面向能源互联网的能量管理系统探析

栾亦清

【摘 要】随着信息化时代的到来，互联网受到了广泛的应用，就能源管理方面也对其进行了使用。能源互联网主要是通过使用先进的智能能量管理技术、信息技术和电子技术实现智能交通和电力等之间共享和交流的网络。本文主要以互联网能量管理系统框架为着手点，对先进测量技术、可靠测量技术、能力预测技术、优化调度技术和大数据处理技术进行了详细的分析，进而阐述目前互联网能源管理系统设计结构层次。以期为关注互联网能源管理系统的从业者提供参考和借鉴。

【关键词】能源互联网；智能管理技术；信息技术

引言：

在化石能源大量使用致使地球环境被破坏和温室效应的背景下，许多国家已经对光、风等再生能源有了全新的看法，并逐渐重视。但是由于再生资源有着波动性和随意性较大的特点，造成难以将这些资源统一和集中的现象，与此同时，也发生了能源浪费、设备利用率低等问题。此外，随着互联网文化知识不断的普及和用户对互联网能源的认识逐步提高，未来的能源网络和电力要求也将会越来越高。为了能够有效的将传统的电力能源网络与可再生资源结合起来，能源互联网的概念便逐渐被提出，在提出了同时瞬间引起了相关学者和产业界的重视。

一、管理系统框架

由于能源互联网有着可再生资源产生效率的随意性和不确定性等特点，所以在制定相应的系统框架时，应着重考虑到其影响因素，其管理系统在生产计划调整和制定阶段与微电网能量的管理系统有着一定的区别。首先，在功能方面。能源互联网的管理系统主要包括生产之前的制定计划和生产之后的计划调整两个方面。但是由于可再生资源的间歇性和波动性，能源互联网在制定方案时应考虑到方案的鲁棒性，进而保障系统的稳定性和安全性[1]。其次，在设计框架方面。能源互联网管理系统与其他管理系统的区别在于互联网能源管理系统的重点是协调控制和调度。最后，在技术架构方面。传统的能源电力系统主要是分布式和集中式两种结构方式，但能源互联网的管理系统主要采用的是分层递接结构。分层递接结构结合分布式和集中式的优点，同时又在一定基础上克服了两者之间存在的缺点。

二、管理系统研究

（一）先进测量技术

高效调度的基础便是有着全面精确的发展趋势的感知能力。与传统的能量管理相比，能源互联网背景下的能源管理系统有着监测设备较广、频率较高和；粒度较细的优势，同时对“即插即用”是使用方式有着更高的要求[2]。因此，需要在一定技术基础之上，研制更加先进的传感器技术、感知技术和通信技术等，进而制定相应的测量技术标准。

（二）可靠测量技术

能源互联网管理系统的主要目的便是能够有效的对多类型数据进行监控、控制并且完成双向、高效、可靠的信息传输。由于种种目的给基于能源互联网所提出的分层阶段式框架带来了更高的要求。同时，在能源互联网的成本和应用环境下，也给能源互联网在通信技术选取上带来了很大的影响。因此，在通信技术选取中，应着重考虑到通信结点数量、能源局域网使用数量情况、设备的地理位置分布特点以及总体运行状态等因素，进而做出综合决定。针对能源互联网存在多种融合形式的特点，需要建立起较多的标准协议和交互接口。此外，如何能够降低用户数据向外泄漏的风险、保障用户的隐私和防止非法这入侵、增强系统的抗干扰能力对未来能源互联网的经济利益、安全运行有着十分重要的意义[3]。

（三）能力预测技术

能源互联网管理系统的调度和优化的基础便是各类节点的预测能力和可调度能力。可调度能力主要针对的对象有两方面：一方面是针对节点系统的结构，建立起部分决定因素与元素之间相互关系的模型；另一方面是针对历史事件中实际产生的数据，通过对大数据的学习，对可调度能力和用电、发电、天气之间的相互关系建立模型，并将数据综合整理，进而达到预测数据的能力。能源互联网管理系统可以按电压的差别划分出许多等级，根据网络和地区结构等因素也可以分为许多区域，以此将能源互联网作为节点与节点之间关系的网络化体系[4]。然后根据节点中功能所带来的消耗、储存能力建立起模型，制定相应的交互规则，描述节点之间的信息能量分散和集中的能力量、信息流和控制流。对节点的关联度进行分析，对节点之间的特征进行读取，描述各个方面之间的关联程度。最后，通过对单位费用、环保和产能等相关指标关系的了解，构建成本与可调度能力之间的关系模型，从而迅速提高节点实际预测调度能力。

（四）优化调度技术

传统能量管理模式的经济性和安全性等方面已经不能满足人们日常生活和能源互联网的发展需求，而能源互联网管理系统可以较好的融合预测模型，能够有效的满足社会的需求和人们的要求。当能源互联网环境中可再生资源发生渗透率提高的现象时，有必要采用有调度技术。由于优化调度技术可以在很大程度上降低预测的不确定性和对能源互联网的运行的影响，同时其又有着较好经济性的优势，给能源互联网的发展带来了很大的便利。

（五）大数据处理技术

目前，能源互联网正处于大数据的环境下。大数据有着类型多、变化快、规模大和价值密度低的特点。如何能够有效、快速的处理能源互联网中的时空逻辑性较强和价值密度较低的不同结构的数据，和如何将大数据有效的融入到互联网节点中，是能源互联网在发展过程中所要面临的重大挑战。基于大数据下能源互联网的能量管理资源配置、可靠性计算、优化调度和系统规划也将采用数据挖掘的过程和手段，只是这些规划需要根据现实的情况采取相应的改变。

三、系统设计结构层次

能量管理系统的设计结构层次主要包括设备层、管理层和优化层。设备层主要包括光、风等发电设备、断路器、能量路由器、智能配电箱、储能系统、测量设备和智能开关等。管理层主要包括通信网络和智能管理器，管理层工作的主要目的便是能够将能源区域网能量进行经济分配，将能源局域网节点中的可调度预测能力发挥好，对能源局域网的状态进行实时监测，将人机交互界面和多能源局域网协同控制好。优化层主要是由能源互联网系统中的数据处理中心和能量调度中心组成。其主要是实现外部电网与系统的能量交互、制定能源优化调度措施、参与电力市场在运行过程中的调度管理、对各局域网能量之间的交互进行管理。为进一步良好的将能源互联网有效的发展下去，就必须就当今市场进行详细的分析与调查，并且针对社会环境和市场环境制定出相应的发展方向与计划，进而带来能源互联网的发展。

结论：

随着能源互联网的不断应用和逐步发展，能源互联网在优化方法、数据收集和采集、控制结构等方面都有了新的挑战。本文主要对能源互联网进行了分层次的分析，给出了在可靠通信技术、先进测量技术和大数据处理技术等方面有可能继续突破的方向。并给出了能源互联网系统设计机构层次，为开展本领域的学术研究者和工程实践者提供参考借鉴。

【参考文献】

[1]黄仁乐，蒲天骄，刘克文，等.城市能源互联网功能体系及应用方案设计[J].电力系统自动化，2015，11（09）：26-33-40.

[2]孙宏斌，郭庆来，潘昭光.能源互联网：理念、架构与前沿展望[J].电力系统自动化，2015，13（19）：1-8.

[3]刘涤尘，彭思成，廖清芬，唐飞，陈炜，陈懿.面向能源互联网的未来综合配电系统形态展望[J].电网技术，2015，15（11）：3023-3034.

[4]薛飞，李刚.能源互联网的网络化能源集成探讨[J].电力系统自动化，2016，13（01）：9-16.