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能源互联网

2020-04-04 03:40能源世界 人已围观

简介银行个人贷款声明:百科词条人人可编辑,词条创建和修改均免费,绝不存在官方及代理商付费代编,请勿上当受骗。详情 能源互联网可理解是综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技...

  声明:百科词条人人可编辑,词条创建和修改均免费,绝不存在官方及代理商付费代编,请勿上当受骗。详情

  能源互联网可理解是综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。

  美国学者杰里米·里夫金(Jeremy Rifkin)于2011年在其著作《第三次工业革命》中预言,以新能源技术和信息技术的深入结合为特征,一种新的能源利用体系即将出现,他将他所设想的这一新的能源体系命名为能源互联网(Energy Internet)。杰里米·里夫金认为,“基于可再生能源的、分布式、开放共享的网络,即能源互联网”。随后,随着中国政府的重视,杰里米·里夫金及其能源互联网概念在中国得到了广泛传播。2014年,中国提出了能源生产与消费革命的长期战略,并以电力系统为核心试图主导全球能源互联网的布局。2016年3月全球能源互联网发展合作组织成立,由国家电网独家发起成立,是中国在能源领域发起成立的首个国际组织,也是全球能源互联网的首个合作、协调组织。

  “能源互联网”用先进的传感器、控制和软件应用程序,将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来,形成了能源互联网的“物联基础”。大数据分析、机器学习和预测是能源互联网实现生命体特征的重要技术支撑

  能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等,进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习,打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率,需求和供应将可以进行随时的动态调整。

  近一年来,伴随着美国未来学家里夫金《第三次工业革命》一书的出版,能源互联网领域的概念在国内逐渐被炒热。多次往返于中美之间的里夫金在他的新书中阐述了这样一种观点,在经历第一次工业革命和第二次工业革命之后,“第三次工业革命”将是互联网对能源行业带来的冲击。即把互联网技术与可再生能源相结合,在能源开采、配送和利用上从传统的集中式转变为智能化的分散式,从而将全球的电网变为能源共享网络。

  “能源互联网”将有助于形成一个巨大的“能源资产市场” (Market place),实现能源资产的全生命周期管理,通过这个“市场”可有效整合产业链上下游各方,形成供需互动和交易,也可以让更多的低风险资本进入能源投资开发领域,并有效控制新能源投资的风险。

  “能源互联网”还将实时匹配供需信息,整合分散需求,形成能源交易和需求响应。当每一个家庭都变成能源的消费者和供应者的时候,无时无刻不在交易电力,比如屋顶分布式光伏电站发电、当为电动汽车充放电的时候。

  2015年09月26日,中国国家主席习在纽约联合国总部出席联合国发展峰会,发表题为《谋共同永续发展 做合作共赢伙伴》的重要讲话。在讲话上,习宣布:中国倡议探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。

  2016年2月,国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部联合制定的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》29日发布。《意见》提出,能源互联网建设近中期将分为两个阶段推进,先期开展试点示范,后续进行推广应用,并明确了10大重点任务。

  2017年9月26日,在全球能源互联网推动下,中国与周边国家能源互联互通初具规模。

  2017年7月,为落实《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》(发改能源[2016]392号)和国务院第138次常务会议的部署,有效促进能源和信息深度融合,推动能源领域结构性改革,国家能源局以《国家能源局关于组织实施“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知》(国能科技[2016]200号)公开组织申报“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目。

  2017年8月,全国55个首批能源互联网示范项目已陆续开工,中国能源互联网进入实操阶段。

  2017年7月,国家能源局正式公布包括北京延庆能源互联网综合示范区、崇明能源互联网综合示范项目等在内的首批55个“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目,并要求首批示范项目原则上应于2017年8月底前开工,并于2018年底前建成。

  其中城市能源互联网综合示范项目12个、园区能源互联网综合示范项目12个、其它及跨地区多能协同示范项目5个、基于电动汽车的能源互联网示范项目6个、基于灵活性资源的能源互联网示范项目2个、基于绿色能源灵活交易的能源互联网示范项目3个、基于行业融合的能源互联网示范项目4个、能源大数据与第三方服务示范项目8个、智能化能源基础设施示范项目3个。

  能源是现代社会赖以生存和发展的基础. 为了应对能源危机, 各国积极研究新能源技术, 特别是太阳能, 风能,生物能等可再生能源. 可再生能源具有取之不竭,清洁环保等特点, 受到世界各国的高度重视.可再生能源存在地理上分散、生产不连续、随机性、波动性和不可控等特点, 传统电力网络的集中统一的管理方式, 难于适应可再生能源大规模利用的要求. 对于可再生能源的有效利用方式是分布式的“就地收集, 就地存储, 就地使用”.

  但分布式发电并网并不能从根本上改变分布式发电在高渗透率情况下对上一级电网电能质量, 故障检测, 故障隔离的影响, 也难于实现可再生能源的最大化利用, 只有实现可再生能源发电信息的共享, 以信息流控制能量流, 实现可再生能源所发电能的高效传输与共享, 才能克服可再生能源不稳定的问题, 实现可再生能源的真正有效利用.

  信息技术与可再生能源相结合的产物——能源互联网为解决可再生能源的有效利用问题, 提供了可行的技术方案. 与目前开展的智能电网, 分布式发电, 微电网研究相比, 能源互联网在概念, 技术, 方法上都有一定的独特之处. 因此, 研究能源互联网的特征及内涵, 探讨实现能源互联网的各种关键技术, 对于推动能源互联网的发展, 并逐步使传统电网向能源互联网演化, 具有重要理论意义和实用价值.

  能源互联网可理解是综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。从政府管理者视角来看,能源互联网是兼容传统电网的,可以充分、广泛和有效地利用分布式可再生能源的、满足用户多样化电力需求的一种新型能源体系结构;从运营者视角来看,能源互联网是能够与消费者互动的、存在竞争的一个能源消费市场,只有提高能源服务质量,才能赢得市场竞争;从消费者视角来看,能源互联网不仅具备传统电网所具备的供电功能,还为各类消费者提供了一个公共的能源交换与共享平台。

  可再生能源是能源互联网的主要能量供应来源。银行个人贷款可再生能源发电具有间歇性、波动性,其大规模接入对电网的稳定性产生冲击,从而促使传统的能源网络转型为能源互联网。

  由于可再生能源的分散特性,为了最大效率的收集和使用可再生能源,需要建立就地收集、存储和使用能源的网络,这些能源网络单个规模小,分布范围广,每个微型能源网络构成能源互联网的一个节点。

  大范围分布式的微型能源网络并不能全部保证自给自足,需要联起来进行能量交换才能平衡能量的供给与需求。能源互联网关注将分布式发电装置、储能装置和负载组成的微型能源网络互联起来,而传统电网更关注如何将这些要素“接进来”。

  能源互联网应该是一个对等、扁平和能量双向流动的能源共享网络,发电装置、储能装置和负载能够“即插即用”,只要符合互操作标准,这种接入是自主的,从能量交换的角度看没有一个网络节点比其它节点更重要。

  (1)可再生能源高渗透率:能源互联网中将接入大量各类分布式可再生能源发电系统, 在可再生能源高渗透率的环境下, 能源互联网的控制管理与传统电网之间存在很大不同, 需要研究由此带来的一系列新的科学与技术问题.

  (2)非线性随机特性:分布式可再生能源是未来能源互联网的主体, 但可再生能源具有很大的不确定性和不可控性, 同时考虑实时电价, 运行模式变化, 用户侧响应, 负载变化等因素的随机特性, 能源互联网将呈现复杂的随机特性, 其控制, 优化和调度将面临更大挑战.

  (3)多源大数据特性:能源互联网工作在高度信息化的环境中, 随着分布式电源并网, 储能及需求侧响应的实施, 包括气象信息, 用户用电特征, 储能状态等多种来源的海量信息. 而且, 随着高级量测技术的普及和应用, 能源互联网中具有量测功能的智能终端的数量将会大大增加, 所产生的数据量也将急剧增大.

  (4)多尺度动态特性能源互联网是一个物质, 能量与信息深度耦合的系统, 是物理空间、能量空间、信息空间乃至社会空间耦合的多域, 多层次关联, 包含连续动态行为、离散动态行为和混沌有意识行为的复杂系统. 作为社会/信息/物理相互依存的超大规模复合网络, 与传统电网相比, 具有更广阔的开放性和更大的系统复杂性, 呈现出复杂的, 不同尺度的动态特性.

  美国著名经济学家杰里米·里夫金的第三次工业革命和能源互联网的提法最近引起广泛关注。杰里米·里夫金认为:“在即将到来的时代,我们将需要创建一个能源互联网,让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源则可以与他人分享,就像我们现在在网络上分享信息一样。”

  能源互联网其实是以互联网理念构建的新型信息能源融合“广域网”,它以大电网为“主干网”,以微网为“局域网”,以开放对等的信息能源一体化架构,真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用,因此可以最大限度地适应新能源的接入。微网是能源互联网中的基本组成元素,通过新能源发电、微能源的采集、汇聚与分享以及微网内的储能或用电消纳形成“局域网”。大电网在传输效率等方面仍然具有无法比拟的优势,将来仍然是能源互联网中的“主干网”。虽然电能源仅仅是能源的一种,但电能在能源传输效率等方面具有无法比拟的优势,未来能源基础设施在传输方面的主体必然还是电网,因此未来能源互联网基本上是互联网式的电网。能源互联网把一个集中式的、单向的电网,转变成和更多的消费者互动的电网。

  事实上,美国和欧洲早就有能源互联网的研究计划。2008年美国就在北卡州立大学建立了研究中心,希望将电力电子技术和信息技术引入电力系统,在未来配电网层面实现能源互联网理念。效仿网络技术的核心路由器,他们提出了能源路由器的概念,并且进行了原型实现,利用电力电子技术实现对变压器的控制,路由器之间利用通信技术实现对等交互。德国在2008年也提出了E-Energy理念和能源互联网计划。

  2015年3月2日,国际标准化组织ISO/IEC正式发布文件,由天地互连主导的IEEE1888标准通过ISO/IEC最后一轮投票,成为全球能源互联网产业首个ISO/IEC国际标准。

  IEEE1888标准(或称IEEE 1888协议),正式名称为泛在绿色社区控制网络协议(IEEE 1888-2011-IEEE Standard for Ubiquitous Green Community Control Network Protocol

  或许20年后,互联网将像冲击传统商业一样,对传统能源行业重新洗牌,出现全新的能源生产和消费的产业组织模式——互联网能源

  互联网能源是从客户的角度出发构建的能源生产消费模式,是去垄断,去中心化的“无中心网络”

  传统能源体系里,自家屋顶太阳能发的电用不完只能卖给电网,未来互联网能源中则可能跳过中间环节,直接交易

  记者:从您的阐述可以看出,未来能源行业的“被洗牌”看来无法避免。那么,“被洗牌”后的能源行业会出现怎样的变化呢?

  王玉锁:一定会出现“化学变化”。互联网和分布式能源的深度融合会出现一种全新的能源生产和消费的产业组织模式——互联网能源。

  所谓互联网能源,我认为它与现行的能源体系不同,是一种全新的业态,我给它归纳出“五化”:即:结构生态化、主体多元化、交易多边化、商品标准化、物流智能化。

  结构生态化比较好理解,就是未来互联网能源是以可再生能源为主,以传统能源特别是清洁的气体能源为支持的能源结构。

  主体多元化将是互联网能源带来的市场格局的变化。分布式能源会产生众多产用能一体的新市场单元,从而形成多元的市场主体。而市场主体越多元,消费者对传统大能源公司的依赖就越低。

  交易多边化则是在主体多元化基础上,互联网能源带来的更为深刻的变化。由于在互联网能源结构中,“人人既是消费者,同时也可以成为生产者”,因此,如果你把互联网能源比作“能源淘宝网”的话,那么这个“能源淘宝网”就不再是单边交易,也不是双边交易,而是多边交易。换句话说,各类主体在这个市场里既自由竞争,又相互协作,最终实现能源效率最优和能源价值的最大化。

  商品标准化是在交易环节对互联网能源提出的新需求,它需要一种装备,能将不同品类的能源进行高效便捷的相互转换。比如我要的是热,你家多余的是电或气,那就需要把电或者气转换成热。根据客户的需求,灵活地输出热、电、冷等不同品类能源是未来互联网能源的一大特色。

  就像今天的电商,物流瓶颈会导致“肠梗阻”一样,互联网能源也离不开物流智能化。物流网络的智能化包括两方面:一是要消除行业壁垒,实现自由接入和管网互通互联;二是要实现智能化的能源配送。因为复杂的多边交易和双向流动对能源输送系统挑战很大,没有智能手段很难实现,这也是实现交易的重要基础。

  最后我要强调一点,互联网能源是从客户的角度出发构建的能源生产消费模式,是去垄断、去中心化的“无中心网络”。这和当前的能源体系甚至包括美国提出的智能电网或者欧洲提出的能联网的最大区别是,后者更多是从企业或者行业的角度出发,对传统业务的信息化、智能化改造,其“有中心网络”的本质没有变。

  当然,互联网能源并不排斥智能电网、能联网,而且从物流层面来看,还很需要它们,二者要很好地融合。

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