论文部分内容阅读
[摘 要]能源是人类生存和发展的重要基石，是社会经济运行的动力和基础。每一次工业革命都离不开能源类型和使用方式的革新，其推动着人类社会的发展和进步。目前，第三次工业革命正在世界范围内发生，而能源互联网是第三次工业革命的核心之一，是未来能源行业发展的方向。
[关键词]能源；互联网；未来发展
中图分类号：TN155 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0140-01
随着信息通信技术创新与演进速度的不断加快，信息、生物、新材料、新能源等领域出现了交叉融合的趋势，全球正在迎来产业变革和科技革命。全球发达国家“重金融、轻工业”的思维方式开始转变，纷纷制订了国家级战略，以推动互联网与传统产业融合，抢占发展制高点。虽然在2013年中国互联网经济占GDP比例高于美国，但是据麦肯锡公司统计，就云服务渗透率和中小企业互联网使用率来比较，我国仅相当于美国的1/3～1/4。由此可见，与消费互联网发展比较，我国的工业互联网发展相对滞后，这与我国产业链、产业模式和产业变革基础等息息相关。VMWare公司认为，中国的企业互联网要到2040年才能赶上美国。为应对挑战，我国提出了“中国制造2025”和“互联网+”行动计划，积极推进工业互联网发展。
1 能源互联网概念与特点
能源互联网是一种建立在电力电子技术与信息通信技术ICT（Information Communication Technology）的基础上，利用能量信息管理系统将集中或分布式可再生能源、储能装置、耗能负荷等联结为一有机的整体，使其协调工作，通过能量与信息紧密耦合实现安全高效协调共享的新型能源利用体系。控制子站负责各微电网间的通信，能量控制系统控制区域间及其内部的能量调配交换。传统电站、可再生能源电站与地热能、氢能站等产生的各种形式能源可以相互转化，实现最优配置。工业、商业、住宅建筑在消耗能源的同时也是小型能源电站，储能装置也以集中和分布的方式接入能源网。系统内部以信息流控制能量流，保证安全性与可靠性。
如果将智能电网称作“电网2.0”，那么能源互联网可理解为“电网3.0”，能源互联网除了具有智能电网诸如自愈、安全可靠、经济高效、兼容、与用户友好互动等特点外，也在智能电网技术的基础上进行了升级与拓展。首先，相较智能电网，能源互联网支撑更高比例分布式可再生能源的接入，将更加精准的预测技术与储能、负荷平移技术相结合，削峰填谷平衡供需。进行电能质量综合治理，关注由分布式能源接入引起的谐波污染、无功不足及电压闪变等问题。此外，采用新的继电保护整定方法和调度策略确保安全经济运行；其次，更多地强调能源的供需互动，能源的供给与需求侧的直接联系将更加紧密，冷、热、气、电等不同形式的能源的转换配置更加频繁；最后，信息技术在智能电网中集中体现于上层的工业控制系统，而能源互联网中的信息流贯穿于发、输、配、售的环节，涵盖供给、需求、控制、商业等全领域，同样强调信息对于个体用户发挥的作用。
能源互联网可总结具有以下特点：（1）从化石能源等非可再生能源向太阳能、风能等可再生能源转变；（2）大规模储能装置的接入，平滑能量输出；（3）3个“就地”原则，即就地收集、就地存储和就地利用；（4）雙向互动性，即用户在消耗能源的同时，也是能源的生产者；（5）发挥分布式能源的时空互补和电网的广域配置特性；（6）实现“冷热气电”联产，电能和其他形式能量相互转化；（7）信息通信技术渗透于能量流动的各环节。
2 能源互联网的发展展望
在互联网技术、计算机技术、通信技术和电力电子技术等不断革新、进步的背景下，能源互联网将激发能源生产、传输、存储、消费等能源全价值链的变革，将形成集中式与分布式协调发展、相辅相成的能源供应模式；将对能量流赋予信息属性，实现信息流对能量流的灵活管控。能源互联网有望成为第三次工业革命的决定性推动力量，从而提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，提升能源综合效率，推动能源市场开放和产业升级，形成新的经济增长点，提升能源国际合作水平。
能源互联网可以借鉴互联网的发展历程。从电信网由一种中心控制型的网络，一个主导提供商为各个用户提供服务，演变成现在互联网基础设施。整个过程是将一个大一统的网络碎片化，消费者广泛介入的过程，移动互联网的爆发式发展更加体现了智能手机的发展和消费者介入的效应。随着太阳能发电、电动汽车等分布式能源技术的发展，消费者必将广泛深度介入能源网络运营，能源互联网经过一个拐点后将会加速度发展。
但能源互联网不能简单套用互联网的概念，照搬互联网的实现方式，因为能源的传输与信息的传输差异巨大。举例来说，信息传输的过程中会有信号的衰减，需要通过使用能源的信号放大器进行增益，也就是说信息的传输要消耗能源。能源的传输过程中会有能源的损耗，由于能量守恒定律的限制，没有“能源放大器”去补充这些损耗，这就需要采用分布式能源等方式减少能源的传输，缩短能源传输的距离，或者研究如超导技术这样无损的能源传输方式。
能源互联网是一个全新的系统，本质上是一个物质、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，表现出混杂多尺度动态与复杂网络特性，具有更广阔的开放性和更大的系统复杂性。因此，需要对能源互联网的物理架构、体系结构、标准协议、协同控制方法等关键基础理论问题进行深入研究，揭示能源互联网的控制、运行和演化机理，研究能源互联网的信息能源融合机制，提出面向可靠性、安全性、自愈性等目标的能源互联网体系结构设计与优化技术，形成相应的基础理论和关键技术创新。
总之，基于可再生清洁能源的能源互联网符合低碳、绿色、可持续的发展理念，已经成为全球研究的热点。但构建能源互联网是个浩大的工程，不能一蹴而就，能源互联网的建设依赖于信息通信技术、电力电子技术、材料学、市场管理等学科的高水平发展。本文在对能源互联网深入了解的基础上，着重分析并总结了能源互联网未来发展中可能面临的诸如分布式能源对接入电网的影响、高效储能技术、完善电力市场及服务等问题，在日后的实践过程中具有一定的指导意义。
参考文献
[1] 刘晶.瞩目中国“能源宪章”[J].检察风云，2008（05）.
[2] 王赓，王世岩.对我国能源管理体系监督与评价机制的建议[J].认证技术，2011（10）.
[3] 朱跃中.美国能源管理体系及能源与环境领域发展趋势[J].宏观经济管理，2010（03）.
[关键词]能源；互联网；未来发展
中图分类号：TN155 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）23-0140-01
随着信息通信技术创新与演进速度的不断加快，信息、生物、新材料、新能源等领域出现了交叉融合的趋势，全球正在迎来产业变革和科技革命。全球发达国家“重金融、轻工业”的思维方式开始转变，纷纷制订了国家级战略，以推动互联网与传统产业融合，抢占发展制高点。虽然在2013年中国互联网经济占GDP比例高于美国，但是据麦肯锡公司统计，就云服务渗透率和中小企业互联网使用率来比较，我国仅相当于美国的1/3～1/4。由此可见，与消费互联网发展比较，我国的工业互联网发展相对滞后，这与我国产业链、产业模式和产业变革基础等息息相关。VMWare公司认为，中国的企业互联网要到2040年才能赶上美国。为应对挑战，我国提出了“中国制造2025”和“互联网+”行动计划，积极推进工业互联网发展。
1 能源互联网概念与特点
能源互联网是一种建立在电力电子技术与信息通信技术ICT（Information Communication Technology）的基础上，利用能量信息管理系统将集中或分布式可再生能源、储能装置、耗能负荷等联结为一有机的整体，使其协调工作，通过能量与信息紧密耦合实现安全高效协调共享的新型能源利用体系。控制子站负责各微电网间的通信，能量控制系统控制区域间及其内部的能量调配交换。传统电站、可再生能源电站与地热能、氢能站等产生的各种形式能源可以相互转化，实现最优配置。工业、商业、住宅建筑在消耗能源的同时也是小型能源电站，储能装置也以集中和分布的方式接入能源网。系统内部以信息流控制能量流，保证安全性与可靠性。
如果将智能电网称作“电网2.0”，那么能源互联网可理解为“电网3.0”，能源互联网除了具有智能电网诸如自愈、安全可靠、经济高效、兼容、与用户友好互动等特点外，也在智能电网技术的基础上进行了升级与拓展。首先，相较智能电网，能源互联网支撑更高比例分布式可再生能源的接入，将更加精准的预测技术与储能、负荷平移技术相结合，削峰填谷平衡供需。进行电能质量综合治理，关注由分布式能源接入引起的谐波污染、无功不足及电压闪变等问题。此外，采用新的继电保护整定方法和调度策略确保安全经济运行；其次，更多地强调能源的供需互动，能源的供给与需求侧的直接联系将更加紧密，冷、热、气、电等不同形式的能源的转换配置更加频繁；最后，信息技术在智能电网中集中体现于上层的工业控制系统，而能源互联网中的信息流贯穿于发、输、配、售的环节，涵盖供给、需求、控制、商业等全领域，同样强调信息对于个体用户发挥的作用。
能源互联网可总结具有以下特点：（1）从化石能源等非可再生能源向太阳能、风能等可再生能源转变；（2）大规模储能装置的接入，平滑能量输出；（3）3个“就地”原则，即就地收集、就地存储和就地利用；（4）雙向互动性，即用户在消耗能源的同时，也是能源的生产者；（5）发挥分布式能源的时空互补和电网的广域配置特性；（6）实现“冷热气电”联产，电能和其他形式能量相互转化；（7）信息通信技术渗透于能量流动的各环节。
2 能源互联网的发展展望
在互联网技术、计算机技术、通信技术和电力电子技术等不断革新、进步的背景下，能源互联网将激发能源生产、传输、存储、消费等能源全价值链的变革，将形成集中式与分布式协调发展、相辅相成的能源供应模式；将对能量流赋予信息属性，实现信息流对能量流的灵活管控。能源互联网有望成为第三次工业革命的决定性推动力量，从而提高可再生能源比重，促进化石能源清洁高效利用，提升能源综合效率，推动能源市场开放和产业升级，形成新的经济增长点，提升能源国际合作水平。
能源互联网可以借鉴互联网的发展历程。从电信网由一种中心控制型的网络，一个主导提供商为各个用户提供服务，演变成现在互联网基础设施。整个过程是将一个大一统的网络碎片化，消费者广泛介入的过程，移动互联网的爆发式发展更加体现了智能手机的发展和消费者介入的效应。随着太阳能发电、电动汽车等分布式能源技术的发展，消费者必将广泛深度介入能源网络运营，能源互联网经过一个拐点后将会加速度发展。
但能源互联网不能简单套用互联网的概念，照搬互联网的实现方式，因为能源的传输与信息的传输差异巨大。举例来说，信息传输的过程中会有信号的衰减，需要通过使用能源的信号放大器进行增益，也就是说信息的传输要消耗能源。能源的传输过程中会有能源的损耗，由于能量守恒定律的限制，没有“能源放大器”去补充这些损耗，这就需要采用分布式能源等方式减少能源的传输，缩短能源传输的距离，或者研究如超导技术这样无损的能源传输方式。
能源互联网是一个全新的系统，本质上是一个物质、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，表现出混杂多尺度动态与复杂网络特性，具有更广阔的开放性和更大的系统复杂性。因此，需要对能源互联网的物理架构、体系结构、标准协议、协同控制方法等关键基础理论问题进行深入研究，揭示能源互联网的控制、运行和演化机理，研究能源互联网的信息能源融合机制，提出面向可靠性、安全性、自愈性等目标的能源互联网体系结构设计与优化技术，形成相应的基础理论和关键技术创新。
总之，基于可再生清洁能源的能源互联网符合低碳、绿色、可持续的发展理念，已经成为全球研究的热点。但构建能源互联网是个浩大的工程，不能一蹴而就，能源互联网的建设依赖于信息通信技术、电力电子技术、材料学、市场管理等学科的高水平发展。本文在对能源互联网深入了解的基础上，着重分析并总结了能源互联网未来发展中可能面临的诸如分布式能源对接入电网的影响、高效储能技术、完善电力市场及服务等问题，在日后的实践过程中具有一定的指导意义。
参考文献
[1] 刘晶.瞩目中国“能源宪章”[J].检察风云，2008（05）.
[2] 王赓，王世岩.对我国能源管理体系监督与评价机制的建议[J].认证技术，2011（10）.
[3] 朱跃中.美国能源管理体系及能源与环境领域发展趋势[J].宏观经济管理，2010（03）.