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        能源互聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)信息與能源深度融合
        ——訪國(guó)網(wǎng)能源研究院首席專家馮慶東

        2015-01-11 05:56:34賈常艷
        電器工業(yè) 2015年6期
        關(guān)鍵詞:分布式電網(wǎng)能源

        /本刊記者 賈常艷/

        能源互聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)信息與能源深度融合
        ——訪國(guó)網(wǎng)能源研究院首席專家馮慶東

        /本刊記者 賈常艷/

        馮慶東,博士,教授級(jí)高級(jí)工程師,現(xiàn)為國(guó)網(wǎng)能源研究院首席專家,長(zhǎng)期從事智能電網(wǎng)、配電網(wǎng)自動(dòng)化、變電站自動(dòng)化、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)、分布式能量管理系統(tǒng)(EMS)、能源互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的研究工作。曾參與國(guó)家電網(wǎng)公司《智能電網(wǎng)體系研究》、《智能電網(wǎng)綜合研究》、《智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)框架研究》、《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究》、《智能能源體系研究》、《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化戰(zhàn)略研究》、《智能電網(wǎng)全面建設(shè)戰(zhàn)略研究》等項(xiàng)目及《智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定規(guī)劃》、《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》等材料的起草工作。編寫《智能電網(wǎng)技術(shù)》、《現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行與控制》、《配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)與工程實(shí)例分析》等專著。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊及會(huì)議上發(fā)表文章60余篇,獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)20余項(xiàng)。

        從2014年下半年開始,“能源互聯(lián)網(wǎng)”就開始頻繁地出現(xiàn)在各大論壇,也成為人們關(guān)注的話題。今年兩會(huì)期間,國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”,越來(lái)越多的人開始思考如何采用互聯(lián)網(wǎng)思維促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型,當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)遇上能源會(huì)有怎樣的效果呢?處在風(fēng)口浪尖上的“能源互聯(lián)網(wǎng)”到底是個(gè)什么概念?具有哪些特征?他的功能定位是什么?帶著這些疑問(wèn),本刊專訪了國(guó)網(wǎng)能源研究院首席專家馮慶東博士,他從當(dāng)前的能源發(fā)展形勢(shì)出發(fā),對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念、研究進(jìn)展及其與智能電網(wǎng)的關(guān)系等做了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)年U述。

        《電器工業(yè)》:請(qǐng)您談?wù)勀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)基本概念及其架構(gòu)。

        馮慶東:對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng),不同角度有不同的理解和認(rèn)知,目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一嚴(yán)格的定義,討論過(guò)程中也有一些爭(zhēng)論,這是正常的,但是,我這里需要提醒的是:概念是對(duì)事物本質(zhì)屬性的描述,下定義時(shí)不要忘了被定義對(duì)象的本質(zhì)屬性。我相信,隨著研究的不斷深入,人們對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知會(huì)越來(lái)越清晰。另外,能源互聯(lián)網(wǎng)也是一個(gè)不斷發(fā)展的事物,能源互聯(lián)網(wǎng)的概念也會(huì)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中不斷的豐富與完善。

        我們對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的理解是:能源互聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段,以電力系統(tǒng)為基礎(chǔ),以接納可再生能源為主,采用先進(jìn)信息通信技術(shù)(ICT),通過(guò)需求側(cè)的各種能量管理系統(tǒng)(EMS)及分布式能源設(shè)備實(shí)施廣域優(yōu)化協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)冷、熱、氣、水、電等多種能源互補(bǔ),提高用能效率的智能能源管控系統(tǒng)。

        未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng)將采用分層分布式架構(gòu),主要分為主干網(wǎng)、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)以分布式能源、微網(wǎng)等能量自治單元為局域網(wǎng),采用開放對(duì)等的信息——分布式自治架構(gòu),實(shí)現(xiàn)能量的雙向、按需傳輸動(dòng)態(tài)平衡,因此,可以最大限度的適應(yīng)新能源及可再生能源的接入,提高能源利用效率。

        《電器工業(yè)》:從國(guó)家能源局近日召開的能源互聯(lián)網(wǎng)工作會(huì)議上獲悉,國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃即將制定,力爭(zhēng)三個(gè)月左右完成,最遲年底,同時(shí)成立中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟。據(jù)悉,大型發(fā)電集團(tuán)、電網(wǎng)公司、民營(yíng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)、新能源車企和高校將參與該聯(lián)盟。對(duì)此您有什么看法?這將會(huì)對(duì)今后的能源發(fā)展帶來(lái)哪些影響?

        馮慶東:能源互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,從本質(zhì)上說(shuō),我們要建設(shè)的是一個(gè)復(fù)雜交互式網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng),為了保證能源互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)發(fā)展,健康發(fā)展,需要首先做好規(guī)劃,做好頂層設(shè)計(jì),根據(jù)可再生能源滲透率及技術(shù)成熟度,選擇有代表性的典型示范工程作為切入點(diǎn),分步實(shí)施,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),測(cè)試認(rèn)證。在實(shí)施的過(guò)程中,推進(jìn)速度不宜太快,示范工程不宜太多,應(yīng)注重實(shí)效,避免重復(fù)投資,重復(fù)建設(shè)。

        具體來(lái)說(shuō),能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施的切入點(diǎn):主要有“三點(diǎn)四面”。

        三點(diǎn):以需求側(cè)管理、節(jié)能、分布式能源(含微網(wǎng))為切入點(diǎn)。根據(jù)技術(shù)的成熟度,目前建議采取能源的全監(jiān)測(cè)、全計(jì)量、選擇性控制,初步實(shí)現(xiàn)電源、電網(wǎng)、負(fù)荷的協(xié)調(diào)。能源互聯(lián)網(wǎng)需要理性思考,不要過(guò)分的炒作概念,建議在全面、深入理解的基礎(chǔ)上,明確能源互聯(lián)網(wǎng)特征與功能定位,實(shí)實(shí)在在的去解決問(wèn)題。

        建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力,重視基礎(chǔ)研究,重視原始創(chuàng)新。

        四面:構(gòu)建國(guó)家級(jí)能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、省級(jí)能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、市級(jí)能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及各種應(yīng)用與服務(wù)平臺(tái)。

        建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力,重視基礎(chǔ)研究,重視原始創(chuàng)新,建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)還有許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破,如傳感器、儲(chǔ)能、電力電子器件、下一代互聯(lián)網(wǎng)、下一代通信技術(shù)等,需要國(guó)家長(zhǎng)期投入,開展基礎(chǔ)研究,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)及產(chǎn)品。工業(yè)與信息化部開展了能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略專題研究,提出我國(guó)發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)主要解決能源總量問(wèn)題、能源結(jié)構(gòu)問(wèn)題、能源體制問(wèn)題、工業(yè)基礎(chǔ)問(wèn)題等四個(gè)問(wèn)題抓的很準(zhǔn)。其中,解決能源總量問(wèn)題、能源結(jié)構(gòu)問(wèn)題是重中之重。國(guó)家能源局提倡成立能源互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟,有利于在能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、商業(yè)模式等方面協(xié)同創(chuàng)新。

        大型發(fā)電集團(tuán)、電網(wǎng)公司、民營(yíng)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)及研發(fā)機(jī)構(gòu)、新能源車企和高校積極參與能源互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟,這是好事情,這將會(huì)對(duì)今后培育能源互聯(lián)網(wǎng)新興市場(chǎng)帶來(lái)積極影響,能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的系統(tǒng)工程,涉及方方面面,不只是能源行業(yè)的事情,建議以開放的心態(tài),調(diào)動(dòng)全社會(huì)的資源,采用PPP模式共同參與。以用戶用能需求側(cè)的問(wèn)題作為切入點(diǎn),開展用戶負(fù)荷特征分析及用戶用能行為分析,取得用戶的支持,發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制及價(jià)格機(jī)制的調(diào)節(jié)作用,讓用戶及各參與方在能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中獲利,能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)沒有用戶的參與是不可想象的。能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要市場(chǎng)交易平臺(tái),考慮系統(tǒng)調(diào)頻、直接負(fù)荷控制等輔助服務(wù)市場(chǎng)交易,要有靈活的電價(jià)支撐,缺少電價(jià)的支撐,電力市場(chǎng)是開展不起來(lái)的。

        《電器工業(yè)》:現(xiàn)在有人對(duì)到底是“互聯(lián)網(wǎng)+能源”還是“能源+互聯(lián)網(wǎng)”有爭(zhēng)議,對(duì)此您怎么看?

        馮慶東:李克強(qiáng)總理在報(bào)告中提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”給了人們無(wú)限的想象空間,在實(shí)施互聯(lián)網(wǎng)+的過(guò)程中會(huì)帶來(lái)許多機(jī)遇與挑戰(zhàn),有興趣進(jìn)入能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的企業(yè)更多需要采用科學(xué)的方法,冷靜而清醒的思考本企業(yè)能夠做什么和怎么去做?我們建議實(shí)施互聯(lián)網(wǎng)+首先要解決互聯(lián)網(wǎng)的通信速度、可靠性、安全性等問(wèn)題,就網(wǎng)絡(luò)安全來(lái)說(shuō)主要有以下幾點(diǎn):①信息安全研究必須保證實(shí)用性;②從一最開始就要考慮好如何解決網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題;③對(duì)組件、產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案在全生命周期內(nèi)的安全性進(jìn)行檢查;④通過(guò)設(shè)計(jì)保護(hù)國(guó)家及個(gè)人隱私;⑤研究云安全;⑥研究能源生產(chǎn)和消費(fèi)(APP)中的網(wǎng)絡(luò)安全;無(wú)論是“互聯(lián)網(wǎng)+能源”還是“能源+互聯(lián)網(wǎng)”,最終目標(biāo)都是要實(shí)現(xiàn)信息與能源深度融合,這不是強(qiáng)加上去的過(guò)程,而是一個(gè)順其自然的過(guò)程。

        《電器工業(yè)》:請(qǐng)您談?wù)勀茉椿ヂ?lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的關(guān)系。

        馮慶東:在實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型,提高可再生能源滲透率及能源利用效率的問(wèn)題上,能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)異曲同工,殊途同歸。但是,能源互聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)之間又有細(xì)微的差別,主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

        1)面向的物理實(shí)體方面:智能電網(wǎng)面向的物理實(shí)體主要是電力系統(tǒng), 而能源互聯(lián)網(wǎng)面向的物理實(shí)體將由電力系統(tǒng)、擴(kuò)展到天然氣網(wǎng)絡(luò)、輸油管網(wǎng)和交通系統(tǒng);實(shí)現(xiàn)與天然氣網(wǎng)絡(luò)、輸油管網(wǎng)和交通系統(tǒng)互聯(lián),包括與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)互聯(lián)。

        2)能量的傳輸與轉(zhuǎn)化形式方面:在智能電網(wǎng)中,能量只能以電能形式傳輸和使用;而在能源互聯(lián)網(wǎng)中,能量可在電能、熱能、化學(xué)能等多種形式間相互轉(zhuǎn)化。

        3)能源消納和控制范圍方面:智能電網(wǎng)的研究對(duì)于分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和可控負(fù)荷等分布式設(shè)備主要采取局部消納和控制的方式。能源互聯(lián)網(wǎng)研究重點(diǎn)將由局部消納向廣域優(yōu)化及基于CPS的協(xié)調(diào)控制的方式轉(zhuǎn)變。

        4)網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)不同:智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng)以傳統(tǒng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)為主體,而在能源互聯(lián)網(wǎng)中,將以下一代互聯(lián)網(wǎng)組成的開放式的信息網(wǎng)絡(luò)為主體,基于CPS及SDN實(shí)現(xiàn)能源信息全面監(jiān)視與精確控制。

        《電器工業(yè)》:國(guó)內(nèi)外對(duì)于“能源互聯(lián)網(wǎng)”的研究情況是怎樣的?請(qǐng)您談?wù)勓芯康倪M(jìn)展。

        馮慶東:1)美國(guó)FREEDM最早提出了面向配電網(wǎng)的能源互聯(lián)網(wǎng)(Energy Internet)。美國(guó)最早在2008年提出了能源互聯(lián)網(wǎng)概念。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金(NSF)在北卡州立大學(xué)建立了未來(lái)可再生電力能源傳輸與管理系統(tǒng)(FREEDM),提出能源互聯(lián)網(wǎng)概念,希望將電力電子技術(shù)和信息技術(shù)引入電力系統(tǒng),以分布對(duì)等的系統(tǒng)控制與交互,在配電網(wǎng)層面實(shí)現(xiàn)能源網(wǎng)開放對(duì)等互聯(lián)。智能分析是通過(guò)云計(jì)算和大數(shù)據(jù)來(lái)完成的。

        2)歐洲也提出了基于E-Energy的能源互聯(lián)網(wǎng)(Energy of Internet)。目標(biāo)是建立能基本實(shí)現(xiàn)自我調(diào)控的智能電力系統(tǒng),最終建成能源互聯(lián)網(wǎng)。 E-Energy計(jì)劃,更加重視新型可再生能源的使用,以便智能的監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)節(jié)電能。實(shí)施了庫(kù)克斯港等6個(gè)示范項(xiàng)目,各有側(cè)重,有典型性和代表性。

        3) 日本數(shù)字電網(wǎng)聯(lián)盟提出了基于“電力路由器” 的能源互聯(lián)網(wǎng)?!皵?shù)字電網(wǎng)”的構(gòu)想:數(shù)字電網(wǎng)的架構(gòu)是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上——想法是逐漸把目前的同步電網(wǎng)細(xì)分成異步、自主但相互聯(lián)系的不同大小電網(wǎng)。這些電網(wǎng)把相應(yīng)的IP地址分配給發(fā)電機(jī)、電源轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、屋頂太陽(yáng)能電池以及其他電網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

        國(guó)內(nèi)研究方面,國(guó)家能源局在2010年開展了《中國(guó)智能能源體系研究》,提出了中國(guó)智能能源體系架構(gòu)、模型、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、實(shí)施方案等。主要是以智能電網(wǎng)為核心,以配電網(wǎng)為載體,在終端用能層面,采用EMS、DSM及DR實(shí)現(xiàn)智能協(xié)同控制技術(shù),在智能配電網(wǎng)基礎(chǔ)上將電力、天然氣、電動(dòng)汽車充電站互聯(lián),形成“智能能源網(wǎng)”。此外,國(guó)防科技大學(xué),清華大學(xué)也開展了相關(guān)工作。我們期待以開放的心態(tài),調(diào)動(dòng)全社會(huì)的資源,采用科學(xué)方法,遵循科學(xué)規(guī)律,以解決用戶用能需求側(cè)的問(wèn)題作為切入點(diǎn),讓能源互聯(lián)網(wǎng)各參與方在能源互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)中獲利,將會(huì)促進(jìn)我國(guó)的能源互聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展。

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