國網大興安嶺供電公司開啟高寒高緯度地區能源互聯網建設
能源互聯網2020-11-23
能源互聯網的概念最早出現在2004年《經濟學人》雜志“Building the energy internet”一文。文章提出借鑒互聯網的特點，通過分布式微電網等方式，將傳統電網轉變為智能化、具有快速響應和自愈能力的數字網絡。我國對能源互聯網概念的豐富和完善源自2016年《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，意見中明確了中國能源互聯網建設的發展方向。經過幾年的發展，業界對能源互聯網的認識雖然各種側重，但普遍認為能源互聯網是以清潔能源消納為主導，將能源生產、輸送、存儲、消費以及市場運營等環節與信息通信技術深度融合，實現能源統籌優化配置、清潔、高效、經濟的能源生態系統。
從繪制理想藍圖愿景到逐步落地實施，能源互聯網技術創新和突破在其建設發展過程中發揮著無可替代的重要作用。尤其是習近平總書記提出的創新、協調、綠色、開放、共享新發展理念，加上新一輪電力體制改革，為能源互聯網技術創新提供了優質的土壤。基于國家政策環境以及能源互聯網業務發展關鍵，為了更好的推動商業運營，現階段及未來一段時期內，能源互聯網技術應重點在以下幾個方面加強創新和突破：
一、多能源協同與優化調控技術。能源互聯網作為復雜的信息物理深度耦合系統，存在著大量的分布式能源及電、氣、熱等多種能源。最典型的特征是在不同時空尺度下，建立電、氣、熱等多能源耦合網絡，進行多運行場景、多目標協同的優化調控模型。然而目前多能源耦合運行模型在電、氣、熱等相關物理設備運行機制融合方面，工程經驗比較薄弱，研究存在一定瓶頸，這就需要采集各物理設備運行及狀態數據，通過匯聚各類能源信息大數據，以數據分析構建設備全息模型，降低多能源物理耦合模型的建模復雜度，基于人工智能深度學習算法，開展數據驅動多能源協調與優化調控技術研究，提高能源綜合利用效率及安全運行可靠性，增強能源互聯網的“柔性”與“韌性”。
二、能量預測與供需互動技術。能量預測包括能源供應能力預測與能源負荷預測。能源互聯網具有更大開放性和復雜性，在電源側，以風、光為代表的清潔能源發電具有波動性、間歇性的特點，給電網安全穩定運行帶來挑戰；在負荷側，電動汽車、“無燈工廠”、智能家居等靈活負荷的廣泛接入導致能源需求的不確定性增加，且多能源負荷預測需要充分考慮冷、熱、電負荷多變量耦合關系，才能提高整體能源負荷預測精度。這種供能側與需求側的隨機性、復雜性加大了能源互聯網系統能量預測的困難程度。在電力市場環境下，能源網絡的供需雙向互動成為可能及趨勢，需要我們一方面加強能源功率預測模型、算法在預測精度上的技術突破；另一方面設計完善的市場價格機制與需求響應激勵機制，通過電力市場服務類平臺實現供需信息透明傳遞，引導供需間有序互動。
三、信息通信支撐技術。能源互聯網的構建需要將多種能源以及多元負荷的物理設施及環境進行信息化、數據化處理，從而實現能源相關設備實時感知、監測及智能控制。能源信息數據的采集監控是能源互聯網運行的基礎，“安全、低時延、抗干擾”的采集傳輸特點依賴于5G、北斗衛星等先進通信網絡技術的發展。能源互聯網龐大的物理設施及承載的能源流會產生海量數據信息存儲與分析需求，需要通過大數據、云計算、人工智能等信息處理技術，構建“平臺化、多場景、微應用”的能源互聯網應用信息支撐系統，以提高對海量能源數據的處理速度和精度，為能源互聯網高效運行做出準確分析決策。
能源互聯網現在處于內涵和外延豐富發展的階段，在政策環境不斷完善的利好形勢下，隨著上述關鍵技術的快速創新與突破，將有利于能源互聯網業務向共享能源等更高等級的業務形態發展。共享能源業務可著力從能源供需資源共享以及能源綜合服務共享兩方面構建。
在能源供需資源共享業務層面。首先能源互聯網根據覆蓋范圍可分為廣域網和局域網兩級。廣域能源互聯網典型代表是全球能源互聯網，能源供需資源共享業務的實現是以特高壓、智能電網技術創新為基礎，統籌世界范圍內風能、太陽能等清潔能源資源分布和消納，實現各大洲集中式能源基地資源與各大洲負荷中心資源共享，廣域能源互聯網本文不做重點論述。
局域能源互聯網以園區、區域能源互聯網為代表。當前環境污染日益嚴重，能源資源日趨緊張，清潔能源成為能源利用和開發的重要方向，分布式能源得以快速發展，分布式光伏、分散式風電、小型三聯供機組、電動汽車、儲能、智能工廠等不斷涌現。這種分布式能源與新型負荷在能源互聯網技術創新突破下，更加智能、可控，可實現能量流動由單向向雙向互動。通過能源互聯網管理平臺，聚合單體小容量分布式新能源，可平抑出力波動，與大電網共享發電能力，緩解傳統能源壓力，也為新能源消納提供空間。對于電動汽車、智能工廠等新型負荷，通過利用用戶用能彈性、調整用戶用能習慣，共享用戶能源需求的主動性，可有效緩解峰荷時段能源供應緊張、低谷時段發電容量閑置的情況，提高能源系統的整體使用效率與經濟性。現階段，局域能源互聯網的能源供需資源共享業務主要以虛擬電廠形式作為中間媒介進行研究。
在能源綜合服務共享業務層面。我國啟動新一輪電力體制改革以來，各類能源互聯網試點示范項目層出不窮。隨著項目投產運營，能源互聯網設備運行水平、檢修的專業性凸顯，能源綜合服務能力短缺，主要表現為能源互聯網領域的專業技術人員、檢修人員，以及專業的檢測維修工具、備品備件等均需要較大投入，增加了項目運營方的成本壓力。在能源互聯網信息通信支撐技術不斷完善的趨勢下，形成開放的能源綜合服務共享平臺，整合線上線下資源，以“信息采集中心、診斷分析中心、專家服務中心、設備租賃中心”等業務功能，實現能源流、信息流、業務流數據貫通，打造能源綜合服務共享樞紐；從資源上，將人員服務、設備服務虛擬化，構建“資源無限”的理念，充分提高資源利用效率，促進價值共享；從業務上，以客戶需求為導向，推動專業化綜合服務能力融通共享，提升能源互聯網項目運營水平。
能源互聯網系統建設，需要加快能源技術和信息技術的融合創新，基于互聯網思想構建能源數據信息靈動、資源共享的服務平臺，培育能源銷售商、集成商、運營商、服務商等新型市場主體，形成多方參與、平等互動、廣泛共贏的共享能源新業態，以促進清潔能源消納、構建安全高效可持續的智慧能源系統。
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