公司已提出構(gòu)建“以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術，構(gòu)建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的自主創(chuàng)新、國際領先的堅強智能電網(wǎng)”，但堅強智能電網(wǎng)只是現(xiàn)有電網(wǎng)架構(gòu)上通過信息化和智能化手段，解決設備利用率，安全可靠性、供電質(zhì)量、新能源接入等基本問題;而能源互聯(lián)網(wǎng)的不同在于采用互聯(lián)網(wǎng)理念、方法和技術實現(xiàn)能源基礎設施架構(gòu)本身的重大變革，構(gòu)建新型的信息能源融合網(wǎng)絡。我們認為，能源和信息技術的融合將從根本上改變能源的生產(chǎn)和利用方式，從而形成能源供應向分散生產(chǎn)和網(wǎng)絡共享的方式轉(zhuǎn)變的大趨勢。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)具有可再生、分布式、聯(lián)起來、開放性以及融進去特征。

　　可再生能源是能源互聯(lián)網(wǎng)的主要能量供應來源。可再生能源發(fā)電具有間歇性和波動性的特征，其大規(guī)模接入會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生沖擊，從而促使傳統(tǒng)的能源網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型為能源互聯(lián)網(wǎng)。由于可再生能源的分散特性，為了最大效率地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(wǎng)絡，這些能源網(wǎng)絡單個規(guī)模小、分布范圍廣，每個微型能源網(wǎng)絡構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)的一個節(jié)點。

　　大范圍分布式的微型能源網(wǎng)絡并不能全部保證自給自足，需要聯(lián)網(wǎng)進行能量交換才能平衡能量的供給與需求。能源互聯(lián)網(wǎng)將分布式發(fā)電裝置儲能裝置和負載組成的微型能源網(wǎng)絡互聯(lián)起來，而傳統(tǒng)電網(wǎng)更關注如何將這些要素接進來。

　　能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎設施建設不能完全摒棄已有的傳統(tǒng)電網(wǎng)。特別是傳統(tǒng)電網(wǎng)中已有的骨干網(wǎng)絡投資大，在能源互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)中，應該考慮對傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎網(wǎng)絡設施進行改造，并將微型能源網(wǎng)絡融入到改造后的大電網(wǎng)中，形成新型的大范圍分布式能源共享互聯(lián)網(wǎng)絡。

　　各國積極推進

　　美國最早提出了能源互聯(lián)網(wǎng)概念。2008年，美國國家科學基金NSF在北卡州立大學建立了未來可再生電力能源傳輸與管理系統(tǒng)The Future Renewable Electric Delivery and Management system, FREEDM，提出能源互聯(lián)網(wǎng)概念，希望將電力電子技術和信息技術引入電力系統(tǒng)，在未來配電網(wǎng)層面實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)理念。

　　2011年2月，美國能源部發(fā)起Sunshot計劃，擬在2020年前將太陽能光伏系統(tǒng)總成本降低75%，達到6美分/kWh。Sunshot計劃若成功實現(xiàn)將使能源互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)成本極大降低。

　　歐洲等國也在能源互聯(lián)網(wǎng)領域積極探索。從2000年起，歐盟就開始大規(guī)模推進碳減排計劃和政策，加速未來新經(jīng)濟和能源模式朝可再生能源的循環(huán)清潔模式轉(zhuǎn)換。歐洲各國制定了目標和基準，形成了主流的第三次工業(yè)革命。2011年，歐盟發(fā)布“能源基礎設備”戰(zhàn)略報告，提出將歐盟各個國家的電網(wǎng)、氣網(wǎng)等能源網(wǎng)絡連起來，建成跨歐洲的能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想。英國政府也積極對以能源互聯(lián)網(wǎng)為核心的第三次工業(yè)革命進行政策支持，將能源互聯(lián)網(wǎng)落實到電動汽車和電網(wǎng)基礎設備等建設項目上。

　　德國通過信息化積極構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)。2008年，德國聯(lián)邦經(jīng)濟技術部與環(huán)境部在智能電網(wǎng)基礎上推出為期4年的技術創(chuàng)新促進計劃E-Energy，提出打造新型能源網(wǎng)絡，實現(xiàn)綜合數(shù)字化互聯(lián)以及計算機控制和監(jiān)測的目標。2011年8月，德國第六能源研究計劃決定2011-2014年撥款34億歐元，重點資助與能源互聯(lián)網(wǎng)相關的關鍵技術，包括可再生能源、能源效率、能源儲存系統(tǒng)、電網(wǎng)技術以及可再生能源在能源供應中的整合等。

　　我國也試驗性地推出了智能能源網(wǎng)，通過將不同能源品種網(wǎng)絡有機整合，形成跨能源品種的能源生產(chǎn)、流通交易、消費網(wǎng)絡。據(jù)測算，智能能源網(wǎng)將使我國能源效率提高15%以上。國家電網(wǎng)在《特高壓交直流電網(wǎng)》中指出，特高壓電網(wǎng)不僅是傳統(tǒng)意義上的電能輸送載體，還能與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能移動終端等相融合，成為我國未來的能源互聯(lián)網(wǎng)平臺。

　　近年來，新奧集團提出泛能網(wǎng)概念，利用智能協(xié)同技術，將能源網(wǎng)、物質(zhì)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)耦合形成“能源互聯(lián)網(wǎng)”。泛能網(wǎng)由基礎能源網(wǎng)、傳感控制網(wǎng)和智慧互聯(lián)網(wǎng)組成，將燃氣分布式能源、淺層地水源熱能、太陽能、風能、工業(yè)余能、溫差能等各種新能源高效集成形成泛能站，按照終端用戶的需求將區(qū)域多種類的可再生能源和化石能源高效轉(zhuǎn)換為冷、熱、電等不同種類和品位的適用能量，形成清潔能源循環(huán)生產(chǎn)、多種能源有序配置的能源網(wǎng)。

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