綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)探討

徐嘯宇

【摘 要】綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)是全球性能源危機(jī)背景下社會各界關(guān)注的兩個熱點(diǎn)問題，不僅可以實(shí)現(xiàn)多種能源形勢的轉(zhuǎn)換，也能夠推動多種能源網(wǎng)絡(luò)的互通互聯(lián)，在促進(jìn)未來能源可持續(xù)供應(yīng)方面發(fā)揮著重要作用。本文從綜合能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的概念出發(fā)，對兩者之間的區(qū)別與關(guān)聯(lián)進(jìn)行了討論，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供一些參考。

【關(guān)鍵詞】綜合能源系統(tǒng)；能源互聯(lián)網(wǎng)；特點(diǎn)；前景

上世紀(jì)五六十年代以來，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的飛速發(fā)展，能源領(lǐng)域出現(xiàn)了許多新的理念，如智能電網(wǎng)（SG）、綜合能源系統(tǒng)（IES）以及能源互聯(lián)網(wǎng)（EI）等，這些理念有一個共同的特點(diǎn)，就是希望可以通過開源節(jié)流，推動能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，不過，由于側(cè)重點(diǎn)不同，綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)之間存在著一定的差別。

一、相關(guān)概念

（一）綜合能源系統(tǒng)IES

綜合能源系統(tǒng)IES實(shí)際上并非全新的概念，因?yàn)樵谀茉搭I(lǐng)域，一直都存在不同能源形式協(xié)同優(yōu)化的情況，其相關(guān)概念在很早之前就已經(jīng)存在，不過并沒有能夠形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的定義。結(jié)合相關(guān)研究，可以將IES定義為能夠?qū)δ茉吹纳a(chǎn)、傳輸、存儲、消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷一體化的系統(tǒng)，通常包含供能網(wǎng)絡(luò)單元、能源交換單元、能源存儲單元、終端綜合能源供給單元以及終端用戶，其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

IES具備幾個顯著特點(diǎn)：一是靈活性。IES能夠依照不同能源的特性，通過強(qiáng)化能源互補(bǔ)、提升傳輸及轉(zhuǎn)換效率等方式來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行；二是可擴(kuò)展性。IES采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，能夠針對現(xiàn)實(shí)需求，實(shí)現(xiàn)多個IES的互通互聯(lián)，從而滿足大規(guī)模用戶群體的需求；三是低碳性。IES能夠?qū)⒃镜幕茉刺娲鸀榍鍧嵞茉矗梢杂行p少碳排放，適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展需求；四是繼承性。在IES內(nèi)部集成中，存在不同分工，能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化功能，而且集成的物理系統(tǒng)可以推動不同產(chǎn)業(yè)與用戶之間的有機(jī)融合[1]。

（二）能源互聯(lián)網(wǎng)EI

能源互聯(lián)網(wǎng)EI的相關(guān)概念是由美國學(xué)者杰里米.里夫金提出，在其著作《第三次工業(yè)革命》中，里夫金希望能夠借助ICT技術(shù)以及智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對分布式電源、可控負(fù)荷以及儲能設(shè)備的整合，以此來為用戶提供更加清潔、更加便利、更加可靠的能源供應(yīng)，確保用戶能夠參與到能源生產(chǎn)、消費(fèi)與優(yōu)化的全過程。在不斷的發(fā)展中，越來越多的學(xué)者開始重視對于EI的研究，也得到了大量的研究結(jié)論，不過與IES一樣，EI同樣沒有能夠形成相對統(tǒng)一的定義。統(tǒng)合研究成果，能源互聯(lián)網(wǎng)屬于一種以電力系統(tǒng)為核心，以ICT技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等為支撐，以分布式可再生能源為基礎(chǔ)，通過與交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、天然氣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等的緊密結(jié)合，形成的復(fù)雜化多網(wǎng)流系統(tǒng)，其基本框架如圖2所示。

在EI中，受互聯(lián)網(wǎng)理念的影響，對于能源提出了許多新的要求，其必須能夠具備廣泛分布、實(shí)時響應(yīng)、對等開放、高度智能等特性，在這種情況下，必須在能源互聯(lián)網(wǎng)中引入物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)，積極迎接挑戰(zhàn)，也因此使得能源企業(yè)和IT企業(yè)都逐漸參與到了相關(guān)領(lǐng)域的研究與技術(shù)推廣中[2]。

二、綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別與聯(lián)系

對比綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)，兩者都是強(qiáng)調(diào)通過可再生能源開發(fā)和能源利用率提升，降低化石能源大量使用引發(fā)的環(huán)境污染，同時實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)供應(yīng)。不過，因?yàn)榫C合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的側(cè)重點(diǎn)不同，在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的區(qū)別：

首先，IES從能源系統(tǒng)發(fā)展需求出發(fā)，對其存在的問題進(jìn)行解決。新時期，社會對于各類能源的需求都在不斷增長，各類能源之間的聯(lián)系越發(fā)密切，傳統(tǒng)各自運(yùn)行的能源系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足社會發(fā)展的能源需求。IES的出現(xiàn)，可以對不同能源系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，不會過分依賴IICT技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，因此即便是一個獨(dú)立且采用傳統(tǒng)控制模式的微網(wǎng)系統(tǒng)，也一樣能夠滿足用戶的多樣性需求，促進(jìn)能效的提高。而與之相比，EI可以看做是能源系統(tǒng)再造，或者能源系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相互融合得到的產(chǎn)物，側(cè)重點(diǎn)在于能源網(wǎng)絡(luò)互通互聯(lián)以及ICT技術(shù)的深度融合，追求的目標(biāo)也充分體現(xiàn)出了互聯(lián)網(wǎng)的諸多特性，如廣泛分布、雙向傳輸、實(shí)時響應(yīng)等?；诖耍谀茉搭I(lǐng)域的研究中，IES更受能源企業(yè)及相關(guān)學(xué)者的關(guān)注，EI則得到了IT企業(yè)的推崇。

其次，IES的研究一視同仁，不會過分偏重某一種能源，而EI則更加倚重電能。IES強(qiáng)調(diào)的是各種能源系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化，在系統(tǒng)中，能源形式不同，應(yīng)用場合以及承擔(dān)的角色也會有所不同，其主導(dǎo)能源并不固定，而是會隨著應(yīng)用場景的變化而變化。考慮能源遠(yuǎn)距離大容量傳輸，一般需要借助天然氣網(wǎng)和電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，此時天然氣與電能必然占據(jù)主導(dǎo)地位。能量存儲環(huán)節(jié)，系統(tǒng)會依照能源品級、容量和相應(yīng)速度等選擇不同的存儲方式，而其所對應(yīng)的能源形式會發(fā)揮主導(dǎo)作用。微網(wǎng)中，為滿足用戶個性化需求，能源組合方式各不相同，因此并不存在必然的主導(dǎo)能源。相比較而言，EI的追求目標(biāo)直接決定了了電力網(wǎng)與電能在其中必然能夠發(fā)揮主導(dǎo)作用，分析原因，主要是電力網(wǎng)絡(luò)本身具備能源實(shí)時傳輸、即插即用、自動化程度高等特點(diǎn)，電能作為一種高效能源，在傳輸、轉(zhuǎn)換和使用方面同樣優(yōu)勢明顯?；诖?，如果將智能電網(wǎng)作為核心平臺，將更利于能源互聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

然后，IES是EI的物理載體。EI本身在發(fā)展過程中被賦予了多種功能，不過從其目的分析，主要是為了實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)供應(yīng)，雖然其一直都強(qiáng)調(diào)以電能為核心，但是最終的作用多樣是包括電能在內(nèi)的各種能源系統(tǒng)，關(guān)注不同系統(tǒng)的互聯(lián)，因此，IES是EI的服務(wù)對象與功能載體[3]。

三、結(jié)語

總而言之，作為世界能源領(lǐng)域的兩個熱點(diǎn)問題，綜合能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)受到了國內(nèi)外的高度重視，通過對兩者關(guān)系的合理分析，希望可以為相關(guān)研究工作提供一些參考，推動能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張巍，孫偉卿，吳俊宏，等.能源互聯(lián)網(wǎng)中的綜合能源系統(tǒng)研究[J].自動化儀表，2017，38（1）：12-15.

[2]牛遠(yuǎn)方，楊朋朋，王成福，等.智慧型綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].山東電力技術(shù)，2017，（12）：6-11.

[3]余曉丹，徐憲東，吳建中，等.綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)簡述[J].電工技術(shù)學(xué)報，2016，31（1）：1-13.