面向多元能源互聯(lián)的天津生態(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)

于建成，王旭東，張東，楊宇全

(國(guó)網(wǎng)天津市電力公司，天津市300010)

面向多元能源互聯(lián)的天津生態(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)

于建成，王旭東，張東，楊宇全

(國(guó)網(wǎng)天津市電力公司，天津市300010)

能源革命和第三次工業(yè)革命的發(fā)展對(duì)智能電網(wǎng)在能源互聯(lián)和信息互通方面提出了更高的要求?；谔旖蛏鷳B(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)，面向未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展形態(tài)，深入分析智能電網(wǎng)發(fā)展需求，設(shè)計(jì)可持續(xù)發(fā)展的智能電網(wǎng)創(chuàng)新架構(gòu)，提出基于虛擬電廠和能效電廠的能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方案，提出基于大數(shù)據(jù)和信息廣泛互聯(lián)的智慧能源信息服務(wù)體系架構(gòu)，以提高社會(huì)的參與度和居民感知度為目標(biāo)，提出智能電網(wǎng)建設(shè)模式、運(yùn)營(yíng)模式、服務(wù)模式和交易模式，充分發(fā)揮智能電網(wǎng)的平臺(tái)效應(yīng)，并從根本上改變智慧城市的生產(chǎn)和生活方式。

能源互聯(lián)網(wǎng)；生態(tài)城；智能電網(wǎng)；多元能源融合；能源大數(shù)據(jù)

0 引 言

統(tǒng)計(jì)表明，截至2013年底，中國(guó)能源消費(fèi)占全球消費(fèi)量的22.4%，產(chǎn)量占全球總供應(yīng)量的18.9%，中國(guó)是世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)和生產(chǎn)國(guó)[1]。我國(guó)能源發(fā)展面臨著需求壓力巨大，供給制約較多，生產(chǎn)和消費(fèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境損害嚴(yán)重，技術(shù)水平總體落后等挑戰(zhàn)。為有效應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，中央提出我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的總體要求，從技術(shù)和機(jī)制兩個(gè)方面推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。

作為能源領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)設(shè)施，智能電網(wǎng)將與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)深度融合，不斷展現(xiàn)能源互聯(lián)和信息互通的平臺(tái)效應(yīng)。一方面，為實(shí)現(xiàn)能源配置方式變革，為促進(jìn)生產(chǎn)生活方式改變發(fā)揮重要作用；另一方面，充分利用高級(jí)量測(cè)體系，建立廣泛的能源信息感知網(wǎng)絡(luò)，形成公共信息服務(wù)平臺(tái)，支撐“信息惠民”工程，提升電網(wǎng)綜合能源服務(wù)能力。

自2008年起，我國(guó)陸續(xù)開(kāi)展多項(xiàng)智能電網(wǎng)綜合工程建設(shè)，進(jìn)行了新能源并網(wǎng)，輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，配電自動(dòng)化，智能用電服務(wù)等智能電網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)智能化水平的全面提升[2-5]。總體而言，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)分別在發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度、通信信息等各個(gè)環(huán)節(jié)取得了突破性進(jìn)展[6-9]。然而，當(dāng)前的智能電網(wǎng)示范工程具有以下不足[10-11]:

(1)圍繞電能本身的優(yōu)化提升，沒(méi)有深入挖掘智能電網(wǎng)在多種能源協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方面的潛力；

(2)大多數(shù)示范工程以電網(wǎng)企業(yè)為投資和建設(shè)主體，沒(méi)有融合多方的優(yōu)勢(shì)和力量，未形成多方共建的發(fā)展模式，居民對(duì)智能電網(wǎng)成效的感知度不足；

(3)當(dāng)前的智能電網(wǎng)示范工程的新理念新模式不多，對(duì)清潔能源、電動(dòng)汽車、智慧家居等新產(chǎn)品和新服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展缺乏充分的考慮。

面向未來(lái)電網(wǎng)新形態(tài)，本文開(kāi)展天津生態(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)規(guī)劃，搭建面向能源流、信息流廣泛互聯(lián)的能源優(yōu)化配置和智慧公共服務(wù)兩大網(wǎng)絡(luò)。深度挖掘智能電網(wǎng)在引領(lǐng)創(chuàng)新示范、弘揚(yáng)先進(jìn)理念、提升社會(huì)感知、融合多方共建、創(chuàng)新服務(wù)模式、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動(dòng)、協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展的潛力，最終提升城市綜合能源利用效率，創(chuàng)新電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式，支撐智慧城市建設(shè)。

1 智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)整體架構(gòu)

1.1 需求分析

傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃以負(fù)荷需求為基礎(chǔ)，智能電網(wǎng)規(guī)劃則要從智能提升的需求入手。智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)以新技術(shù)和新模式的集成示范為重點(diǎn)，注重創(chuàng)新和實(shí)用相結(jié)合，體現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步對(duì)能源生產(chǎn)、消費(fèi)的創(chuàng)新商業(yè)模式的推動(dòng)作用。

生態(tài)城具有規(guī)模化接入的光伏、風(fēng)力發(fā)電、三聯(lián)供機(jī)組等分布式電源，地源熱泵、水蓄冷、冰蓄冷等冷熱電分散供能和儲(chǔ)能設(shè)備廣泛應(yīng)用，已形成能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)；城市綜合信息接入機(jī)制完善，大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)初步建成，已形成廣泛感知網(wǎng)絡(luò)和公共服務(wù)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)。但是，總體而言，生態(tài)城在多能源協(xié)調(diào)優(yōu)化、公共服務(wù)水平智能化等方面還需要進(jìn)一步提升。在能源互聯(lián)與管理方面，支持分布式電源多種形式廣泛接入和區(qū)域多微電網(wǎng)協(xié)調(diào)優(yōu)化的技術(shù)手段有限；面向豐富的需求側(cè)可調(diào)資源及多種混合能源，亟需提升電能占終端能源的比重，提高終端能源利用效率；園區(qū)可調(diào)可控資源眾多，缺乏通過(guò)主動(dòng)協(xié)調(diào)控制提高清潔能源利用效率的手段。在信息互通與服務(wù)方面，生態(tài)城已經(jīng)具備智慧家庭理念和建設(shè)基礎(chǔ)，但缺乏平臺(tái)、智能設(shè)備和移動(dòng)應(yīng)用的支撐。電動(dòng)汽車充換電設(shè)備利用效率低，運(yùn)營(yíng)管理水平不高，便捷的充換電和公共服務(wù)支撐不足。智慧城市數(shù)據(jù)資源豐富，系統(tǒng)功能齊全，但數(shù)據(jù)的互融互通和深化應(yīng)用方面有待提升。

1.2 整體規(guī)劃

天津生態(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)覆蓋總面積約34 km2，規(guī)劃人口35萬(wàn)人。本項(xiàng)目高度整合園區(qū)包括電力一次設(shè)備、分布式電源、分布式儲(chǔ)能、蓄冷設(shè)備、蓄熱機(jī)組等在內(nèi)的多元供能和儲(chǔ)能設(shè)備，以及居民、商業(yè)樓宇、公共機(jī)構(gòu)、工業(yè)等典型用戶側(cè)資源在內(nèi)的物理層；利用廣泛配置的配電終端、智能電表、車載終端、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備建設(shè)區(qū)域感知層；借助光纖專網(wǎng)、公網(wǎng)、電力無(wú)線專網(wǎng)以及移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)廣泛覆蓋的高速通信網(wǎng)絡(luò)層，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供堅(jiān)強(qiáng)的通信支撐；在此基礎(chǔ)上，搭建能源流廣泛互聯(lián)的能源優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)和信息流廣泛互通的智慧公共信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，面向電網(wǎng)、企業(yè)、政府、公眾，創(chuàng)新電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式，最終提升城市綜合能源利用效率，實(shí)現(xiàn)綜合能源數(shù)據(jù)價(jià)值的深入挖掘和變現(xiàn)，全面增強(qiáng)智能電網(wǎng)能源優(yōu)化配置和信息集成的平臺(tái)作用。預(yù)期實(shí)現(xiàn)以下建設(shè)目標(biāo):

(1)可支持消納分布式電源滲透率大于20%，清潔能源不發(fā)生強(qiáng)制“棄風(fēng)、棄光”現(xiàn)象；

(2)支持分布式電源的“即插即用”，實(shí)現(xiàn)分布式電源100%并網(wǎng)；

(3)提高用戶供電可靠性，通過(guò)協(xié)調(diào)方式，使示范區(qū)域內(nèi)供電可靠率高于99.999%；

(4)實(shí)現(xiàn)1 000戶居民用戶用電雙向互動(dòng)和四表抄收；

(5)建立電動(dòng)汽車充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)“10 min”充電圈；

(6)夏季峰谷差占最大負(fù)荷比例削減7.5%，提高終端用戶能源利用效率3%～8%。

能源互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)包含MW級(jí)區(qū)域多微電網(wǎng)、自動(dòng)需求側(cè)響應(yīng)和多能源綜合協(xié)調(diào)控制3個(gè)子項(xiàng)。前兩個(gè)子項(xiàng)將構(gòu)建虛擬電廠和能效電廠，形成新的能源單元；后一個(gè)子項(xiàng)將建立實(shí)現(xiàn)新型能源生產(chǎn)和消費(fèi)單元互聯(lián)與管理的能源網(wǎng)絡(luò)。

智慧公共信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃智慧家庭、電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和智慧城市綜合能源數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)3個(gè)子項(xiàng)。智慧公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)基于三者之間的互動(dòng)，整合用戶側(cè)智慧能源系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展綜合能源服務(wù)內(nèi)涵和外延，提高數(shù)據(jù)利用效率。

創(chuàng)新示范區(qū)工程總體架構(gòu)如圖1所示。

2 多元能源融合的能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

2.1 能源互聯(lián)體系

生態(tài)城能源互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度涉及能源類型、時(shí)間尺度和空間尺度3個(gè)維度上的多級(jí)控制。從能源種類上說(shuō)，包括冷、熱和電3種能源類型的聯(lián)合優(yōu)化；時(shí)間尺度上包含了短期、超短期和準(zhǔn)實(shí)時(shí)三級(jí)；在空間尺度上，根據(jù)配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，劃分為網(wǎng)級(jí)、饋線級(jí)和臺(tái)區(qū)級(jí)(負(fù)荷級(jí))。綜合運(yùn)用削峰填谷、供需優(yōu)化平衡等多種調(diào)控手段，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效運(yùn)行、高滲透率新能源的充分消納和可靠經(jīng)濟(jì)供用電需求。

多元能源融合的能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)各子系統(tǒng)既分布自治又協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行，子系統(tǒng)之間通過(guò)信息總線實(shí)現(xiàn)信息集成和共享，如圖2所示。通過(guò)虛擬電廠技術(shù)整合分散的發(fā)電資源，提高分布式電源高滲透率下新能源消納率；通過(guò)能效電廠技術(shù)整合用戶側(cè)可控負(fù)荷，降低示范區(qū)夏季峰谷差占最大負(fù)荷比例；通過(guò)分級(jí)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制模式，降低配電網(wǎng)損等目標(biāo)。

圖1 智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)工程總體架構(gòu)Fig.1 General structure of innovation demonstration area project of smart grid

圖2 能源互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化配置網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)Fig.2 General structure of optimal allocation network of energy internet

2.2 區(qū)域多微電網(wǎng)子系統(tǒng)

智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)在電源控制方面，建設(shè)MW級(jí)區(qū)域多微電網(wǎng)為基礎(chǔ)的虛擬電廠。綜合應(yīng)用分布式供能技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、冷熱電混合儲(chǔ)能技術(shù)、能效管理技術(shù)，部署區(qū)域能源供需快速采集設(shè)備和區(qū)域冷熱電能效實(shí)時(shí)管理系統(tǒng)，響應(yīng)多級(jí)能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的調(diào)控指令，實(shí)現(xiàn)包含中低壓嵌套式微電網(wǎng)、低壓光儲(chǔ)微電網(wǎng)、分布式電源在內(nèi)的混合能源聯(lián)合調(diào)節(jié)。

區(qū)域多微電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)，各子微網(wǎng)實(shí)時(shí)將各自的運(yùn)行狀態(tài)信息上傳至區(qū)域多微電網(wǎng)綜合協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。傳送信息包括分布式電源和儲(chǔ)能的運(yùn)行參數(shù)，以及用戶的冷、熱、電負(fù)荷需求。綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化控制系統(tǒng)以準(zhǔn)確響應(yīng)配電網(wǎng)能量調(diào)度要求、區(qū)域能源利用效率最高、用能成本最低、污染物排放最少為控制目標(biāo)，優(yōu)化多微網(wǎng)在不同時(shí)段的運(yùn)行策略，并下發(fā)至各個(gè)微網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)。中低壓嵌套式微網(wǎng)分解上層能量管理系統(tǒng)控制指令，調(diào)節(jié)三聯(lián)供工作模式、儲(chǔ)能充放電功率、光伏發(fā)電出力、負(fù)荷功率實(shí)現(xiàn)綜合協(xié)調(diào)控制；低壓光儲(chǔ)微網(wǎng)則進(jìn)行儲(chǔ)能的充放電功率、光伏發(fā)電出力以及負(fù)荷功率的精細(xì)化調(diào)控；分布式光伏并網(wǎng)亦可參與到區(qū)域多微電網(wǎng)調(diào)節(jié)。通過(guò)上述多級(jí)控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)分布式電源及負(fù)荷的能量?jī)?yōu)化管理，達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行效果。

2.3 自動(dòng)需求響應(yīng)子系統(tǒng)

在負(fù)荷調(diào)控方面，實(shí)現(xiàn)生態(tài)城專變用戶、智慧家庭用戶和冷熱電能源站在內(nèi)多種柔性負(fù)荷的統(tǒng)一調(diào)控。構(gòu)建具有虛擬發(fā)電機(jī)組特性的能效電廠，同時(shí)為大型工商業(yè)用戶、數(shù)據(jù)中心提供能效提升措施。

自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)整體運(yùn)行流程分為“自動(dòng)需求響應(yīng)方案啟動(dòng)、執(zhí)行和監(jiān)測(cè)及統(tǒng)計(jì)”三大步驟，分別代表自動(dòng)需求響應(yīng)執(zhí)行前、中和后各個(gè)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)通過(guò)與多級(jí)能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)交互后，獲取負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線，逐次對(duì)用戶、區(qū)域自動(dòng)需求響應(yīng)能力預(yù)測(cè)，并與負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線進(jìn)行比較。若系統(tǒng)自動(dòng)需求響應(yīng)能力容量小于負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度容量，那么將系統(tǒng)自動(dòng)需求響應(yīng)能力容量發(fā)送給多級(jí)能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行修正，請(qǐng)求重新下發(fā)負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線；若滿足，則對(duì)負(fù)荷側(cè)資源調(diào)度曲線進(jìn)行分解并下發(fā)給各用戶，由各用戶根據(jù)可調(diào)控的柔性負(fù)荷(如空調(diào)、照明、自備電源、電動(dòng)汽車、電動(dòng)機(jī)等)進(jìn)行調(diào)度曲線再分解，并形成用戶自動(dòng)需求響應(yīng)計(jì)劃表，最后向各可調(diào)控的柔性負(fù)荷下發(fā)自動(dòng)需求響應(yīng)指令并執(zhí)行，同時(shí)需要考慮通過(guò)短信、微信等形式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)需求響應(yīng)信息下發(fā)。

2.4 能源互聯(lián)管理

在能源網(wǎng)絡(luò)方面，建成多級(jí)能源綜合協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)收集虛擬電廠、能效電廠在考慮冷熱電源-儲(chǔ)-荷能量轉(zhuǎn)化條件下的可調(diào)度電容量，優(yōu)化系統(tǒng)的可調(diào)度容量?jī)?yōu)化目標(biāo)曲線，配置各級(jí)能源單元的控制指令，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)、饋線、配電網(wǎng)三級(jí)能量自治和全局優(yōu)化。

臺(tái)區(qū)-饋線-配網(wǎng)之間策略的協(xié)調(diào)通過(guò)在短期、超短期和準(zhǔn)實(shí)時(shí)的時(shí)間尺度上通過(guò)調(diào)度容量和優(yōu)化的目標(biāo)曲線作為媒介實(shí)現(xiàn)。臺(tái)區(qū)級(jí)的調(diào)度容量通過(guò)分析由微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)和需求側(cè)管理系統(tǒng)上報(bào)的調(diào)度容量數(shù)據(jù)、分布式電源的電源特性進(jìn)行綜合分析給出；饋線級(jí)的調(diào)度容量在綜合各臺(tái)區(qū)上送的調(diào)度容量、饋線的分布式電源特性、大用戶的負(fù)荷特性、儲(chǔ)能特性等的基礎(chǔ)上分析給出饋線級(jí)的調(diào)度容量；配網(wǎng)的調(diào)度容量在綜合各饋線上送的調(diào)度容量的基礎(chǔ)上給出。

配網(wǎng)優(yōu)化根據(jù)調(diào)度容量以整個(gè)配網(wǎng)的優(yōu)化為目標(biāo)給出各饋線關(guān)口的優(yōu)化曲線，并下發(fā)到各饋線級(jí)優(yōu)化模塊；饋線級(jí)優(yōu)化根據(jù)各臺(tái)區(qū)的調(diào)度容量以整條饋線的優(yōu)化為目標(biāo)，并以配網(wǎng)下發(fā)的關(guān)口優(yōu)化曲線為約束條件，給出各臺(tái)區(qū)的優(yōu)化目標(biāo)曲線并下發(fā)；而各臺(tái)區(qū)根據(jù)微網(wǎng)、需求側(cè)資源等的調(diào)度容量以臺(tái)區(qū)的優(yōu)化為目標(biāo)，并以饋線下發(fā)的關(guān)口優(yōu)化曲線為約束條件，給出微網(wǎng)、需求側(cè)等資源的優(yōu)化目標(biāo)曲線并下發(fā)給微網(wǎng)和需求側(cè)資源等系統(tǒng)。

3 綜合數(shù)據(jù)融合的信息互通網(wǎng)絡(luò)

信息互通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃面向智慧城市建設(shè)的發(fā)展要求，適應(yīng)智能電網(wǎng)創(chuàng)新服務(wù)模式、智慧城市信息互聯(lián)互通、政府提升公眾服務(wù)能力、居民智慧用能服務(wù)、電網(wǎng)公司提升社會(huì)形象、電力公司活化企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的綜合要求，面向居民提供居家便民和綠色出行服務(wù)，面向政府、企業(yè)和電力公司提供基于多源信息融合的深度綜合能源服務(wù)。

綜合數(shù)據(jù)融合的信息互通網(wǎng)絡(luò)中智慧家庭子項(xiàng)主要開(kāi)展智慧家庭服務(wù)設(shè)備、客戶端以及服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電需求響應(yīng)支持、提供多能源集中繳費(fèi)等日常便捷服務(wù)。電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)子項(xiàng)建設(shè)生態(tài)城“10 min”充電圈，為各類用戶提供多元化增值服務(wù)，并推廣電動(dòng)汽車分時(shí)租賃運(yùn)營(yíng)模式，促進(jìn)電動(dòng)汽車規(guī)?；l(fā)展，支撐生態(tài)城綠色低碳城市發(fā)展。

在此基礎(chǔ)上，建設(shè)智慧城市綜合能源數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，接入多個(gè)系統(tǒng)匯集的時(shí)序數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)，支持流計(jì)算、批量計(jì)算等功能，并且可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的方式來(lái)滿足數(shù)據(jù)日益增長(zhǎng)的需求，最終達(dá)到支持PB級(jí)以上規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)算。一方面為多級(jí)能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提供包括水和燃?xì)庠趦?nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；另一方面為電力公司、政府部門(mén)、企業(yè)及公眾提供公共服務(wù)、政府管理、能源供需、節(jié)能減排、電力企業(yè)綜合應(yīng)用等相關(guān)應(yīng)用及展示服務(wù)。智慧城市綜合能源數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖3所示。智慧城市綜合能源數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)包括多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集與集成、基于云技術(shù)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)、基于大數(shù)據(jù)公共服務(wù)應(yīng)用、基于大數(shù)據(jù)公共服務(wù)的多維度展示等內(nèi)容。

其中，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集與集成依托信息交互總線實(shí)現(xiàn)；基于云技術(shù)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)包括了系統(tǒng)硬件層和系統(tǒng)軟件層的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)與智慧城市云數(shù)據(jù)中心、智能電網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并構(gòu)建面向多業(yè)務(wù)的大數(shù)據(jù)處理、挖掘分析引擎，能夠快速將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)緊密連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)價(jià)值提升；基于大數(shù)據(jù)公共服務(wù)應(yīng)用以能源利用、能源分析、能源服務(wù)為主線，深度挖掘能源互聯(lián)網(wǎng)的各類應(yīng)用與業(yè)務(wù)模式，全面支撐智慧城市公共服務(wù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)化；基于大數(shù)據(jù)公共服務(wù)的多維度展示，基于互動(dòng)化營(yíng)業(yè)廳展示大屏，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)城整體概況、能源供應(yīng)體系、智慧綠色交通體系、智慧便民服務(wù)全方位、多維度的綜合展示，多層面詮釋智能電網(wǎng)對(duì)智慧城市建設(shè)的全面支撐作用。

4 智能電網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展模式

智能電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展不僅依靠持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，還依賴發(fā)展模式的不斷突破。天津生態(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范將在如下幾個(gè)方面開(kāi)展模式創(chuàng)新。

(1)多方投資、多方共建、多方受益的生態(tài)城智能電網(wǎng)工程建設(shè)模式。生態(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新工程最大的特色是整合多方資源，引入科研單位、社會(huì)企業(yè)、高等院校、節(jié)能公司等，探索多方投資、多方共建、多方受益的智能電網(wǎng)建設(shè)模式。

(2)面向未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域多能源協(xié)同運(yùn)營(yíng)模式。針對(duì)多能源的協(xié)調(diào)運(yùn)行，探索多能源供需調(diào)度容量有償置換、能源聚合調(diào)控等模式，形成以信譽(yù)等級(jí)評(píng)價(jià)、消費(fèi)積分兌現(xiàn)為激勵(lì)引導(dǎo)的冷熱電混合能源供應(yīng)，需求側(cè)負(fù)荷資源主動(dòng)參與智能電網(wǎng)互動(dòng)模式，初步構(gòu)建多能源協(xié)調(diào)調(diào)控的智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)模式。

(3)基于綜合能源大數(shù)據(jù)的公共能源全景信息服務(wù)模式。建立多元服務(wù)平臺(tái)大數(shù)據(jù)共享模式和管理體系，分析信息發(fā)布的時(shí)效與深度對(duì)多方博弈行為的影響，構(gòu)建未來(lái)能源格局下能源參與方的信息服務(wù)方式和服務(wù)場(chǎng)景，支持基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)與應(yīng)用的跨平臺(tái)信息整合方式、跨平臺(tái)業(yè)務(wù)配合。

(4)打造基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)支付的智慧家庭、綠色交通出行、大數(shù)據(jù)應(yīng)用的增值服務(wù)模式?；谝苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)支付模式，開(kāi)展面向智慧家庭、綠色交通出行、大數(shù)據(jù)增值應(yīng)用服務(wù)的移動(dòng)支付模式，支持家庭四表費(fèi)用繳納、電動(dòng)汽車充電費(fèi)用在線支付、大數(shù)據(jù)增值服務(wù)購(gòu)買等功能。

圖3 綜合數(shù)據(jù)融合的信息互通網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)架構(gòu)Fig.3 Information communication business structure of comprehensive data fusion

5 結(jié) 論

天津生態(tài)城智能電網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)建設(shè)的總體目標(biāo)是構(gòu)建能源流、信息流廣泛互聯(lián)的能源優(yōu)化配置和智慧公共服務(wù)兩大網(wǎng)絡(luò)，提升城市綜合能源利用效率，創(chuàng)新電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式，支撐智慧城市建設(shè)，建成具備國(guó)際影響力的智能電網(wǎng)創(chuàng)新工程的示范基地、體驗(yàn)基地、創(chuàng)新基地。突出新技術(shù)和新模式融合，推動(dòng)能源開(kāi)發(fā)、配置、消費(fèi)方式改革，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模清潔能源和分布式電源的友好并網(wǎng)，多種能源優(yōu)化配置的透明開(kāi)放，提升智能用電和互動(dòng)服務(wù)的全新體驗(yàn)；突出實(shí)用性與展示性結(jié)合，基于能源互聯(lián)網(wǎng)分析與展示平臺(tái)、智能電網(wǎng)公共服務(wù)平臺(tái)，面向企業(yè)、政府與居民進(jìn)行展示，提高智能電網(wǎng)的社會(huì)影響力；突出內(nèi)外合作，與產(chǎn)業(yè)公司、高等院校、科研院所和社會(huì)企業(yè)開(kāi)展合作，實(shí)踐多方合作共建模式，將智能電網(wǎng)示范區(qū)打造成高端、開(kāi)放的智能電網(wǎng)展示平臺(tái)。

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(編輯：劉文瑩)

Innovation Demonstration Area Construction of Tianjin Eco-City Smart Grid Facing Multi Energy Interconnection

YU Jiancheng，WANG Xudong，ZHANG Dong，YANG Yuquan
(State Grid Tianjin Electric Power Company，Tianjin 300010，China)

The development of energy revolution and the third industrial revolutions put forward higher requirements for the energy interconnection and information communication in smart grid.Based on the innovation demonstration area construction of Tianjin eco-city smart grid，this paper focused on the development pattern of future power grid，deeply analyzed the development need of smart grid，designed the innovation structure of smart grid with sustainable development，and proposed the planning scheme of energy internet based on virtual power plant and efficiency power plant，as well as the smart energy information service structure based on big data and extensive information interconnection.In order to improve the participation of society and the perception of residents，this paper proposed smart grid，s construction mode，operation mode，service mode and transaction mode，which could give full play to the platform effect of smart grid and fundamentally change the production and lifestyle of smart city.

energy internet；eco-city；smart grid；multi energy fusion；energy big data

TM 71

A

1000-7229(2015)11-0058-06

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.11.009

2015-06-16

2015-10-13

于建成(1977)，男，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)；

王旭東(1984)，男，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)；

張東(1985)，男，博士，主要從事用戶側(cè)自動(dòng)需求響應(yīng)工作，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在負(fù)荷建模上應(yīng)用，微網(wǎng)優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，電力市場(chǎng)分析；

楊宇全(1981)，男，高級(jí)工程師，主要從事智能電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與建設(shè)工作。

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(SGTJDK00DWJS150009)