谈到能源互联网,很多研究人员都会将其与现有的一些能源网络(如智能电网、微网、泛能网等能源网络)进行对比,分析其中存在的异同点,进而得出能源互联网的特点。本节将首先列举能源互联网与当前主要能源网络的区别,在此基础上,得出能源互联网的特性。
1.能源互联网与智能电网的区别
智能电网就是电网的智能化(智电电力),也被称为“电网2.0”,它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感、测量、控制方法以及决策支持技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括能够提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行,其与能源互联网的区别主要体现在以下方面:
1)接入能源类型不同:智能电网以电能为主,能源互联网包括电、气、热等多种类型能源。但是,这不能简单地认为多种能源接入了就是能源互联网,一定要有针对多种能源的统一度量、统一建模和统一优化与调度。
2)接入方式不同:智能电网尽管强调了分布式发电在其中起到的作用,但是,从本质上,无论是调度模式,还是控制策略,都还是集中的垂直调控思想,即通过一个调控中心来进行统一的控制,任何能源提供设备的接入必须在上一级调控中心进行报备,并归入集中控制,而能源互联网采用的是分布式对等接入,各个能源提供设备可以实现即插即用。
3)信息利用模式不同:智能电网相对于传统电网的采集点和采集信息更多、更全面,但是对于信息的利用与传统的调度自动化并没有本质区别,信息与物理系统还是独立的,没有有机结合。能源互联网更为强调物理与信息系统的统一建模,特别是考虑了信息系统对于物理系统的影响。
2.能源互联网与微网
微网是相对于传统大电网的一个概念,是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络,并通过静态开关关联至常规电网,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行,其与能源互联网的区别主要体现在以下方面:
1)功能定位不同:微网本质上来说是主电网的补充环节,将小范围内的分布式电源、储能和用户通过组网结合起来,提高区域内供电的可靠性,减少对于主电网的扰动,其与传统电网是主从关系;能源互联网连接了多种类型能源网络,实现网络内的能源终端的自主接入,实现的是多种类型能源网络的综合能源优化,与传统电网是并列的关系。
2)网络结构不同:微网仍然采用传统的主从结构,一般设有集中的调控中心,微网用户接受调控中心的控制,微网接受主电网的调度,用户的自主性较差。能源互联网强调的是各个终端能源主体的自主即插即用式接入,用户一般并不受上一级调度的控制,而是通过能源价格等目标进行全局分布式优化,用户具有较强的自主性。
3)在接入能源类型和信息利用模式方面,微网与智能电网类似,其与能源互联网的区别前面已经论述,这里不再赘述。
3.能源互联网与泛能网(www.daowen.com)
泛能网在很多方面类似于德国提出的E-energy网络,可以说是现有的以热电联产或者其他能源综合利用形式的升级网络。泛能网是指基于系统能效技术,通过能源生产、储运、应用与回收四个环节能量和信息的耦合,形成能量输入和输出跨时域协同,实现系统全生命周期的最优化和能量的增效,能效控制系统对各能量流进行供需转换匹配,梯级利用,以达到系统能效最大化,最终输出一种自组织的高度有序的能源组网形式,其与能源互联网的区别主要体现在以下方面:
1)能源传输和转换枢纽不同:泛能网一般以泛能站为核心(E-energy一般以能量枢纽(Energy Hub)为核心)进行能源的传输和转换,这实际上还是需要一个核心的能源枢纽设备,可视为能源的星形结构。而能源互联网强调的是能源的平行对等接入,类似于信息传输中的母线结构,同类型能源在能源母线上完成传输和交换,不同类型能源通过能源转换设备间实现能源交换。
2)构建目的不同:以泛能网为代表的能源网络更多的是通过多种能源的综合利用来实现能源的高效综合利用,其本质关注点仍然在于能源的转换问题;而能源互联网不但考虑了多种能源的综合利用,更将能源的物理和信息属性融合,在保证网络安全稳定运行的基础上实现能源优化的最优利用。
3)能源主体不同:泛能网强调打通不同类型能源企业之间的壁垒,提高能源利用效率,其主体仍然是能源企业;而能源互联网是将原有的能源消费者通过网络的反向能源传输,成为能源生产者与消费者的统一体,实现能源的就地平衡,降低能源的传输和转换成本,提高可再生能源的利用率。
4.能源互联网与智慧能源
智慧能源是将先进信息和通信技术、智能控制和优化技术与现代能源供应、储运、消费技术深度融合,具有数字化、自动化、信息化、互动化、智能化、精确计量、广泛交互、自律控制等功能的能源体,实现能源的优化决策和广域协调。而能源互联网是实施智慧能源高效管理的重要平台。智慧能源重点研究各类能源的开发、利用、相互转换,以及各种能源网间的协同配合和优化互补等问题。智慧能源主要是通过多目标优化方法,最大限度地提高能源的利用率及清洁能源的开发与消费比例。
综合以上分析,可以得出能源互联网具有如下特点:
1)能源互联网应支持多种能源接入,通过不同类型能源的时空特性互补,克服可再生能源间歇性、波动性等对能源网络稳定性的影响,最大限度地保证对可再生能源的充分利用,实现各种类型能源的最优调度和环境友好协调。
2)能源互联网应该是一个能源与信息高度集成的网络,通过先进的信息采集、传输、处理方式,以及对应的计算、估计、感知策略,实现全能源网络的可观、可控,保证能源生产、传输、存储、消费的安全有序进行。
3)能源互联网应具有扁平化的网络结构,保证各个合格能源主体的对等、开放、自由、分布接入,实现合格能源主体的“即插即用”,促进能源的就地生产、就地消纳,降低能源传输成本,保证能源在网络内部的高度共享。
4)能源互联网应具有对等、自由、实时的交易模式,最大限度地去除能源交易的中间环节,实现能源生产者和能源消费者的直接交易,为各类参与者的低成本进入及便捷交易提供开放平台,为能源革命提供持续动力。
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