能源互聯(lián)網(wǎng)理念與實踐

張源

【摘要】：隨著能源的逐漸減少，研究與利用可再生能源成為了目前社會各界關(guān)注的焦點。能源互聯(lián)網(wǎng)能夠融合可再生能源，同時兼具互聯(lián)網(wǎng)所具有的特征，讓對能源的應(yīng)用從以化石燃料為主向清潔能源、可再生能源轉(zhuǎn)變，能源互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的改變并且提升各類能源的利用率。各國一直受到能源問題的困擾，日益嚴(yán)重的生態(tài)問題與環(huán)境問題對能源的使用提出了更多的要求，能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建符合當(dāng)代的需求，是一項具有實際意義的工程。

【關(guān)鍵詞】：能源互聯(lián)網(wǎng)；理念；實踐

引言

傳統(tǒng)能源系統(tǒng)研究僅局限于電、熱、氣單一能源形式系統(tǒng)內(nèi)部的研究，而對于促進可再生能源消納、有利于能源利用效率提高的能源互聯(lián)網(wǎng)的研究較少。單一能源利用形式，無法充分發(fā)揮各能源綜合利用的優(yōu)勢互補作用，多種能源的綜合統(tǒng)籌應(yīng)用可提高能源消納能力，更大范圍內(nèi)實現(xiàn)能源資源合理優(yōu)化配置。

1、能源互聯(lián)網(wǎng)理念

能源互聯(lián)網(wǎng)的基本內(nèi)涵包含能源、互聯(lián)、網(wǎng)3個方面：①能源強調(diào)多種不同能源形式的耦合，傳統(tǒng)能源與新能源、一次能源與二次能源等的耦合；②互聯(lián)是互聯(lián)網(wǎng)思維在傳統(tǒng)能源行業(yè)的滲透應(yīng)用，使得與互聯(lián)網(wǎng)融合的能源行業(yè)具有平等、開放、對等、互聯(lián)等的特點；③網(wǎng)是能量流與信息流存在的形式，實現(xiàn)各能源主體彼此連接和能源用戶的廣泛參與。能源互聯(lián)網(wǎng)具有開放、互聯(lián)、對等、共享等特點：①開放，能源互聯(lián)網(wǎng)對各分布式能源、分布式儲能設(shè)備等具有開放特性，可實現(xiàn)即插即用功能；②互聯(lián)，能源互聯(lián)網(wǎng)中多種信息具有互聯(lián)互通的特點；③對等，能源互聯(lián)網(wǎng)中能量消費者同時又是能量生產(chǎn)者，同時，系統(tǒng)內(nèi)信息流可實時反應(yīng)整體和局部的狀態(tài)；④共享，能源互聯(lián)網(wǎng)中的信息流是共享的，整個系統(tǒng)可通過信息流來進行能量流的優(yōu)化調(diào)整。

從能量生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換等方面看，能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了能量在狀態(tài)、時間、空間等方面的變化：①形式方面，能源互聯(lián)網(wǎng)可實現(xiàn)電、熱、氣等不同能源形式所組成的電力網(wǎng)、熱力網(wǎng)、天然氣網(wǎng)的相互耦合；②時間方面，能源互聯(lián)網(wǎng)可通過儲能裝置的“削峰填谷”作用，在負(fù)荷低谷時段將電力存儲起來，并在電力負(fù)荷高峰時段加以使用，實現(xiàn)能量在時間尺度上的轉(zhuǎn)移；③空間方面，能源互聯(lián)網(wǎng)可實現(xiàn)區(qū)域級、跨區(qū)級互聯(lián)甚至“全球互聯(lián)”，即能量在空間尺度的轉(zhuǎn)移。

2、能源互聯(lián)網(wǎng)的實踐途徑

2.1建設(shè)實踐體系

雖然已經(jīng)不提倡使用化石燃料，但化石燃料仍舊具有相當(dāng)重要的作用，它是實踐體系中的一部分。實踐體系大體上可分為兩種，第一種為集中式，第二種為分布式，通過這兩種實踐體系實現(xiàn)能源供給，保證各方對能源的使用。各個客戶在消耗能源的同時也能夠產(chǎn)生能源，在這里可以對節(jié)能技術(shù)進行運用，提升能源利用率的同時盡可能減少能源的消耗，同時對能源消耗的剩余能量進行回收；對分布式以及集中式進行運用，將這二者進行結(jié)合，既可以對能源進行生產(chǎn)，也能夠?qū)δ茉催M行補足與回收，保證企業(yè)以及用戶對能源的具體需求，讓各類能源能夠得到有效利用；使用云服務(wù)對各個生產(chǎn)商、供應(yīng)商以及用戶進行管理，并且為之提供多種類型的服務(wù)，保證能源互聯(lián)網(wǎng)的有效應(yīng)用。

2.2完善當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)

在化石燃料中，天然氣是目前使用最為廣泛的，雖然它的燃燒不會產(chǎn)生污染物，但是所產(chǎn)生的二氧化碳會造成溫室效應(yīng)，而且天然氣儲存量也在逐年減少。清潔能源以及可再生能源是當(dāng)代最為提倡使用的能源，它們在使用過程中不會產(chǎn)生污染物或者碳化物，而且價格較為低廉，但是它們的生成存在著一定的不確定性，這對于能源的供應(yīng)會產(chǎn)生影響，因此，能源互聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用過程中需要將二者進行結(jié)合，將這二者的優(yōu)勢進行發(fā)揮，減少使用過程中污染物的排放，將各類資源進行靈活運用，對能源進行補充，減少對化石燃料的使用，對當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)進行完善。

2.3分區(qū)域進行應(yīng)用

我國幅員遼闊，擁有眾多省市，能源互聯(lián)網(wǎng)無法兼顧到我國各個地區(qū)，它需要將我國劃分為各個區(qū)域，在這些區(qū)域中進行應(yīng)用，發(fā)揮出它應(yīng)有的作用。能源互聯(lián)網(wǎng)在其中設(shè)置能源系統(tǒng)，用戶需要對節(jié)能技術(shù)進行使用，減少對化石燃料等不可再生能源的需求，繼而對分布式進行利用，對用戶在生活中使用的水、電、熱等能源進行估計，按照定量對用戶進行能源供給，在不同季節(jié)使用不同類型的能源，同時注重對工業(yè)余能的使用，盡可能的降低能源的使用量，幫助國家解決當(dāng)前的能源問題。

3、能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

目前來看，已建成的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和規(guī)劃中的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)往往離不開六個基本的關(guān)鍵技術(shù)，即先進儲能技術(shù)、固態(tài)變壓器技術(shù)、智能能量管理技術(shù)、智能故障管理技術(shù)、可靠安全通信技術(shù)和系統(tǒng)規(guī)劃分析技術(shù)。六項技術(shù)以及其對應(yīng)功能如表1所示。

儲能技術(shù)也就是圖1中的儲能設(shè)備，該設(shè)備可以提升能源的使用效率，在能源互聯(lián)網(wǎng)中，該設(shè)備處于核心環(huán)節(jié)，儲能技術(shù)要求有效保證能量的儲存、較小的流失率以及較大的容量。固態(tài)變壓器與常規(guī)變壓器相比，能夠?qū)崿F(xiàn)原方電流、副方電流、功率的較好把控，并提升電能質(zhì)量和供電穩(wěn)定性，在電能產(chǎn)生方式多變的能源互聯(lián)網(wǎng)中固態(tài)變壓器十分重要。智能能量管理技術(shù)通常應(yīng)用于各個智能化模塊中，以提升各環(huán)節(jié)對能量的把控，比如圖1智能寫字樓中電力系統(tǒng)，以智能化技術(shù)控制其用電和發(fā)電，實現(xiàn)能源使用效率的提升。智能故障管理技術(shù)是指系統(tǒng)的控制模塊和其他智能模塊可以察覺系統(tǒng)中的異常，并根據(jù)設(shè)定的處理程序處理、排除故障，保持整個能源互聯(lián)網(wǎng)的使用性能。可靠安全通信技術(shù)是指在通信在系統(tǒng)內(nèi)部是安全的，只進行定點傳輸，不會泄露，同時范圍內(nèi)的傳播也可以確保通信質(zhì)量。系統(tǒng)規(guī)劃分析技術(shù)是指在建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)時，規(guī)劃出各個環(huán)節(jié)和對象以及各自所處的位置、在系統(tǒng)中的作用，據(jù)此分析能源互聯(lián)網(wǎng)的功能，并作為依據(jù)指導(dǎo)后續(xù)建設(shè)工作。

結(jié)語

能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，有利于提高可再生能源的消納，減少環(huán)境污染，實現(xiàn)能源資源的合理優(yōu)化配置，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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