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能源互联网将实现信息与能源深度融合!

能源互联网将实现信息与能源深度融合

建材网 从2014年下半年开始,“能源互联网”就开始频繁地出现在各大论坛,也成为人们关注的话题。今年两会期间,国务院总理李克强在政府工作报告中提出的“互联网+”,越来越多的人开始思考如何采用互联网思维促进传统产业的转型
从2014年下半年开始,“能源互联网”就开始频繁地出现在各大论坛,也成为人们关注的话题。今年两会期间,国务院总理李克强在政府工作报告中提出的“互联网+”,越来越多的人开始思考如何采用互联网思维促进传统产业的转型,当互联网遇上能源会有怎样的效果呢?处在风口浪尖上的“能源互联网”到底是个什么概念?具有哪些特征?她的功能定位是什么?带着这些疑问,本刊专访了国网能源研究院首席专家冯庆东博士,他从当前的能源发展形势出发,对能源互联网的基本概念、研究进展及其与智能电网的关系等做了严谨的阐述。

        《电器工业》:请您谈谈能源互联网基本概念及其架构。

        冯庆东:对于能源互联网,不同角度有不同的理解和认知,目前还没有一个统一严格的定义,讨论过程中也有一些争论,这是正常的,但是,我这里需要提醒的是:概念是对事物本质属性的描述,下定义时不要忘了被定义对象的本质属性。我相信,随着研究的不断深入,人们对能源互联网的认知会越来越清晰。另外,能源互联网也是一个不断发展的事物,能源互联网的概念也会在未来的发展过程中不断的丰富与完善。

        我们对能源互联网的理解是:能源互联网是以互联网技术为手段,以电力系统为基础,以接纳可再生能源为主,采用先进信息通信技术(ICT),通过需求侧的各种能量管理系统(EMS)及分布式能源设备实施广域优化协调控制,实现冷、热、气、水、电等多种能源互补,提高用能效率的智能能源管控系统。

        未来的能源互联网将采用分层分布式架构,主要分为主干网、广域网、局域网。能源互联网以分布式能源、微网等能量自治单元为局域网,采用开放对等的信息——分布式自治架构,实现能量的双向、按需传输动态平衡,因此,可以最大限度地适应新能源及可再生能源的接入,提高能源利用效率。

        《电器工业》:从国家能源局近日召开的能源互联网工作会议上获悉,国家能源互联网行动计划即将制定,力争三个月左右完成,最迟年底,同时成立中国能源互联网联盟。据悉,大型发电集团、电网公司、民营互联网企业及研发机构、新能源车企和高校将参与该联盟。对此您有什么看法?这将会对今后的能源发展带来哪些影响?

        冯庆东:能源互联网是一个复杂的系统工程,从本质上说,我们要建设的是一个复杂交互式网络与系统,为了保证能源互联网科学发展,健康发展,需要首先做好规划,做好顶层设计,根据可再生能源渗透率及技术成熟度,选择有代表性的典型示范工程作为切入点,分步实施,总结经验,测试认证。在实施的过程中,推进速度不宜太快,示范工程不宜太多,应注重实效,避免重复投资,重复建设。

        具体来说,能源互联网实施的切入点:主要有“三点四面”。

        三点:以需求侧管理、节能、分布式能源(含微网)为切入点。根据技术的成熟度,目前建议采取能源的全监测、全计量、选择性控制,初步实现电源、电网、负荷的协调。能源互联网需要理性思考,不要过分的炒作概念,建议在全面、深入理解的基础上,明确能源互联网特征与功能定位,实实在在地去解决问题。

        四面:构建国家级能源互联网平台、区域能源互联网平台、省级能源互联网平台、市级能源互联网平台及各种应用与服务平台。

        建设能源互联网应以创新为驱动力,重视基础研究,重视原始创新,建设能源互联网还有许多关键技术有待突破,如传感器、储能、电力电子器件、下一代互联网、下一代通信技术等,需要国家长期投入,开展基础研究,形成具有自主知识产权的技术及产品。工业与信息化部开展了能源互联网发展战略专题研究,提出我国发展能源互联网主要解决能源总量问题、能源结构问题、能源体制问题、工业基础问题等四个问题抓的很准。其中,解决能源总量问题、能源结构问题是重中之重。国家能源局提倡成立能源互联网联盟,有利于在能源互联网基础理论、关键技术、标准、商业模式等方面协同创新。

        大型发电集团、电网公司、民营互联网企业及研发机构、新能源车企和高校积极参与能源互联网联盟,这是好事情,这将会对今后培育能源互联网新兴市场带来积极影响,能源互联网建设是一个长期复杂的系统工程,涉及方方面面,不只是能源行业的事情,建议以开放的心态,调动全社会的资源,采用PPP模式共同参与。以解决用户用能需求侧的问题作为切入点,开展用户负荷特征分析及用户用能行为分析,取得用户的支持,发挥市场机制及价格机制的调节作用,让用户及各参与方在能源互联网运营中获利,能源互联网建设没有用户的参与是不可想象的。能源互联网建设需要市场交易平台,考虑系统调频、直接负荷控制等辅助服务市场交易,要有灵活的电价支撑,缺少电价的支撑,电力市场是开展不起来的。

        《电器工业》:现在有人对到底是“互联网+能源”还是“能源+互联网”有争议,对此您怎么看?

        冯庆东:李克强总理在报告中提出的“互联网+”给了人们无限的想象空间,在实施互联网+的过程中会带来许多机遇与挑战,有兴趣进入能源互联网产业的企业更多需要采用科学的方法,冷静而清醒的思考本企业能够做什么和怎么去做?我们建议实施互联网+首先要解决互联网的通信速度、可靠性、安全性等问题,就网络安全来说主要有以下几点:(1)信息安全研究必须保证实用性;(2)从一最开始就要考虑好如何解决网络安全问题;(3)对组件、产品、服务和解决方案在全生命周期内的安全性进行检查;(4)通过设计保护国家及个人隐私;(5)研究云安全;(6)研究能源生产和消费(APP)中的网络安全;无论是“互联网+能源”还是“能源+互联网”,最终目标都是要实现信息与能源深度融合,这不是强加上去的过程,而是一个顺其自然的过程。

        《电器工业》:请您谈谈能源互联网与智能电网的关系。

        冯庆东:在实现能源转型,提高可再生能源渗透率及能源利用效率的问题上,能源互联网与智能电网异曲同工,殊途同归。但是,能源互联网与智能电网之间又有细微的差别,主要表现在以下几点:

        1)面向的物理实体方面:智能电网面向的物理实体主要是电力系统,而能源互联网面向的物理实体将由电力系统、扩展到天然气网络、输油管网和交通系统;实现与天然气网络、输油管网和交通系统互联,包括与热电联产系统互联。

        2)能量的传输与转化形式方面:在智能电网中,能量只能以电能形式传输和使用;而在能源互联网中,能量可在电能、热能、化学能等多种形式间相互转化;

        3)能源消纳和控制范围方面:智能电网的研究对于分布式发电、储能和可控负荷等分布式设备主要采取局部消纳和控制的方式。能源互联网研究重点将由局部消纳向广域优化及基于CPS的协调控制的方式转变;

        4)网络性质不同:智能电网的信息系统以传统工业控制网络为主体,而在能源互联网中,将以下一代互联网组成的开放式的信息网络为主体,基于CPS及SDN实现能源信息全面监视与精确控制。

        《电器工业》:国内外对于“能源互联网”的研究情况是怎样的?请您谈谈研究的进展。

        冯庆东:(1)美国FREEDM最早提出了面向配电网的能源互联网(EnergyInternet)。美国最早在2008年提出了能源互联网概念。美国国家科学基金(NSF)在北卡州立大学建立了未来可再生电力能源传输与管理系统(FREEDM),提出能源互联网概念,希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统,以分布对等的系统控制与交互,在配电网层面实现能源网开放对等互联。智能分析是通过云计算和大数据来完成的。
        
        (2)欧洲也提出了基于E-Energy的能源互联网(EnergyofInternet)。目标是建立能基本实现自我调控的智能电力系统,最终建成能源互联网。E-Energy计划,更加重视新型可再生能源的使用,以便智能的监测、控制和调节电能。实施了库克斯港等6个示范项目,各有侧重,有典型性和代表性。
        (3)日本数字电网联盟提出了基于“电力路由器”的能源互联网。“数字电网”的构想:数字电网的架构是建立在互联网的基础之上——想法是逐渐把目前的同步电网细分成异步、自主但相互联系的不同大小电网。这些电网把相应的IP地址分配给发电机、电源转换器、风力发电场、存储系统、屋顶太阳能电池以及其他电网基础结构。

        国内研究方面,国家能源局在2010年开展了《中国智能能源体系研究》,提出了中国智能能源体系架构、模型、技术标准、通信协议、实施方案等。主要是以智能电网为核心,以配电网为载体,在终端用能层面,采用EMS、DSM及DR实现智能协同控制技术,在智能配电网基础上将电力、天然气、电动汽车充电站互联,形成“智能能源网”。此外,国防科技大学,清华大学也开展了相关工作。我们期待以开放的心态,调动全社会的资源,借助互联网+及能源互联网平台,采用科学方法,遵循科学规律,以创新为驱动力,以解决用户用能需求侧的问题作为切入点,让能源互联网各参与方在能源互联网的运营中获利,将会促进我国的能源互联网健康发展。
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