载入中...
时 间 记 忆
载入中...
最 新 评 论
载入中...
专 题 分 类
载入中...
最 新 日 志
载入中...
最 新 留 言
载入中...
搜 索
用 户 登 录
载入中...
友 情 连 接
博 客 信 息
载入中...


 
 
载入中...
   
 
 
分层分级发展能源互联网
[ 14:09:22 | By: PKnews ]
 

清华大学信息技术研究院研究员 曹军威

  从全球范围看,以电为中心的能源开发利用格局正在加快形成,并成为全球能源发展的战略方向,今后的能源变革将围绕更清洁更经济的发电、更安全更高效的配置电能、更便捷更可靠的用电展开。电力的广泛应用,必须依靠电网来实现。因此未来能源互联网基本上是互联网式的电网。  

  我国面临能源供给、消费、技术乃至体制革命,必须加强国际合作,实现开放条件下的能源安全。国际上掀起了第三次工业革命的热潮,而能源互联网被认为是第三次工业革命的重要标志。

  虽然能源形式多种多样,电能仅仅是能源的一种,但电能在能源传输效率等方面具有无法比拟的优势,电能占终端能源消费的比重也在持续提升。从全球范围看,以电为中心的能源开发利用格局正在加快形成,并成为全球能源发展的战略方向,今后的能源变革将围绕更清洁更经济的发电、更安全更高效的配置电能、更便捷更可靠的用电展开。电力的广泛应用,必须依靠电网来实现。因此未来能源互联网基本上是互联网式的电网。

  从清华大学前校长高景德院士上世纪80年代提出“CCCP”概念(现代电力系统是计算机、通信、控制与电力系统以及电力电子技术的深度融合),到90年代韩英铎院士提出现代电力系统三项前沿课题(柔性输电技术、智能控制、基于GPS的动态安全分析与监测系统),再到近年来智能电网强调信息流与能量流的结合,无不突出信息技术与现代电网的紧密结合。能源互联网是互联网技术、可再生能源技术与现代电力系统的结合,是信息技术与能源电力技术融合发展的必然趋势。

  我们认为,能源互联网是以互联网思维和理念来变革能源基础设施。如果说电网智能化还是在传统电网架构上通过信息化和智能化的手段,解决设备利用率、安全可靠性、电能质量以及可再生能源接入等问题,能源互联网的根本不同在于采用互联网理念、方法和技术实现能源基础设施架构本身的重大变革,使得能量的开放互联与交换分享可以跟互联网信息分享一样便捷。能源互联网区别于传统能源基础设施的本质特征包括:

  开放。互联网实现信息的随时随地接入与获取,主要取决于开放式的体系结构。能源互联网要实现开放性,需要可再生能源、储能以及用能装置的“即插即用”。能源互联网的发展要借鉴互联网的发展方式,走标准先行、应用驱动、进一步带动产业和市场发展的道路。

  互联。互联网中局域网与广域网的本质不同在于广域网必须解决规模化开放互联的问题,这就需要简洁易行的标准协议作为基础。能源局域网内部可以进行多种能源形式的转换,可以进行风光储用的协调,但广域互联必须是建立在局域消纳的基础之上,形成简捷高效的能量交换方式,才可能实现大规模互联,而互联的广泛性最终会带来资源配置的广泛性。

  对等。同传统电网自顶向下的树状结构相比,能源互联网的形成是自下而上能量自治单元之间的对等互联。任意单元之间的连接是逻辑上的,真正连接必须建立在分散交换和路由的基础之上,优势在于连接是动态互为备用的,在保证冗余和可靠性的同时不降低系统的利用率。

  分享。分布、分散与分享也是能源互联网的主要特征。能源互联网借鉴互联网应用中社交网络的信息分享机制,其中的能量交换与路由也都是就近实时动态进行的,以分散式的局部最优实现全局能量管理的调度优化。能源互联网是为了适应分布式可再生能源的接入、对集中式电网的有益补充,符合电网发展集中与分布相结合的大趋势。

  同时,能量与信息的互联、传输与交换还是有本质的不同,能源互联网的发展受到技术、管理、市场、体制等多方面因素的影响,应该在开放架构的基础上,走分层分级发展的道路。我们需要在微电网、配电网层面形成局域消纳和广域互联,进而在地区、国家乃至洲际形成主干互联,多层级协调发展、紧密衔接,构成广泛覆盖的电力资源配置体系。

  能源局域网。对应目前电网架构中的用户侧,如在微网或智能小区的内部,实现多种能源形式的转化和分享。例如杰里米·里夫金在《第三次工业革命》一书中提到“在即将到来的时代,我们将需要创建一个能源互联网,让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源则可以与他人分享,就像我们现在在网络上分享信息一样”。用户侧细粒度的能量灵活汇聚与分享目前离在技术上达到经济可行还有一定距离。

  能源广域网。对应目前电网架构中的配电层,在微网或者分布式能源等基础之上实现开放对等的能量交换与路由。与美国未来可再生电力能源传输与管理系统FREEDM项目类似,在配网层面上实现可再生能源接入、储能以及负荷的“即插即用”。面对分布式可再生能源大规模接入的挑战,微网灵活但存在供电不稳定等问题,目前大电网稳定但无法适应灵活接入和动态调度,能源广域网可以起到衔接和补充的作用,应该大力发展。

  能源主干网。对应目前电网架构中的输电层,把传统大电网逐渐改造成一个互联网式的电网。互联网中的主干网一般指广域网中支持远距离联接的一组路径。同样,在能量局域消纳和广域互联的基础上,由于资源与负荷中心的不同,支撑远距离能量传输与交换的能源主干网也不可或缺。随着特高压以及柔性交直流输电技术的发展,为适应可再生能源的大规模接入,适应供用电关系灵活转换,能源主干网应该规划科学、结构合理、安全可靠、运行灵活,具有强大的资源配置能力的同时保证设备的高效利用,应该逐步推进。

  全球能源互联网。今年7月,电气与电子工程师学会电力与能源协会2014年会在美国华盛顿特区举行,国家电网公司提出全球能源互联网的构想。信息可以实现国际乃至洲际互联,能源互联网也可以实现全球联网。由于互联的电网分属于不同的地区、国家和运营商,对能源互联网的开放性和标准化的要求比较高。所以,虽然全球能源互联网构想的实现还很大程度上受到国际能源安全与合作体系发展变化等多方面因素的影响,但可以作为具有可行性的远景目标。

  总之,能源互联网的发展和建设是个复杂的系统工程,需要从系统架构、技术研发、标准制定、政策设计等多个方面和环节入手,其方式应当是走分层分级、从小规模到大范围,从简单到复杂,从实验到示范,再到成熟推广的道路。

 
……………………………………………………………………………………………………………………
发表评论:
载入中...
不良信息举报中心 网络110报警服务 实名制认证