（江蘇方天電力技術(shù)有限公，南京 210000）

能源是人類一切生產(chǎn)和生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到國家能源安全，能源的創(chuàng)新和技術(shù)變革直接推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步和發(fā)展。近些年，能源技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了新的變化，不同能源形式、用戶、交通、供暖等多個(gè)不同的領(lǐng)域系統(tǒng)之間融合的趨勢進(jìn)一步加強(qiáng)，研究綜合能源系統(tǒng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)能源可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

1 綜合能源系統(tǒng)

1.1 概述

綜合能源系統(tǒng)并非是新生事物和新概念，長期以來，在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)生發(fā)展的過程中，能源領(lǐng)域就一直存在多種不同能源類型之間的相互協(xié)調(diào)和競爭以及優(yōu)化。例如CCHP發(fā)電機(jī)組的熱能和電能之間的協(xié)調(diào)，可以進(jìn)一步提高燃料燃燒效率和能源利用率，冰箱的蓄冷設(shè)備則用于電能與冷量之間的平衡協(xié)調(diào)，用于適應(yīng)電能的峰谷波動(dòng)等。熱電協(xié)同優(yōu)化就是綜合能源系統(tǒng)的早期形式，其概念、理論研究以及實(shí)踐應(yīng)用與都非常豐富，但是，綜合能源系統(tǒng)的嚴(yán)肅定義目前仍然存在分歧。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

西方發(fā)達(dá)國家對(duì)綜合能源系統(tǒng)的研究相對(duì)較早，但是不同國家更具自身國情和能源實(shí)際，對(duì)本問題的研究方向領(lǐng)域以及關(guān)注點(diǎn)都有較大的不同。美國在2001年以后開始推動(dòng)綜合能源系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃，大規(guī)模應(yīng)用了熱電聯(lián)供技術(shù)，并逐步增加了清潔能源在總能耗中的占比。2007年美國通過了能源獨(dú)立安全法，立法要求社會(huì)關(guān)鍵供電環(huán)節(jié)必須參與綜合能源規(guī)劃，天然氣在電能功能中的占比進(jìn)一步增加，天然氣和電能之間的優(yōu)化協(xié)調(diào)相關(guān)研究也隨之增多。加拿大在2050年的節(jié)能減排目標(biāo)中，把綜合能源系統(tǒng)的建設(shè)作為關(guān)鍵性技術(shù)支持，歐盟在早期的歐盟框架項(xiàng)目中，也進(jìn)行了大量綜合能源系統(tǒng)相關(guān)研究，歐洲各國各自的研究也進(jìn)展迅速。

1.3 研究焦點(diǎn)

關(guān)于綜合能源系統(tǒng)的研究焦點(diǎn)問題比較多，當(dāng)前世界各國最關(guān)注的技術(shù)問題主要有天然氣和電力系統(tǒng)的交互影響、傳輸環(huán)節(jié)效率提升、能源轉(zhuǎn)換集線器模型等，現(xiàn)有的綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一般都依據(jù)現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，但是也有研究人員以及能源機(jī)構(gòu)和企業(yè)認(rèn)為，天然氣管網(wǎng)結(jié)構(gòu)更重要。美國天然氣發(fā)電量占比更大，近些年頁巖氣技術(shù)快速發(fā)展，天然氣在電能來源中的占比將會(huì)進(jìn)一步增大，因此美國研究人員更加關(guān)注天然氣價(jià)格、電力風(fēng)險(xiǎn)、協(xié)同優(yōu)化等問題。歐洲情況和美國類似，但是除了關(guān)心能源交互和協(xié)同，也關(guān)注電力系統(tǒng)和新能源系統(tǒng)、集中供熱系統(tǒng)之間的協(xié)同。我國天然氣發(fā)電較少，但是隨著環(huán)保和節(jié)能減排壓力的增大，天然氣發(fā)電的占比必然將越來越大。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)

2.1 產(chǎn)生

能源互聯(lián)網(wǎng)是美國研究人員杰里米最早提出的，在他的《第三次工業(yè)革命》一書中，給出了一種基于ICT技術(shù)的分布式智能電網(wǎng)系統(tǒng)，將發(fā)電、儲(chǔ)能和負(fù)荷有機(jī)聯(lián)系起來，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為用戶提供更加清潔、穩(wěn)定的能源供應(yīng)。能源互聯(lián)網(wǎng)概念得到了互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及能源企業(yè)的支持，成為了能源系統(tǒng)研究的焦點(diǎn)問題，但是能源互聯(lián)網(wǎng)至今也沒有發(fā)展出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x，其技術(shù)組成也在進(jìn)一步豐富，當(dāng)前研究人員普遍認(rèn)為，能源互聯(lián)網(wǎng)是在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和其他ICT技術(shù)，基于分布式結(jié)構(gòu)體系，對(duì)電能、可再生能源、天然氣、交通、供暖等多個(gè)系統(tǒng)的整合，以及由此建設(shè)成的復(fù)雜多網(wǎng)流系統(tǒng)。

2.2 發(fā)展

美國IT行業(yè)世界領(lǐng)先，互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)豐富，掌握著海量的互聯(lián)網(wǎng)資源，近些年開始嘗試?yán)没ヂ?lián)網(wǎng)來對(duì)能源行業(yè)內(nèi)的各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行高度的整合，為能源效率的進(jìn)一步提高、清潔能源的利用以及能源的可持續(xù)發(fā)展提供各種必要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)，取得了豐碩的成果，尤其是能量路由器概念的提出，是現(xiàn)代能源系統(tǒng)即插即用、開放式接入退出特性的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)，極大地提高了能源系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)屬性。歐洲國家中，德國的能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)最為迅速，于2009年開始了E-Energy建設(shè)項(xiàng)目，從能源互聯(lián)網(wǎng)框架建設(shè)、通信、控制、能源等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域同時(shí)入手，初步建起了能量-信息-物質(zhì)的高度融合開放性能源系統(tǒng)。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)最典型的特征是信息技術(shù)和能源系統(tǒng)的物理現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)之間的高度連接，基于任何結(jié)構(gòu)形式的能源系統(tǒng)，本質(zhì)上都是一個(gè)復(fù)雜的能量和信息流系統(tǒng)。例如里夫金的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，就通過統(tǒng)一的物理信息系統(tǒng)，把用戶、電力系統(tǒng)、分布式新能源發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、能源轉(zhuǎn)換設(shè)備統(tǒng)一整合起來，在同一個(gè)信息物理系統(tǒng)中完成電能產(chǎn)生、傳輸、消費(fèi)和調(diào)動(dòng)的過程。統(tǒng)一的能量物理信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)還依賴一個(gè)最重要的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，那就是美國學(xué)者提出的能量路由器，能量路由器概念和技術(shù)的應(yīng)用，解決了開放性復(fù)雜能源互聯(lián)網(wǎng)中，用戶接入以及封閉電力網(wǎng)絡(luò)改造的難題。能量路由器是智能變壓器、智能開關(guān)、無功補(bǔ)償?shù)碾娏υO(shè)備以及信息采集和傳輸設(shè)備的高度集成節(jié)點(diǎn)，也是能源互聯(lián)網(wǎng)上，重要的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施。

3 結(jié)束語

能源系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)是能源系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，也是當(dāng)前能源領(lǐng)域世界級(jí)的研究熱點(diǎn)，國內(nèi)外都對(duì)能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)融合以及能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)行了大量的研究與嘗試，我國也需要加快這方面的研究，更好的為國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。