綜合能源系統與能源互聯網探討

徐嘯宇

【摘 要】綜合能源系統與能源互聯網是全球性能源危機背景下社會各界關注的兩個熱點問題，不僅可以實現多種能源形勢的轉換，也能夠推動多種能源網絡的互通互聯，在促進未來能源可持續供應方面發揮著重要作用。本文從綜合能源系統和能源互聯網的概念出發，對兩者之間的區別與關聯進行了討論，希望能夠為相關研究提供一些參考。

【關鍵詞】綜合能源系統；能源互聯網；特點；前景

上世紀五六十年代以來，伴隨著計算機技術、通信技術、網絡技術等的飛速發展，能源領域出現了許多新的理念，如智能電網（SG）、綜合能源系統（IES）以及能源互聯網（EI）等，這些理念有一個共同的特點，就是希望可以通過開源節流，推動能源產業的可持續發展，不過，由于側重點不同，綜合能源系統與能源互聯網之間存在著一定的差別。

一、相關概念

（一）綜合能源系統IES

綜合能源系統IES實際上并非全新的概念，因為在能源領域，一直都存在不同能源形式協同優化的情況，其相關概念在很早之前就已經存在，不過并沒有能夠形成標準統一的定義。結合相關研究，可以將IES定義為能夠對能源的生產、傳輸、存儲、消費等環節進行協調優化，實現產供銷一體化的系統，通常包含供能網絡單元、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，其基本結構如圖1所示。

IES具備幾個顯著特點：一是靈活性。IES能夠依照不同能源的特性，通過強化能源互補、提升傳輸及轉換效率等方式來保證系統的穩定可靠運行；二是可擴展性。IES采用的是模塊化結構，能夠針對現實需求，實現多個IES的互通互聯，從而滿足大規模用戶群體的需求；三是低碳性。IES能夠將原本的化石能源替代為清潔能源，可以有效減少碳排放，適應可持續發展需求；四是繼承性。在IES內部集成中，存在不同分工，能夠實現多樣化功能，而且集成的物理系統可以推動不同產業與用戶之間的有機融合[1]。

（二）能源互聯網EI

能源互聯網EI的相關概念是由美國學者杰里米.里夫金提出，在其著作《第三次工業革命》中，里夫金希望能夠借助ICT技術以及智能電網，實現對分布式電源、可控負荷以及儲能設備的整合，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，確保用戶能夠參與到能源生產、消費與優化的全過程。在不斷的發展中，越來越多的學者開始重視對于EI的研究，也得到了大量的研究結論，不過與IES一樣，EI同樣沒有能夠形成相對統一的定義。統合研究成果，能源互聯網屬于一種以電力系統為核心，以ICT技術、計算機網絡等為支撐，以分布式可再生能源為基礎，通過與交通網絡系統、天然氣網絡系統等的緊密結合，形成的復雜化多網流系統，其基本框架如圖2所示。

在EI中，受互聯網理念的影響，對于能源提出了許多新的要求，其必須能夠具備廣泛分布、實時響應、對等開放、高度智能等特性，在這種情況下，必須在能源互聯網中引入物聯網、云計算、大數據等先進信息技術，積極迎接挑戰，也因此使得能源企業和IT企業都逐漸參與到了相關領域的研究與技術推廣中[2]。

二、綜合能源系統與能源互聯網的區別與聯系

對比綜合能源系統與能源互聯網，兩者都是強調通過可再生能源開發和能源利用率提升，降低化石能源大量使用引發的環境污染，同時實現能源的可持續供應。不過，因為綜合能源系統與能源互聯網的側重點不同，在實際應用中存在一定的區別：

首先，IES從能源系統發展需求出發，對其存在的問題進行解決。新時期，社會對于各類能源的需求都在不斷增長，各類能源之間的聯系越發密切，傳統各自運行的能源系統已經無法滿足社會發展的能源需求。IES的出現，可以對不同能源系統進行協調優化，不會過分依賴IICT技術和網絡互聯，因此即便是一個獨立且采用傳統控制模式的微網系統，也一樣能夠滿足用戶的多樣性需求，促進能效的提高。而與之相比，EI可以看做是能源系統再造，或者能源系統與互聯網相互融合得到的產物，側重點在于能源網絡互通互聯以及ICT技術的深度融合，追求的目標也充分體現出了互聯網的諸多特性，如廣泛分布、雙向傳輸、實時響應等。基于此，在能源領域的研究中，IES更受能源企業及相關學者的關注，EI則得到了IT企業的推崇。

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強調的是各種能源系統的協同優化，在系統中，能源形式不同，應用場合以及承擔的角色也會有所不同，其主導能源并不固定，而是會隨著應用場景的變化而變化。考慮能源遠距離大容量傳輸，一般需要借助天然氣網和電網實現，此時天然氣與電能必然占據主導地位。能量存儲環節，系統會依照能源品級、容量和相應速度等選擇不同的存儲方式，而其所對應的能源形式會發揮主導作用。微網中，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能源。相比較而言，EI的追求目標直接決定了了電力網與電能在其中必然能夠發揮主導作用，分析原因，主要是電力網絡本身具備能源實時傳輸、即插即用、自動化程度高等特點，電能作為一種高效能源，在傳輸、轉換和使用方面同樣優勢明顯。基于此，如果將智能電網作為核心平臺，將更利于能源互聯網目標的實現。

然后，IES是EI的物理載體。EI本身在發展過程中被賦予了多種功能，不過從其目的分析，主要是為了實現能源可持續供應，雖然其一直都強調以電能為核心，但是最終的作用多樣是包括電能在內的各種能源系統，關注不同系統的互聯，因此，IES是EI的服務對象與功能載體[3]。

三、結語

總而言之，作為世界能源領域的兩個熱點問題，綜合能源系統和能源互聯網受到了國內外的高度重視，通過對兩者關系的合理分析，希望可以為相關研究工作提供一些參考，推動能源產業的健康發展。

【參考文獻】

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

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

[3]余曉丹，徐憲東，吳建中，等.綜合能源系統與能源互聯網簡述[J].電工技術學報，2016，31（1）：1-13.