能源互联网体系与应用新技术钻研

2019-02-21 09:43字体:
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  能源革命从上个世纪开始就成为全球关注的议题之一,诸多国家都致力于新能源领域的开发及相关技术的攻关。革命初期,多能源转换,尤其是将化学能转化为热能乃至机械能,是领域研究的重点;到了中叶,开发可再生清洁能源在很长的周期内成为解决环境和资源短缺问题的突破点,相应的开发及储存技术也应运而生;当前,随着互联网技术的兴起,对于能源的利用已不仅停留在清洁、高效、低成本,更多的是立足于智能管理、优化控制等网络化程度更强的能源利用。因此,能源互联网这一新兴词汇便随着互联网技术中的大数据、云计算、人工智能应运而生。

 

  什么是能源互联网

 

  能源互联网是以互联网技术为基础,以电力系统为中心,将电力系统与天然气网络、供热网络以及工业、交通、建筑系统等紧密耦合,横向实现电、气、热、可再生能源等“多源互补”,纵向实现“源、网、荷、储”各环节高度协调,生产和消费双向互动,集中与分布相结合的能源服务网络。

 

  能源互联网的特征,从物理维度上是一个以电力系统为核心,以可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统;从信息维度上是能量的开放互联与交换分享可以跟互联网信息分享一样便捷的信息物理融合系统;从市场维度上看:提供绿色能源灵活交易的平台,构建开放、自由、充分竞争的市场环境,能激发市场中各商业主体的积极性。

 

  与智能电网相比,能源互联网的侧重点在于新能源的占比及影响的研究,更着重去探讨当可再生能源的占比到达很高的时候,现有的电力系统应该如何去支撑整个环境。同时,虽然电网作为核心部分,但清洁可再生能源的多能转换利用决定了能源互联网需要将电网与天然气、热能网络等紧密耦合,其能量形式可以囊括电能、化学能、热能、机械能等。

 

  能源互联网体系研究

 

  能源互联网的体系由下至上可以分为能源层、网络层和应用层,如图1所示。

 

  

能源互联网体系与应用新技术钻研

 

  图1 能源互联网体系架构图

 

  其中,能源层主要是进行能源的生产、转换、传输和利用,包括化石燃料的发电、清洁可再生能源的多能转化、电力利用等;网络层主要是通过广域布局的智能传感进行能源相关数据的采集和传输,利用互联网技术,实时获取海量数据;而应用层主要是利用大数据、云计算、人工智能等技术进行能量信息的数据共享,主要包括能源设备的运行状态和各能源系统的实施运转状况等,主要实现途径是对海量数据信息进行分析和处理,从而搭建能源交易平台来对各种能源交易进行数据支撑,承担能源互联网的信息采集、管理方案、能源交易等方面的运行工作。

 

  在此体系下,能源互联网可以完成多能源协调管理,根据电、气、热网领域行业的运转情况,从能源价值最大化、系统安全运行、多能源交易准则和法规的角度对多能交易及资源配置进行统一的协调管理,从而可以保障能源的高效、安全供应及能源互联网的健康发展。同时,用户可以借助平台了解需求侧的具体情况,同时借助系统控制网络实现能源储备和需求的匹配。作为需求侧主体,用户也可以参与供电供热等供给侧环节,借助能源交易平台及分布式储能系统进行在线的能源交易、转售等业务。

 

  能源互联网新技术研究

 

  能源互联网3层架构中所涉及的新技术主要包括大数据、云计算、智能传感、新能源发电、储能等相关技术,这些技术最终都会通过能源互联平台进行连接,成为能源互联网个性化的技术链。

 

  1 分布式能源与ICT融合技术

 

  通过将光伏发电与互联网相结合打造的光伏云是分布式能源接入能源互联网的雏形。光伏云分为设备、数据处理、服务、应用端四部分。由光伏阵列和电表组成的设备部分是实现光伏发电的基础设施,数据处理环节通过前置机中的采集设备将光伏发电的发电量、电能质量等数据信息经过大数据存储和处理提供给服务端,在服务部分可以实现数据服务、安全服务、任务调度服务等多种多样的监控、管理服务,这些服务可以在我们的手机、电脑平台查看和操作,实现光伏的应用端落地。通过着四部分的配合,能源与大数据云计算相互协调,真正实现能源的可控化和智能化。