戴瑞 王金梅

摘 要：能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新能源技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，能夠更好地解決所面臨的能源危機和環(huán)境惡化。本文闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念和特點，重點討論了能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)；可再生能源發(fā)電技術(shù)；互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)迎來了創(chuàng)新的時代，使互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)得以發(fā)展，創(chuàng)造了很多新的商業(yè)模式。美國未來學(xué)家杰里米·里夫金已經(jīng)提出了能源互聯(lián)網(wǎng)，就是以 “互聯(lián)網(wǎng)+”為核心，從而實現(xiàn)分布式發(fā)電和和電動車接入。[ 1 ]國內(nèi)外學(xué)者研究了能源互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵及特征，詳細探討了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念、技術(shù)構(gòu)架、關(guān)鍵技術(shù)等，同時也使越來越多的學(xué)者對能源互聯(lián)網(wǎng)感興趣了。[ 2-4 ]

中國領(lǐng)導(dǎo)人在紐約聯(lián)合國總部出席聯(lián)合國發(fā)展峰會上也提到了推進能源互聯(lián)網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)受到國內(nèi)外學(xué)者的特別關(guān)注了。

能源互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新能源技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，能夠更好地解決所面臨的能源危機和環(huán)境惡化。與當前研究的智能電網(wǎng)，微電網(wǎng)等相比，無論在概念上，還是在技術(shù)和方法上都有獨特的特點。所以說，對于促進能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使傳統(tǒng)的電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)逐漸演化，研究能源互聯(lián)網(wǎng)的定義、特征及各種關(guān)鍵技術(shù)是有必要的。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)的概念和特征

1）能源互聯(lián)網(wǎng)的概念。能源互聯(lián)網(wǎng)是一種清潔替代和電能替代為重點，其以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，結(jié)合先進的電力電子技術(shù)及可再生能源發(fā)電技術(shù)等，實現(xiàn)雙向的能源和信息接入和切斷的高效電網(wǎng)。（如圖1所示）。能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想是以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)來研究的。美國北卡萊羅納州立大學(xué)黃勤教授主持2008年美國國家科學(xué)基金項目 FREEDM提出過能源互聯(lián)網(wǎng)類似的概念。

2）能源互聯(lián)網(wǎng)的特征。能源互聯(lián)網(wǎng)是是大電網(wǎng)技術(shù)、儲能技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息技術(shù)、可再生能源發(fā)電技術(shù)、需求響應(yīng)技術(shù)等有機的結(jié)合。與一般電網(wǎng)比較，其具有6個特點：分布性、聯(lián)結(jié)互動、開放性、安全性、基礎(chǔ)設(shè)施繼承性、健壯性。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 儲能技術(shù)[ 5 ]

目前，隨著社會不斷的進步，已經(jīng)開發(fā)了很多不同形式的儲能方式，其中代表的有化學(xué)儲能和物理儲能。若選用新型的儲能裝置，可以使分布式能源發(fā)電達到穩(wěn)定性和容量要求；通過對儲能控制策略的優(yōu)化，使系統(tǒng)具有強大的競爭力。

2.2大電網(wǎng)技術(shù)

大容量遠距離輸電是全世界各國的基礎(chǔ)能源技術(shù)，也是大型能源基地中的分布式發(fā)電的有力保障。大容量遠距離輸電技術(shù)有直流輸電、直流電網(wǎng)、海底電纜、超導(dǎo)輸電等技術(shù)。其次，新型的智能傳感器件、先進的電力電子器件、高溫超導(dǎo)材料、儲能設(shè)備等能源互聯(lián)網(wǎng)的新型器件與材料的研究探索也是有必要的。

2.3信息技術(shù)

先進的信息技術(shù)包括傳感器、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，是能源領(lǐng)域的指南針。能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建平臺是大數(shù)據(jù)分析和云計算，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、服務(wù)、安全等功能，支持電源的配額、電能的教育、節(jié)能、監(jiān)控、運行和維護等業(yè)務(wù)。[ 6 ]

1）傳感器技術(shù)。傳感器是一種檢測裝置，是信息采集的關(guān)鍵技術(shù)。通過智能傳感器獲取能源互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)狀態(tài)、可再生能源發(fā)電狀態(tài)及用戶測設(shè)備用電狀態(tài)參數(shù)等，將這些數(shù)據(jù)進行分析、處理并提供改進控制策略。2）云計算與云存儲技術(shù)。云計算（cloud computing） 是一種通過網(wǎng)絡(luò)安全、方便的獲取計算資源，實現(xiàn)隨時隨地，按需方式的高效計算模式，為電力業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的云服務(wù)。 [ 6 ]3）大數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)是指不能在一定的時間內(nèi)采用數(shù)據(jù)庫軟件對其進行數(shù)據(jù)提取、管理等?？梢詫崿F(xiàn)大數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、存儲及管理、分析、檢索、可視化、安全等功能。4）泛在互聯(lián)?；ヂ?lián)網(wǎng)是重要的信息平臺，泛在網(wǎng)絡(luò)是在傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上擴大了覆蓋范圍，實現(xiàn)了無論在時間上還是空間上的人或物的信息交換，也就是物物之間、人與物之間信息想通的互聯(lián)網(wǎng)。

2.4電力電子技術(shù)

利用新型半導(dǎo)體材料制成的電力電子新器件（如 SiC 功率器件）比利用硅半導(dǎo)體器件具有更好的耐高溫、反向截止電壓高、低開關(guān)損耗等優(yōu)點，成為新一代的先進電力電子裝置。一些復(fù)雜的控制算法、故障檢測、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等控制策略都被整合到DSP內(nèi)實現(xiàn)，提高了新型電力電子設(shè)備的功能。

2.5 智能能量管理技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)中具有多種能量生產(chǎn)、傳輸、消耗設(shè)備，具有典型的非線性隨機特征與多尺度動態(tài)特征，智能能量管理技術(shù)可以實現(xiàn)能源局域網(wǎng)內(nèi)能量設(shè)備的 “ 即插即用 ” 管理，多種能源之間的分布式協(xié)同控制，提高可再生能源高滲透率下的魯棒性。其控制設(shè)備包含繼電保護裝置、DG控制器等，當網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)一系列故障時，能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以自主實現(xiàn)孤島運行與并網(wǎng)運行之間的平滑切換。

2.6 可再生能源發(fā)電技術(shù)

可再生能源發(fā)電主要包括風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、潮汐能發(fā)電等多種方式，其中水力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電已經(jīng)較為成熟的技術(shù)，而風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、地?zé)崮馨l(fā)電及潮汐能發(fā)電等都屬于新興的發(fā)電技術(shù)，當前的熱門話題就是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電。

a. 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)，其工作原理是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車的葉片進行旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將所旋轉(zhuǎn)的速度提高，最終發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電是新型發(fā)電中規(guī)模較大、較成熟的一種。

b.太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是通過半導(dǎo)體硅等材料的光電效應(yīng)直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，其具有清潔安全、可靠性高、不消耗燃料、能源到處可取、成本低、不收地域時間的限制等特點，所以具有較為廣闊的前景。

2.7 需求響應(yīng)技術(shù)

需求響應(yīng)是用戶通過電價或其他激勵做出響應(yīng)來調(diào)整用電。通過需求響應(yīng)來優(yōu)化調(diào)整用電負荷實現(xiàn)削峰填谷，從而提高了能源的利用率。

2.8 微網(wǎng)技術(shù)

微網(wǎng)是通過各種可再生能源對一棟樓、一個小區(qū)等進行獨立發(fā)電、供熱，也可與公共能源連接的微型能源網(wǎng)絡(luò)。微網(wǎng)使用可再生清潔能源發(fā)電，可靈活便利對設(shè)備進行充電。微網(wǎng)可實現(xiàn)能源協(xié)調(diào)規(guī)劃、多種能源之間相互轉(zhuǎn)換、分布式發(fā)電預(yù)測等功能。

2.9 標準化技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)首要任務(wù)是構(gòu)建標準化體系，其標準化體系由交易服務(wù)、規(guī)劃設(shè)計、運行維護、相應(yīng)的規(guī)范、法規(guī)等標準構(gòu)成。這些標準需要跟進，保證互聯(lián)網(wǎng)的安全運行、健康發(fā)展。

3 結(jié)論

本文闡述了能源互聯(lián)網(wǎng)概念及特征，重點探討了能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)的研究。主要結(jié)論是：

1）能源互聯(lián)網(wǎng)是一種清潔替代和電能替代為重點，其以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，結(jié)合先進的電力電子技術(shù)及可再生能源發(fā)電技術(shù)等，實現(xiàn)雙向的能源和信息接入和切斷的高效電網(wǎng)，并結(jié)合多種能源網(wǎng)形成高效、多元化的能源共享互聯(lián)網(wǎng)。激活新型商業(yè)模式。2）能源互聯(lián)網(wǎng)的特征是分布性、聯(lián)結(jié)互動、開放性、安全性、基礎(chǔ)設(shè)施繼承性、健壯性。3）能源互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成要素包括市場域能源互聯(lián)網(wǎng)、用戶域能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市能源互聯(lián)網(wǎng)、國家級骨干能源互聯(lián)網(wǎng)及跨國廣域能源互聯(lián)網(wǎng)。4）能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)是包括新能源發(fā)電技術(shù)、電網(wǎng)技術(shù)、先進電力電子技術(shù)、先進儲能技術(shù)、先進信息通信技術(shù)、智能能量管理技術(shù)、需求響應(yīng)技術(shù)、微網(wǎng)技術(shù)、關(guān)鍵裝備技術(shù)和標準化技術(shù)。5）能源互聯(lián)網(wǎng)開放平臺是通過云計算和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)構(gòu)建開放性服務(wù)平臺。可以支持新能源分配交易、、用電交易、電動汽車充電設(shè)備監(jiān)控及維護、節(jié)能等新型業(yè)務(wù)。6）能源路由器實現(xiàn)多種能源如：天然氣、冷熱氣、用電等的連接、存儲、轉(zhuǎn)換等功能。7）能源互聯(lián)網(wǎng)涉及多種能源的生產(chǎn)、輸送、轉(zhuǎn)換、交易等，相應(yīng)的規(guī)范、標準、法規(guī)需配套跟進，保障能源互聯(lián)網(wǎng)安全運行、健康發(fā)展。

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作者簡介：

戴瑞（1984-），女，漢族，寧夏人，助教，研究生在讀，研究方向：電力系統(tǒng)及通信技術(shù)。