能源互聯網的結構和運行

　　

　　基礎能源互聯網。分布在終端用戶側的智能微網將成為供能系統的底層基本結構。這些能源微網或大或小，構建在工業園區、住宅區、商業區甚至城區范圍內，以天然氣分布式能源站等既能穩定輸出能源，又可調節的能源設施為基礎，結合儲能和其他調峰系統，充分融合當地太陽能、小風電、熱泵、工廠余熱余壓等資源，滿足區域內熱電冷和天然氣等能源需求。這個微網的范圍界定一般取決于區域的配電等級（一般在110 kV及以下）以及鋪設供冷、熱或蒸汽管網的經濟范圍。在微網之內的用戶，既是能源消費者，也可以是能源生產者或調節者，比如屋頂光伏余電上網、余熱余壓利用、利用備用設施或容量為微網提供共享服務、利用夜間充電而白天不用的電動汽車向電網反送電為電網調峰等。智能配能網在保證區域各種能源平衡的同時，通過安裝在用戶端和系統內各種能源設施的計量、統計和監測設備，以及相關信息收集和統計系統，對分布于微網內部及個體終端的產能、外來能源輸入、用能、備用容量、儲能系統、能源交易、經濟運行和環保情況等重要信息進行實時監控，再通過互聯網將信息轉給控制中心，結合大數據、云計算等技術實現對產能和負荷的精準預測，并把最優化配置指令通過互聯網傳輸給各個組成部分。

　　

　　更高層級的能源互聯網。同一地區以多個能源微網為基礎，結合外供能源系統、區域能源配送系統、未包含在微網之內的若干產能、終端用戶及備用和調節設施，構成更高層次的區域能源互聯網。這個區域能源互聯網的范圍界定一般取決于區域行政、商業和工業的規劃配置、輸配電網的配電等級（一般在220 kV及以下）及其他因素。為了實現更大范圍資源和負荷的優化配置，還應進一步規劃和建設省市一級的能源互聯網。能源互聯網的思維、理念和技術也可以用于對全國能源系統的優化和改造中。只有互聯網技術才能實現在大區域及全國范圍內的信息互聯互通，通過大數據和云計算等現代技術的支持，才能在大區域內實現能源結構的平衡優化配置。

　　

　　互聯網化是“一體化和智能化”的基礎

　　

　　無論哪一個層次的能源互聯網系統，都需要一個最優化的結構和高智能的控制系統，我們曾在智慧能源系統的理念中提出了能源“一體化、結構最優化和智能化”，事實上沒有互聯網，不可能實現“結構最優化和智能化”。因此以上的“三化”還需要加上一個“互聯網化”。

　　

　　能源互聯網將與電網、大型發電和可再生能源形成互補的運行體系。智能微網將首先盡可能多地配置可再生能源（屋頂光伏、地源、江水源、污水源熱泵等），通過天然氣分布式能源、儲能和調峰系統以及用戶的互動，盡可能實現自我能源平衡，力爭做到不僅不對大電網造成過重負擔，還可以為大電網提供調峰和安全保障方面的貢獻。種情況可提高可再生能源比例，有利于能源結構的轉型。

　　

　　智能輸電網將大電廠（火電廠、風電場、水電站、抽水蓄能電站等）與區域和基礎能源互聯網連接。通過智能化調控，在保障電力安全、實現電力平衡的前提下，可接納更多大規模生產的風電、太陽能等可再生能源，在更高層面上實現系統最優化配置。

　　

　　能源互聯網的特點。能源互聯網將具有互聯網的開放、平等、互動、共享的精神。

　　

　　開放。電網、熱網和天然氣網更加開放，終端分布式能源、可再生能源、儲能等的接入不再受到限制，微電網的底層構架大大降低了終端不穩定電源對大電網的影響，智能電網的發展大大提高了大電網對可再生能源的消納能力，從而使得大電網在技術上具備全面放開的條件。天然氣網的開放和通過能源互聯網的統籌調節，將更有效地提高天然氣的使用效率，平抑峰谷差，降低用戶的用氣成本。熱網的開放將使企業的余熱被有效利用，通過互補降低用熱成本。

　　

　　平等。傳統能源體系是自上而下單相流動的等級結構，而能源互聯網內能源可以多向流動，呈現出扁平化的結構。在能源及互聯網先進技術的支持下，終端微網或個體既是消費者，也可能為整個體系做出貢獻，能源市場的參與度及話語權大大提高，終端消費者的能源利益將受到前所未有的重視，并延伸出新型能源服務等巨大的商業藍海。

　　

　　互動。一方面，能源互聯網中的微電網、區域配電網、智能輸電網等不同級別的電網之間，負荷預測、電源、備用容量、儲能設備等重要信息通過互聯網相互協調，實現各級電網內部的供需平衡，達到系統配置最優。另一方面，與傳統電網不同，互聯網使得信息更為透明和即時，終端用戶可以通過互聯網直觀清晰地了解系統運行狀態、市場電價信息、自身用電狀況等，從而方便地參與到能源市場，比如購電、提出個性化的用能要求、購買增值服務、反饋用能體驗等；在供熱和供天然氣方面用戶得到的好處也將與供電方面類似。就如滴滴打車通過互聯網提供了一個將用戶和司機聯系起來的平臺一樣，能源互聯網也將通過電力交易平臺等各種互動平臺將消費終端與能源生產者聯系起來。

　　

　　共享。當前火爆的用車市場是共享經濟極好的例子，通過Uber、滴滴打車、易到用車、PP租車等互聯網平臺，打破原有的信息不對稱，使得各類用車需求都能得到滿足；這種共享經濟，可以在不增加汽車總量的條件下，通過將閑置的汽車（包括私家車）調動起來，使得更多人的需要得到更好的滿足。通過互聯網技術，能源互聯網也可以實現負荷預測、備用容量、儲能系統等信息及設備的共享，通過信息流和能源流的多向流動，促進能源高效利用和系統資源的優化配置。舉例來說，當前條件下，為了保障生產的持續性，幾乎每個工廠都有不同規模的柴油機備用、熱力鍋爐備用、從電力或熱力公司購買的電力或熱力的備用容量，備用容量往往占實際用能的20-50%，這些設備絕大部分時間處于閑置狀態；如果通過能源互聯網建造集中的備用系統，或將各自的備用容量共享，就可以大大減少備用容量的需求量和閑置率；更進一步，工廠的備用容量應該與區域電網的備用容量互通共享，從而減少區域電網對備用容量的需求量。

　　（作者供職于北京恩耐特分布能源技術有限公司）

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