裴贏鑫　王永剛　郎健偉　劉穎　張明旭

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)+技術概念在各個領域的深入應用，為進一步優(yōu)化能源產(chǎn)業(yè)結構，能源互聯(lián)網(wǎng)是能源行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。而大數(shù)據(jù)、云平臺、信息物理融合等新興信息通信技術的出現(xiàn)為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了新的契機。文章針對目前能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，對其概念特征進行展開，并最終分析了新興信息通信技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用。

關鍵詞：信息通信技術；能源互聯(lián)網(wǎng)；應用

中圖分類號：TK01 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0145-02

引言

能源是人類社會發(fā)展的主要驅動力。目前隨著化石能源的存量出現(xiàn)緊缺，且其帶來的環(huán)境問題也日益凸顯，因此，對于能源產(chǎn)業(yè)結構的調整勢在必行。

互聯(lián)網(wǎng)+技術概念的提出為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的智能化實現(xiàn)提供了技術支撐，電力行業(yè)亦是如此，隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出，以電力為樞紐的能源系統(tǒng)藍圖已經(jīng)展開，互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源的發(fā)展路線亦是在國家政策性文件中屢次出現(xiàn)。相關從業(yè)人員也已開展了豐富的建設工作。而在能源互聯(lián)網(wǎng)建設過程中，信息通信技術是其中不可或缺的支撐技術，甚至是引領性技術，而隨著信息通信技術的飛速發(fā)展，一系列新興的信息通信技術為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入了新的活力，為更加智能化的能源系統(tǒng)互聯(lián)互通奠定了基礎。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)概念及特征

能源互聯(lián)網(wǎng)從廣義上是指充分發(fā)揮多種能源形式，尤其以清潔能源為主的特性，以電力為樞紐，采用先進信息通信手段實現(xiàn)互聯(lián)互通。根據(jù)具體的實現(xiàn)形式和技術路線差異，目前的文獻中提出了多種定義，其中最具代表性的主要從兩個方面闡述：（1）能源互聯(lián)網(wǎng)即“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源，這一定義方式在部分的政策性文件中也有所體現(xiàn)，其具體內涵為充分利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、信息物理融合等先進信息通信技術，以電力為能源樞紐，實現(xiàn)從底層設備到頂層應用的全面互通互聯(lián)，實現(xiàn)橫向“多能互補”，縱向“源網(wǎng)荷儲”貫通的能源結構體系；（2）以互聯(lián)網(wǎng)思維整合傳統(tǒng)能源行業(yè)資源，在電力為主要能源形式的能源結構下，實現(xiàn)不同粒度區(qū)域內的能源平衡，實現(xiàn)基于能源路由器等全新設備的能源形式轉換，從而通過靈活轉換、先進傳輸、高效管理等技術，實現(xiàn)全面的能源互聯(lián)。

周孝信等人提出了能源互聯(lián)網(wǎng)的六大特征：協(xié)同、高效、商品屬性、眾在、虛擬、信息，即能源互聯(lián)網(wǎng)下，多種能源形式應實現(xiàn)相互之間的互補協(xié)同，實現(xiàn)縱向能源系統(tǒng)間橫向互通，協(xié)調調度電力、天然氣、熱力網(wǎng)、化石能源等多種能源形式，提升總體利用率；高效則體現(xiàn)為能源系統(tǒng)的綜合效益，通過多能協(xié)同以發(fā)掘新的運營形式，提升其經(jīng)濟效益，通過清潔能源接入來提升低碳環(huán)保效益等；同時，要還原能源的商品屬性，從而可以激發(fā)能源供應商、服務商、用戶等各個主體的能動性，促生新的能源交易模式，探索全面交易體系的構建；眾在這一概念體現(xiàn)為隨著先進能源傳輸技術和分布式能源技術的實施，能源的產(chǎn)出不再著重依賴于集中式的生產(chǎn)，而可以通大眾分布的光伏、小風電等實現(xiàn)廣域范圍內的能源供給，同時通過信息系統(tǒng)和交易模式支持實現(xiàn)泛在能源的互通；虛擬是指將零散的資源以信息通信技術實現(xiàn)整合，將部分資源抽象為虛擬的對象進行系統(tǒng)化處理，典型的目前應用較多的如虛擬電廠等，其重點在于突破客觀條件的物理限制，以虛擬化方式實現(xiàn)資源整合利用；信息則顧名思義，給能源附加信息屬性，從而更好地利用信息技術及設備的能力，實現(xiàn)對于能源更加靈活精準的管理。

2 國內外能源互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀分析

2.1 國外能源互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

（1）美國

美國對于能源互聯(lián)網(wǎng)的研究起始于“未來可再生電能傳輸與管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)主要是研究可再生能源及儲能設備廣泛分布于用戶端的能源結構下，電力系統(tǒng)的接納能力和調控效率，亦命名為能源互聯(lián)網(wǎng)，此處對于能源互聯(lián)網(wǎng)的定義主要體現(xiàn)為先進的電力電子技術、分布式能源管理以及通信信息支撐技術等技術對于現(xiàn)有電力系統(tǒng)的提升。針對這一國家科學基金項目，成立了相應的研究團隊，包含了17個具體的下屬研究所，研究工作開展并持續(xù)順利進行。在其研究成果中，主要是基于固態(tài)變壓器、能源路由器等新型電力電子設備，實現(xiàn)對于固有配電系統(tǒng)的改變，實現(xiàn)對于廣泛分布式能源的精準、自主、高效管理，從而將電力網(wǎng)絡逐步轉變成為類似通信網(wǎng)絡般具備動態(tài)靈活可控特性的系統(tǒng)。

（2）歐洲

歐洲關于能源互聯(lián)網(wǎng)的研究起源于FINSENY（Future Internet for Smart Energy）項目，即未來智慧能源互聯(lián)網(wǎng)。其主旨在于基于能源的智能化發(fā)展模式下，尋求其不同業(yè)務場景和系統(tǒng)下的信息通信需求，進而建設全面支持能源智能化發(fā)展的信息通信技術支撐平臺，并全面鋪設相應的基礎設施，支持未來能源互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)。

在具體的實施過程中，歐洲部分具有代表性國家亦取得了顯著效果：

德國：德國的技術開展與歐盟提出的路線相一致，即通過信息通信技術支持構建能源互聯(lián)網(wǎng)，在具體的實施過程中，德國提出了E-Energy項目計劃，進一步推進能源互聯(lián)網(wǎng)項目的研究和落實，該項目被列為了國家燈塔項目。項目具體的開展內容根據(jù)地區(qū)性特色有所區(qū)分，主要包含了大規(guī)模風電與供熱系統(tǒng)聯(lián)動、基于高級量測系統(tǒng)的能效管理、抽水蓄能電站與可再生能源協(xié)同、分布式發(fā)電及靈活電力市場交易機制等6個方面，分別由不同的技術組織具體負責?？傮w上而言，該項目的目標在于實現(xiàn)信息通信對于現(xiàn)有電網(wǎng)的全面覆蓋，將電力系統(tǒng)的需求提升到信息通信層面，實現(xiàn)總體的協(xié)調、規(guī)劃、管理。

荷蘭：荷蘭作為一個可再生能源利用率全球領先的國家，其能源互聯(lián)網(wǎng)的建設對于進一步提升可再生能源的利用效率和分布式能源的協(xié)調控制。具體的工作主要體現(xiàn)為將泛在分布式小型發(fā)電設備進行匯總管理，構成一個具有柔性、靈活性和強調控能力的智慧電力系統(tǒng)。

瑞士：瑞士的能源互聯(lián)網(wǎng)建設主要依托于其政府發(fā)起的Vision of Future Energy Networks項目。研究工作主要面向多能互補、分布式能源儲能及利用、能源輸送技術、系統(tǒng)級運行分析等。并且針對性地研究提出了能源路由器。瑞士聯(lián)邦理工學院將能源路由器進行了進一步地具象，提出能源路由器應該是一個廣義的多端口節(jié)點，具備了采集、分析、控制、轉換等功能。此外，未來智能電網(wǎng)中的能源路由器被進一步明確為混合型能源路由器和內部能源路由器，前者主要面向多種能源轉換和存儲，而后者則主要面向多種能源間的協(xié)同組合，實現(xiàn)高效傳輸。總體而言，能源路由器的功能性主要是可以支持基于實時采集的系統(tǒng)內各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對于路由器兩段的輸入和輸出控制，對于內部的轉換和存儲控制。endprint

（3）日本

日本先后于2010年和2011年啟動了智慧能源共同體計劃和數(shù)字電網(wǎng)計劃，這兩個計劃均是隸屬于能源互聯(lián)網(wǎng)研究的技術范疇。其主要的研究成果體現(xiàn)為基于互聯(lián)網(wǎng)思維，將電網(wǎng)中的各設備主體賦予信息標簽，并基于這一機制形成互聯(lián)互通的數(shù)字電網(wǎng)，其在2011年研制的馬克一號數(shù)字電網(wǎng)路由器已經(jīng)在部分地區(qū)進行了實測試驗。

2.2 國內能源互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀

我國在近年來對于各個行業(yè)的智能化發(fā)展予以了高度重視，2015年國務院發(fā)文《國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》，明確了要以互聯(lián)網(wǎng)+的技術手段促進各傳統(tǒng)行業(yè)的升級改造。能源互聯(lián)網(wǎng)這一概念的深化是對于這一號召的最佳回應。同年，首次能源互聯(lián)網(wǎng)工作會議也順利召開，各個科研院所、高校、相關企業(yè)、技術聯(lián)盟等主體均積極響應，先后開展了一系列關于能源互聯(lián)網(wǎng)的研究探討。

2016年，發(fā)改委、能源局和工信部聯(lián)合發(fā)文《關于推進 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導意見》，明確指出了“互聯(lián)網(wǎng)+” 智慧能源的發(fā)展思路和關鍵技術，對于其發(fā)展路線進行了規(guī)劃，對其面臨的關鍵問題和主要技術需求亦進行了闡述，為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了指導性意見。之后，在國家的五年發(fā)展規(guī)劃中進一步強調了能源與信息領域融合，統(tǒng)籌管理，建設能源互聯(lián)網(wǎng)的指導性意見。隨后《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃 （2016-2030年）》等一系列政策性文件進一步加強和推動了能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展建設。目前國內在具體的技術領域上，對于柔性直流輸電、特高壓工程、電力電子技術、廣域電網(wǎng)管理、新能源接入、智能用電、需求側管理、主動配電網(wǎng)等領域均展開了熱烈的研究，一系列相關領域的科研成果和項目方案得到了廣泛認可，但相對而言，在用戶側的具體實施上，還略有欠缺，這主要是由于目前在終端用戶側的電力設備信息通信基礎設施尚未完備，相應的市場機制也未得到推廣。

3 新興電力信息通信技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用

3.1 信息物理融合

信息物理融合是將信息系統(tǒng)和物理系統(tǒng)實現(xiàn)映射，將物理世界抽象化，賦予其信息特性，并通過信息手段構成信息世界平面。其主要的技術包括系統(tǒng)模型構建、動態(tài)模型推演、系統(tǒng)交互優(yōu)化、標準化信息通信支持等。這一技術的應用十分廣泛，涵蓋了從用戶單元到頂層平臺的各個層次的物理設備的模型構建和信息化系統(tǒng)構建，具體應用包括智能輸配電系統(tǒng)監(jiān)測、智能用電管理系統(tǒng)、含需求側直接調控的調度系統(tǒng)等。

3.2 大數(shù)據(jù)

自《大數(shù)據(jù)時代》一書中將大數(shù)據(jù)系統(tǒng)引入到生活和行業(yè)發(fā)展后，這一技術體系已經(jīng)成為各個行業(yè)不可或缺的關鍵支撐技術。其目前的應用涵蓋了軍事、物理、經(jīng)濟、計算機、通信信息等各個行業(yè)，在能源互聯(lián)網(wǎng)的建設中，其技術地位也十分顯著。大數(shù)據(jù)是能夠通過大量非結構化數(shù)據(jù)實現(xiàn)對于表層數(shù)據(jù)的深層挖掘，提取出有價值的信息，主要用于分析特征提取，關聯(lián)特性分析等，在能源互聯(lián)網(wǎng)的構架中主要用于分析各個主體各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)關聯(lián)性，從而明確優(yōu)化方案和特性分析，提升總體的運行效率。此外，在面向與用戶直接交互的需求中，對于用戶端多源數(shù)據(jù)的分析也需要深化應用大數(shù)據(jù)技術，從而更加全面地把握用戶需求。

3.3 云平臺

云平臺是將任務集中，但采用多服務器并行處理的計算處理分析技術，可有效提升計算效率，提高計算資源利用率。云平臺技術事實上已經(jīng)得到了較為廣泛的應用，在電力行業(yè)中也已經(jīng)建成了多個云平臺，例如面向用戶信息的云平臺、面向營銷管理系統(tǒng)的云平臺等。而在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中，云平臺技術是必要的支撐技術之一，主要應用于面向復雜系統(tǒng)集中式計算分析，例如面向用戶負荷的廣域管理系統(tǒng)平臺、面向廣泛分布式能源站的集中協(xié)調管理平臺、面向系統(tǒng)運行狀態(tài)協(xié)調分析的系統(tǒng)平臺等。

4 結束語

信息物理融合、大數(shù)據(jù)、云平臺等新興信息通信技術為能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了強有力的支撐。在目前的能源互聯(lián)網(wǎng)概念特征分析基礎上，結合國內外能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展路線和發(fā)展現(xiàn)狀，深化先進信息通信技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中的具體應用，能夠有效推動能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進程。

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