能源互联网技术形态与关键技术

赵杨

【摘要】：新能源和科学技术的迅猛发展，使得能源互联网构想成为“互联网+”模式下能源行业发展的新趋向。文章充分分析能源互联网及其信息通信技术的需求，给出以电能为载体的能源互联网信息通信总体架构，并以能源互联网为应用背景，介绍采集监控类、流程作业类、分析决策类、基础资源类、安全保障类和支撑体系类共20余项信息通信关键技术，最后对能源互联网的热点应用及发展方向做出展望。

【关键词】：能源互联网；技术形态；关键技术

1、导言

随着互联网在全世界普及应用，人类的生产生活在互联网技术驱动下不断发生改变。同时，互联网正继续向各行各业渗透。互联网在实现开放对等原则的基础上，能够向整个系统提供全方位的信息支持，而能源互联网是以可再生分布式能源和互联网为核心而形成的新能源互联网，旨在实现能源的高效传输、利用，进行更广泛的分布式互联系统优化，实现能源分布式的有效供应，形成坚实的能源基础架构。

2、能源互联网信息通信需求和特点

能源互联网借鉴了信息互联网的相关特征，但同时也有所区别，双方在网络功能、结构、设备、协议、服务、安全和服务对象等方面有所类似和不同。

借鉴信息互联网的发展趋势，能源互联网将向着扁平化、分散式域控制，以及以能量为中心的网络等方向发展。鉴于电力能源的清洁性、安全性和传输效率优势，能源互联网将主要通过电力互联网的形态体现。

2.1能源互联网信息通信技术需求

能源互联网对信息通信能力的需求可总结为以下5个方面：

2.1.1多样的信息采集能力和灵活的网络接入能力。

2.1.2高速可靠的网络传输能力和海量信息存储能力。

2.1.3高效的数据处理能力和规范的业务处理能力。

2.1.4智能的数据分析和决策能力。

2.1.5强大的网络和信息安全保障能力。

2.2能源互联网信息通信特点

信息通信技术已经成为现代工业信息化、智能化发展的关键要素。基于能源互联网对信息通信技术的上述需求，支撑能源互联网信息通信技术需具备以下特点。

2.2.1开放互联。

2.2.2对等分享。

2.2.3智能高效。

3、关键技术

3.1可再生能源发电技术

能源互联网发电设备包括传统能源发电和可再生能源发电，其中最主要的是可再生能源发电。可再生能源发电主要包括水力发电、生物质能发电、风力发电、太阳能发电、潮汐发电等。风电、太阳能发电、太阳能热发电、地热发电和潮汐发电是新兴的发电技术，当前主流的研究方向集中在风电和光伏发电。风力发电技术在可再生能源领域中发展相对成熟，是发展新能源技术中具有最大商业化发展规模前景的。太阳能光伏发电有很多优点，如无噪声、无污染、不受地域限制且分布广泛、不消耗燃料、建设周期短、经营成本低、无长距离传输、可现场使用、结合建筑物具有更好的便利性等。所以太阳能光伏发电是一种常规发电无法比拟的发电方式。在能源互联网中，任何有风能和太阳能的地方均可以作为一个小电站配合电网进行供电。

3.2储能技术

储能装置在能源互联网中的许多领域都是一个非常重要的部分。在能源互联网中储能设备可以改善电能质量，保持电力系统的稳定。储能设备的应用是一种能够提高发电机的输出电压质量和频率质量的有效方式，同时增加了分布式电源和电网运行的可靠性。分布式电源和储能设备的可靠结合是解决例如电压跌落、阶段时间停电等电网问题的有效解决方式；储能设备还可以有效地提高动态功率的质量。另外，储能设备在提高分布式电源的经济性方面起着不可忽视的作用。在电力市场中，分布式电源通常并网运行，有足够的存储功率，可以将电出售给电力公司，来满足电力调峰和紧急供电，以最大限度地提高经济效益。储能装置主要有化学储能和物理储能，如蓄电池、氢储能、压缩空气储能、超级电容器、飞轮储能、超导储能等。

3.3远距离输电技术

远距离输电技术符合我国电力发展的当前预期，也是国际能源革命的重要组成部分，所以着重发展该技术是很有必要的。自2011年起，我国东部沿海发达区域逐渐出现了电力短缺的状况，例如浙江省，全省在2012年最大电力短缺额约近1000万kW，电力的可靠性供应难度逐渐增大，所以从其他地区到浙江进行远距离大容量输电是比较可靠、有效的方式。运用远距离大容量输电技术不仅能够解决能源传输问题，而且能节省煤炭资源，因为输电的经济性优于输送煤炭且输送效率基本相当。该技术是高新技术的集成，在优化其他产业的研发和加快其结构调整等方面都能够起到催化作用。

3.4电网负荷的相关技术

能源互联网是可用于各种AC和DC负载的一种先进的智能电网。最近几年，随着电池技术的不断成熟和相应成本的不断下降，电动车使用率正在迅速增长。可以预见的是通过电动车的联系，电力系统和交通系统的耦合程度将在今后继续加强。电气化运输系统，特别是电动汽车，将成为能源互联网的重要组成部分。同时，能源互联网即插即用的功能需要能量管理系统来管理在不同负载时的转换器和通信。该系统可以基于本地信息进行快速响应，而当电压下降时，电网故障或者停电等事件发生后，系统可以从电网平滑切换，自动实现孤岛运行。

3.5相关信息技术

目前，中国首个开放开源为主导的能源建设云平台已经由中国电力建设集团有限公司建立。该公司以“互联网+能源”为主导，通过互联网技术，结合大数据、云计算、物联网及智能硬件技术，成功开发了电建云平台。能源互联网的开发和发展能够驱动传统能源建设行业在工程、流域、资源等方面进行整合和产业升级。云计算可以根据即时网络数据，按需进行信息提取和分析计算，具有方便快捷、可靠性高等特点。大数据领域中的关键技术有：海量信息的采集、数据存储、信息数据的预处理及其分析应用等。能源互联网的数据量比传统能源数据量要大，且种类繁多，其中包括能源传送、用户能源用量、电动汽车的接入、电能计量及分布式电源、能源日常的运行管理等数据，所以大数据的发展和应用起着至关重要的作用。

结论

综上所述，随着互联网技术的融入，能源、交通、建筑等各大行业将会形成有效交互和融合。能源在现代工业生产中占有重要地位，能源互联网将会有更广阔的未来。

【参考文献】：

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[2]查亚兵，张涛，谭树人，等.关于能源互联网的认识与思考[J].国防科技，2012（5）：1～6.