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能源联网是能源和互联网深度融合的产物, 已经成为当前国际学术界和产业界关注的新焦点, 也是能源行业继智能电网后又一前沿发展方向和重要课题。在能源革命、“互联网+”和创新驱动等国家战略的背景下, 能源互联网将成为能源领域创新创业的沃土。
1能源网和互联网
能源网和互联网具有相互促进的发展历程。互联网刚出现时借鉴了电网源荷互联和负荷即插即用的理念, 实现了不同计算机互联, 以及信息接收端的即插即用和使用透明。之后互联网发展迅速, 进入了双向互动的Web2.0和移动互联网时代, 每个个体既是信息的消费者, 也是信息的生产者,
实现了异种设备的即插即用, 具备自组织、自愈等功能, 产生众多的新业态和商业新模式, 成为当前最活跃的创新创业之土壤。相比之下, 电网发展相对缓慢, 保守内向和自然垄断的局面未发生实质性变化, 大众创新创业的活力明显不足。
互联网的快速发展离不开若干重要理念, 其核心是开放。传统能源网的理念则显得相对保守和内向, 相比互联网最大的差距在于开放性差导致互联程度低: (1)在物理层面, 电、热、冷、气、油、交通等能源子系统存在行业壁垒, 未能实现开放互联;能源网中能量的传输也无法像互联网中信息传输一样灵活可控;导致能源网总能效不高, 可再生能源的消纳受限, 还使得能源生产和消费的便捷性不足。
(2)在商业层面, 能源网仍被少数大型公司垄断, 众多的源荷之间难以形成直接对接, 大量的能源用户处于被动地位, 无法以对等的身份参与到能源市场中, 创新创业主体不多, 市场不繁荣。随着可再生能源、分布式发电的迅速发展, 现有的电网越来越难以满足人们对能源民主化、高效化和绿色化方面的高要求, 亟需从互联网汲取最新最先进的理念和技术, 实现电网的升级进化。
2能源互联网的发展目标
1) 能源市场化: 打破行业壁垒, 对接供需双方, 为各种参与者和大量用户的低成本进入及便捷交易提供开放平台, 实现多方共赢, 激活大众创新创业, 为能源革命提供持续动力。
2) 能源高效化: 实现多类能源的开放互联和调度优化, 为能源的综合开发、梯级利用和能源共享提供了条件, 可以大幅提高能源的综合使用效率。
3) 能源绿色化: 通过多种能源的耦合互补、各类储能的应用、需求侧响应等, 支撑高渗透率可再生能源的接入和消纳。
3能源互联网的主要理念
开放: 开放是能源互联网的核心理念, 表现为: 多类型能源的开放互联、各种设备与系统的开放对等接入、各种参与者和终端用户的开放参与、开放的能源市场和交易平台、开放的能源创新创业环境、开放的能源互联网生态圈、开放的数据与标准等。
互联: 互联是开放的重要表现, 为能源的共享和交易提供平台, 是能源互联网创造价值的基础, 包括: 多种能源形式的互联、多类能源系统的互联、多异构设备的互联、各类参与者的互联等。
以用户为中心: 以用户为中心是能源互联网在商业上取得成功的关键, 强调提供极致的用户体验, 满足用户不同品位的便捷用能、便捷生产和交易能源的需求。
分布式: 分布式是推动能源互联网发展的重要动力。光伏等新能源适合分布式, 用户也将成为分布式的能源产消者。
共享: 共享是能源互联网的精神, 物理设备的开放互联如果缺少了共享的机制, 也就无法形成有效的能源市场和良好的创新创业环境。
对等: 能源互联网需要打破垄断, 去中心化, 不同参与者处于对等的位置, 在此基础上进行对等的交易, 能源的生产和消费也相互对等。
4能源互联网的主要特征
能源互联网的关键特征是互联网理念和技术的深度融入, 至少表现为以下几点特征:
1) 支撑多类型能源的开放互联, 提高能源综合使用效率。
2) 支撑高渗透可再生能源的接入和消纳。
3) 支撑能量自由传输和用户广泛接入的自由多边互联网架构。
4) 集中和分布相结合的自组织网络架构。
5) 支撑众筹众创的能源互联网市场和金融。
6) 支撑能源运行、维护、交易、金融等大数据分析。
5能源互联网的基本架构
能源互联网的基本架构如下图所示, 大致可分为“能源系统的类互联网化”和“互联网+”两层。
“能 源系统的类互联网化”指能量系统, 是互联网理念对现有能源系统的改造, 使得能源系统具有类似于互联网的某些优点, 促进可再生能源的消纳、综合能效的提高, 为能量的交易共享提供支撑, 主要表现为以下三点:
1)多能源开放互联, 打破电、热、冷、气、油、交通等行业壁垒, 实现多能源综合利用;
2)能量自由传输, 表现为远距离低耗(甚至零耗)大容量传输、双向传输、端对端传输、选择路径传输、大容量低成本储能、无线电能传输等;
3)开放对等接入, 表现为新的设备/系统接入能源互联网时, 可被自动的感知、识别和管理, 具有良好的可扩展性和即插即用性。
“互联网+”指信息系统, 是信息互联网在能源系统的融入。能源互联网是一个典型的“互联网+能源”的应用场景, 通过互联网技术将设备数据化, 将所有主体自由联接, 打造能源互联网“操作系统”, 统筹管理各种资源, 产生新的业态和商业模式, 促进大众创新创业。主要体现在以下三点:
1)能源物联, 新增开放传输, 在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享;
2)能源管理, 不同能源类型的分布式协同管理和源、网、荷、储的实时互动优化, 借鉴互联网理念和技术让用户体验到专业、便捷和定制化的服务;
3)能源互联网市场, 为能源的自由交易和众筹金融提供平台, 实现能源互联网各要素的共生共赢。
6能源互联网和智能电网的关系
与智能电网相比, 能源互联网更加开放、更多互联, 表现在: (1)由主要关注单一的电力系统转向关注供电、供热、供冷、供气、电气化交通等综合能源系统, 实现多种能源系统的开放互联;(2)由与信息通信技术融合转向与互联网融合, 利用互联网思维和技术, 改造现有能源行业, 形成新的商业模式和新业态, 促进大众创新创业, 其社会影响力和公众兴趣度将远高于智能电网。
