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清华大学孙宏斌:关于能源互联网的若干思考

   2015-12-29 CSEEJPES 2520
核心提示:Why为什么提出能源互联网?现有能源系统面临以下三个重要挑战,亟需转变能源发展方式:1. 能源生产不可持续,需要提高可再生能源比例;2.能源使

Why为什么提出能源互联网?

现有能源系统面临以下三个重要挑战,亟需转变能源发展方式:

1. 能源生产不可持续,需要提高可再生能源比例;

2.能源使用效率低,需要提高能源使用效率;

3. 能源行业内向保守,需要实行能源体制革命。

在智能电网基础上,能源互联网还要突破以下两个层面的互联问题:

(1)物理互联层面问题:能源没联上,表现为多能未互联,冷/热/电/气/交通割裂,能效低,全球互补效益未发挥;能源没联好,表现在可再生接纳问题,源的即插即用问题,能量传输和转换效率低,能源无线传输不成熟等。

(2)数据互联层面问题:单靠物理互联还不够,还要依靠信息互联,实现资源的数据化和透明化,开放给大众,把人互联起来,实现供需对接,盘活资源,如Uber的做法。

What能源互联网有什么特征?1能源互联网的基本架构能源互联网的基本架构如下图所示,分为物理互联和数据互联两个层面。

(1)物理互联层面是“能源系统的类互联网化”,利用互联网理念对现有能源系统进行改造,使能源系统具有类似于互联网的某些优点,主要表现为:1)多能源开放互联,电、热、冷、气、油、交通等多能源耦合互补;2)能量自由传输,表现为远距离、高效、大容量、双向、端对端、选择路径、无线传输等;3)开放对等接入,具有良好的可扩展性和即插即用性。

(2)数据互联层面是“互联网+”,为信息互联网在能源系统的应用和融入。通过互联网技术将设备数据化,所有主体自由联接,形成能源互联网“操作系统”,主要体现为:1)能源物联,在不影响安全等前提下实现信息的最大化共享;2)能源管理,不同能源类型的分布式协同管理和源、网、荷、储的实时互动优化;3)能源互联网市场,为能源的自由交易和众筹金融提供平台,实现能源互联网各要素的共生共赢。

2能源互联网的主要理念

开放:开放是能源互联网的核心理念,表现为:多类型能源的开放互联、各种设备与系统的开放对等接入、各种参与者和终端用户的开放参与、开放的能源市场和交易平台、开放的能源创新创业环境、开放的能源互联网生态圈、开放的数据与标准等。

互联:互联为能源的共享和交易提供平台,创造价值,包括:多种能源形式的互联、多类能源系统的互联、多异构设备的互联、各类参与者的互联等。

以用户为中心:以用户为中心是在商业模式成功的关键,满足用户不同品位的用能、生产和交易能源的需求。

分布式:分布式是重要动力,光伏等适合分布式,用户也将成为分布式的能源产消者。

共享:共享是能源互联网的精神,通过共享实现资源的高效化利用。

对等:对等是能源互联网的重要形态,打破垄断,去中心化,不同参与者处于对等位置。

How能源互联网该如何发展?1能源互联网的关键技术

能源互联网需要突破一系列技术,其关键科学技术问题为:

(1)多能源网络的耦合:包括设备级技术、系统级技术、市场机制和运营模式等层面的关键技术。

(2)开放环境下的信息-能量耦合:包括能量信息融合、信息-能量耦合系统的安全稳定性、基于数据科学管理与运行模式等。

2能源互联网的产业空间

国务院[2015]40号文《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》,首提能源互联网。国家能源局能源互联网行动计划即将出台,能源互联网具有巨大产业链和发展空间。我国快速且大规模开发建设的城镇、园区、高能耗企业、绿色建筑是推进能源互联局域网发展急需和极佳的切入点,售电权放开,具备广阔的发展前景和机遇;我国目前有超过 300 个城市启动了智慧城市的规划和建设,为能源互联广域网的发展提供了综合的平台和政府支持;一带一路、亚投行等,为能源互联骨干网的发展提供了广阔的发展空间和国际市场。

3能源互联网的总体方案和实例

能源互联网的总体方案如下图,需要实现电、热、冷、气、交通等多能互补和“源-网-荷”的协同。风/光大数据全生命周期管理、多能互补(光热发电、电制热、储热、电制氢等)和源-荷互动(需求响应、风电供暖等),可以减少弃风/光、提高发电量和资产利用率。用户(尤其是高耗能企业)的大数据分析、能源综合管理、需求响应、智慧家居等,与售电结合,可以显著提高能源使用效率,促进分布式发电,改善用户体验、增加盈利。

典型实例有:1)甘肃的能源Uber,弃风和高载能对接,可以减少弃风,增加高载能产量;2)张北的基于集中式光热电站(CSP)的能源互联网,CSP可以实现多能互补,减少弃风弃光,数据中心使用便宜电力;3)荷端的基于云平台的多能流多用户能量管理。

 
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