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摘要:构建以融合可再生能源与互联网信息技术为特征的能源互联网,建立从集中利用传统化石能源向清洁能源转变的能源利用体系将是实现能源结构绿色化和用能高效化的根本途径。基于此背景下,首先介绍了国内外能源互联网的研究现状,指出能源互联网是以电能为主体形式、以智能电网为载体的能源互联网络,进而对能源互联网的体系架构进行研究;其次,对电力、交通、天然气等网络的融合现状进行分析,指出研究电网和电气化交通网的协调规划、考虑计及各类不确定性因素的天然气网和电网协调规划、热-电联合系统等方面将是能源互联网的研究重点;最后分析了发展能源互联网中的关键技术,并指出后续关键技术研究中的突破方向。
引言
传统化石能源的逐渐枯竭以及能源消费引起的环境问题日益恶化,缓解能源危机和减少大气污染已成为能源可持续发展中迫切需要解决的问题,因而以集中式利用高碳化能源为特点的传统能源利用模式将难以持续。随着可再生能源发电技术以及互联网信息技术的快速发展,提出构建以深入融合可再生能源与互联网信息技术为特征的能源互联网将是实现能源清洁替代和可持续发展的关键所在。发展能源互联网将从根本上改变对传统能源利用模式的依赖,推动传统产业向以可再生能源和信息网络为基础的新兴产业转变。
近年来,能源互联网作为信息技术与可再生能源技术的产物,引起了国内外学者的广泛关注。2011年,美国著名经济学者杰里米×里夫金《第三次工业革命》一书中提出互联网通信技术与能源体系交汇的设想[1],并认为信息技术与能源的融合将从根本上改变能源的开发与利用方式。目前,国内外针对能源互联网的研究正在兴起,但各国对能源互联网的概念理解尚未达成统一。2008年,美国“未来电能传输与管理系统”(future renewable electric energy delivery and management system,FREEDM)从技术层面提出了能源互联网的概念,并开展配电系统能源互联网研究[2-3]。2012年,欧盟理事会在“促进欧洲领跑新工业革命”的研讨会上明确提出第三次工业革命将围绕能源互联网而展开。其中,德国联邦政府经济和技术部在2008年提出能源互联网计划与“E-Energy”理念,重点是将信息通信技术和能源领域结合起来,旨在建立一个基于信息通信技术、实现能源体系数字化互联的高效能源系统[4-6]。“E-Energy”计划在2020年实现在电网中覆盖信息网络,并使能源网络中所有元素都可通过互联网信息技术进行协调工作。2010年,日本启动“智能能源共同体”计划[7],开展能源和智能电网等领域的研究;2011年日本通过提供异步连接、协调局域网内部以及不同局域网系统研制数字电网路由器,从而统筹管理一定范围区域内的电力,并通过电力路由器调度地区电力[8-10]。目前,日本数字电网联盟已在肯尼亚未通电地区开展数字电网路由器试验研究。韩国在首尔等城市开展智能能源城市示范[11],如“智能首尔2015”等。此外,国家电网公司董事长刘振亚在电气与电子工程师学会电力与能源协会2014年会上进一步提出构建全球能源互联网,并指出能源问题具有全局性和广泛性,只有统筹全球能源资源开发、配置与利用,才能实现能源清洁替代和电能替代[12],保障全球能源的高效、可持续供应。
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