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能源互联网——未来能源系统的新形态

2017-10-13  来源:互联网      能源互联网  新形态  可再生能源技术   

无论是全球能源互联网还是我国的能源互联网,都是解决当前及未来重大能源问题的关键。它们虽然在实施范围、业务界面、运营模式等方面各有侧重,但是,我们认为两者所涉及的核心理念具有一致性:都基于多元能源的融合,都聚焦“源—网—荷—储”多环节的协同,都拥有进化演变的过程,都为“一带一路”战略和我国重大能源战略提供支撑。

能源互联网——未来能源系统的新形态

随着经济社会的持续发展,能源生产和消费不断增长,传统化石能源的规模化开发和利用导致了环境污染、气候变暖等问题,对可持续发展提出了重大挑战,建立在传统化石能源基础上的能源生产和消费方式面临着重大困难。而当前可再生能源的开发利用又面临着成本、技术、市场机制等多方面的问题,发展遭遇瓶颈。因此,如何树立系统性思维理念,从能源的技术、生产、消费、体制等方面同时着手,从根本上改变能源利用方式,从而构建新型能源供用体系,是当前亟需考虑和解决的关键。

在可再生能源技术、通信技术以及自动控制技术快速发展的带动下,一种以电力系统为核心、集中式以及分布式可再生能源为主要能量单元,依托实时高速的双向信息数据交互技术,涵盖电力、煤炭、石油、天然气以及公路和铁路运输等多类型、多形态网络系统的新型能源供用生态体系,即“能源互联网”的基本构想被提出。《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》指出:能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态。其目标是要构建一个以电力系统为核心与纽带,多类型能源网络和交通运输网络高度整合,能量—信息—经济三元驱动的能源供用生态系统,从而实现能源生态圈的智能自洽、平等开放、绿色低碳、安全高效和可持续发展。

在“能源互联”背景下,传统的以生产顺应需求的能源供给模式将被颠覆,处于能源互联网中的各个主体都将变为兼具生产者和消费者特征的多属性主体,互联共享将成为能源互联网的核心价值观,而“横向多元能源互补,纵向源—网—荷—储协调”是能源互联网的基本特征。

横向多元能源互补。横向多元能源互补是从电力系统“源—源互补”的理念衍生而来,能源互联网中的横向多源互补是指电力系统、石油系统、供热系统、天然气供应系统等多种能源资源之间的互补协调,突出强调各类能源之间的可替代性,用户不仅可以在其中任意选择不同能源,也可自由选择能源资源的取用方式。

纵向“源—网—荷—储”协调。纵向“源—网—荷—储”协调是从电力系统“源—网协调”和“网—荷—储互动”的理念中衍生而来。在能源互联网系统中,“源—网—荷—储”的纵向协调主要体现在两个方面:一是通过多种能量转换技术及信息流、能量流交互技术,实现能源资源的开发利用和资源运输网络、能量传输网络之间的相互协调;二是将用户的多种用能需求统一为一个整体,使电力需求侧管理进一步扩大成为全能源领域的综合用能管理,将广义需求侧资源在促进清洁能源消纳、保证系统安全稳定运行方面的作用进一步放大。

按照目前理解,能源互联网是以电力系统为基础构建多能源系统,具有多元融合的特性。其多元特性主要体现在两个维度:一是能源种类和系统的多元化,二是用能方式的多元化。

能源种类和系统的多元化。在能源互联网系统中,传统电力系统的“源—网—荷—储”被赋予了更丰富的内涵:“源”包括石油、电力、天然气等多种能源资源;“网”包括电网、石油管网、供热网等多种资源网络;“荷”不仅包括电力负荷,还有用户的多种能源需求;“储”则主要指能源资源的多种仓储设施及储备方法。

用能方式的多元化。能源互联网的第二个多元特性体现在可再生能源的利用方式上。能源互联网系统的广域性和包容性要求其必须实现两个平衡:集中式的整体平衡和分散式的微平衡。两种平衡的作用单元是不一样的。集中式的整体平衡侧重于全系统的能源资源优化配置,解决系统广域性带来的区域网络之间多能调度问题,从能源利用方式角度来说,一般采用可再生能源集中式发电技术;分散式的微平衡侧重于区域系统的能源内部均衡,解决系统包容性带来的单元网络内部多能源协同调度问题,从能源利用方式角度来说,一般采用可再生能源分布式发电技术。

总体而言,能源互联网是未来能源系统的重要表现形式,在能源互联网新形态下,互联共享将成为新型能源体系中的核心价值观。能源系统供应侧、传输侧和需求侧的各个主体都既可能是生产者,又可能是消费者,能源系统“横向多源互补,纵向源—网—荷—储协调”的形态特征将不断发展和深化。构建能源互联网将推动一系列新技术、新商业模式的发展,进而实现能源的清洁、高效、安全、便捷、可持续利用,促进能源系统新形态转型。

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