能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形態(tài)與關(guān)鍵技術(shù)

趙楊

【摘要】：新能源和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想成為“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下能源行業(yè)發(fā)展的新趨向。文章充分分析能源互聯(lián)網(wǎng)及其信息通信技術(shù)的需求，給出以電能為載體的能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信總體架構(gòu)，并以能源互聯(lián)網(wǎng)為應(yīng)用背景，介紹采集監(jiān)控類、流程作業(yè)類、分析決策類、基礎(chǔ)資源類、安全保障類和支撐體系類共20余項信息通信關(guān)鍵技術(shù)，最后對能源互聯(lián)網(wǎng)的熱點應(yīng)用及發(fā)展方向做出展望。

【關(guān)鍵詞】：能源互聯(lián)網(wǎng)；技術(shù)形態(tài)；關(guān)鍵技術(shù)

1、導(dǎo)言

隨著互聯(lián)網(wǎng)在全世界普及應(yīng)用，人類的生產(chǎn)生活在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)驅(qū)動下不斷發(fā)生改變。同時，互聯(lián)網(wǎng)正繼續(xù)向各行各業(yè)滲透。互聯(lián)網(wǎng)在實現(xiàn)開放對等原則的基礎(chǔ)上，能夠向整個系統(tǒng)提供全方位的信息支持，而能源互聯(lián)網(wǎng)是以可再生分布式能源和互聯(lián)網(wǎng)為核心而形成的新能源互聯(lián)網(wǎng)，旨在實現(xiàn)能源的高效傳輸、利用，進行更廣泛的分布式互聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)化，實現(xiàn)能源分布式的有效供應(yīng)，形成堅實的能源基礎(chǔ)架構(gòu)。

2、能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信需求和特點

能源互聯(lián)網(wǎng)借鑒了信息互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)特征，但同時也有所區(qū)別，雙方在網(wǎng)絡(luò)功能、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、協(xié)議、服務(wù)、安全和服務(wù)對象等方面有所類似和不同。

借鑒信息互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，能源互聯(lián)網(wǎng)將向著扁平化、分散式域控制，以及以能量為中心的網(wǎng)絡(luò)等方向發(fā)展。鑒于電力能源的清潔性、安全性和傳輸效率優(yōu)勢，能源互聯(lián)網(wǎng)將主要通過電力互聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)體現(xiàn)。

2.1能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信技術(shù)需求

能源互聯(lián)網(wǎng)對信息通信能力的需求可總結(jié)為以下5個方面：

2.1.1多樣的信息采集能力和靈活的網(wǎng)絡(luò)接入能力。

2.1.2高速可靠的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力和海量信息存儲能力。

2.1.3高效的數(shù)據(jù)處理能力和規(guī)范的業(yè)務(wù)處理能力。

2.1.4智能的數(shù)據(jù)分析和決策能力。

2.1.5強大的網(wǎng)絡(luò)和信息安全保障能力。

2.2能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信特點

信息通信技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)信息化、智能化發(fā)展的關(guān)鍵要素?；谀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)對信息通信技術(shù)的上述需求，支撐能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信技術(shù)需具備以下特點。

2.2.1開放互聯(lián)。

2.2.2對等分享。

2.2.3智能高效。

3、關(guān)鍵技術(shù)

3.1可再生能源發(fā)電技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)電設(shè)備包括傳統(tǒng)能源發(fā)電和可再生能源發(fā)電，其中最主要的是可再生能源發(fā)電?？稍偕茉窗l(fā)電主要包括水力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電等。風(fēng)電、太陽能發(fā)電、太陽能熱發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和潮汐發(fā)電是新興的發(fā)電技術(shù)，當(dāng)前主流的研究方向集中在風(fēng)電和光伏發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在可再生能源領(lǐng)域中發(fā)展相對成熟，是發(fā)展新能源技術(shù)中具有最大商業(yè)化發(fā)展規(guī)模前景的。太陽能光伏發(fā)電有很多優(yōu)點，如無噪聲、無污染、不受地域限制且分布廣泛、不消耗燃料、建設(shè)周期短、經(jīng)營成本低、無長距離傳輸、可現(xiàn)場使用、結(jié)合建筑物具有更好的便利性等。所以太陽能光伏發(fā)電是一種常規(guī)發(fā)電無法比擬的發(fā)電方式。在能源互聯(lián)網(wǎng)中，任何有風(fēng)能和太陽能的地方均可以作為一個小電站配合電網(wǎng)進行供電。

3.2儲能技術(shù)

儲能裝置在能源互聯(lián)網(wǎng)中的許多領(lǐng)域都是一個非常重要的部分。在能源互聯(lián)網(wǎng)中儲能設(shè)備可以改善電能質(zhì)量，保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。儲能設(shè)備的應(yīng)用是一種能夠提高發(fā)電機的輸出電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量的有效方式，同時增加了分布式電源和電網(wǎng)運行的可靠性。分布式電源和儲能設(shè)備的可靠結(jié)合是解決例如電壓跌落、階段時間停電等電網(wǎng)問題的有效解決方式；儲能設(shè)備還可以有效地提高動態(tài)功率的質(zhì)量。另外，儲能設(shè)備在提高分布式電源的經(jīng)濟性方面起著不可忽視的作用。在電力市場中，分布式電源通常并網(wǎng)運行，有足夠的存儲功率，可以將電出售給電力公司，來滿足電力調(diào)峰和緊急供電，以最大限度地提高經(jīng)濟效益。儲能裝置主要有化學(xué)儲能和物理儲能，如蓄電池、氫儲能、壓縮空氣儲能、超級電容器、飛輪儲能、超導(dǎo)儲能等。

3.3遠距離輸電技術(shù)

遠距離輸電技術(shù)符合我國電力發(fā)展的當(dāng)前預(yù)期，也是國際能源革命的重要組成部分，所以著重發(fā)展該技術(shù)是很有必要的。自2011年起，我國東部沿海發(fā)達區(qū)域逐漸出現(xiàn)了電力短缺的狀況，例如浙江省，全省在2012年最大電力短缺額約近1000萬kW，電力的可靠性供應(yīng)難度逐漸增大，所以從其他地區(qū)到浙江進行遠距離大容量輸電是比較可靠、有效的方式。運用遠距離大容量輸電技術(shù)不僅能夠解決能源傳輸問題，而且能節(jié)省煤炭資源，因為輸電的經(jīng)濟性優(yōu)于輸送煤炭且輸送效率基本相當(dāng)。該技術(shù)是高新技術(shù)的集成，在優(yōu)化其他產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和加快其結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面都能夠起到催化作用。

3.4電網(wǎng)負荷的相關(guān)技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)是可用于各種AC和DC負載的一種先進的智能電網(wǎng)。最近幾年，隨著電池技術(shù)的不斷成熟和相應(yīng)成本的不斷下降，電動車使用率正在迅速增長?？梢灶A(yù)見的是通過電動車的聯(lián)系，電力系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的耦合程度將在今后繼續(xù)加強。電氣化運輸系統(tǒng)，特別是電動汽車，將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。同時，能源互聯(lián)網(wǎng)即插即用的功能需要能量管理系統(tǒng)來管理在不同負載時的轉(zhuǎn)換器和通信。該系統(tǒng)可以基于本地信息進行快速響應(yīng)，而當(dāng)電壓下降時，電網(wǎng)故障或者停電等事件發(fā)生后，系統(tǒng)可以從電網(wǎng)平滑切換，自動實現(xiàn)孤島運行。

3.5相關(guān)信息技術(shù)

目前，中國首個開放開源為主導(dǎo)的能源建設(shè)云平臺已經(jīng)由中國電力建設(shè)集團有限公司建立。該公司以“互聯(lián)網(wǎng)+能源”為主導(dǎo)，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)及智能硬件技術(shù)，成功開發(fā)了電建云平臺。能源互聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)和發(fā)展能夠驅(qū)動傳統(tǒng)能源建設(shè)行業(yè)在工程、流域、資源等方面進行整合和產(chǎn)業(yè)升級。云計算可以根據(jù)即時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，按需進行信息提取和分析計算，具有方便快捷、可靠性高等特點。大數(shù)據(jù)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)有：海量信息的采集、數(shù)據(jù)存儲、信息數(shù)據(jù)的預(yù)處理及其分析應(yīng)用等。能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量比傳統(tǒng)能源數(shù)據(jù)量要大，且種類繁多，其中包括能源傳送、用戶能源用量、電動汽車的接入、電能計量及分布式電源、能源日常的運行管理等數(shù)據(jù)，所以大數(shù)據(jù)的發(fā)展和應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。

結(jié)論

綜上所述，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融入，能源、交通、建筑等各大行業(yè)將會形成有效交互和融合。能源在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，能源互聯(lián)網(wǎng)將會有更廣闊的未來。

【參考文獻】：

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