登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
能源互联网在纵向可以划分为三层,从低层至顶层依次为物理层、信息层和商业模式层,如图1所示。能源互联网通过信息能量深度耦合以及多能源系统的广泛集成,能够实现电能、冷、热能的高效生产、灵活控制以及智能利用,促进可再生能源的大幅接入,实现开放、灵活互动的电能交易形式,能够深入挖掘用户需求响应潜力,最终整体提高终端能源的使用效率,降低能源生产成本,减少全社会碳排放量[5]。从能源互联网运营商的角度而言,通过灵活控制区内能量生产环节、降低传输环节能耗、增强能源供应可靠性,利用价格信号充分协调不同时间、空间以及能源形式的使用,大幅度提高终端能源生产与利用效率,从而创造额外的商业价值;对用户而言,能够通过合理安排能源利用,降低能源使用费用,进而降低生产成本;从能源互联网投资商的角度,通过投资能源互联网中新能源发电、冷热电联供、先进信息以及控制技术,降低了多能源系统的运营成本,实现了充分的收资回报。
我国已经开始启动城市级/园区级能源互联网的建设。为落实《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》(发改能源〔2016〕392号)[6]、《国家能源局关于组织实施“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知》(国能科技〔2016〕200号)[7]等有关要求,国家能源局在2017年6月底公布了首批55个“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目[8],其中城市能源互联网综合示范项目12个、园区能源互联网综合示范项目12个、其他及跨地区多能协同示范项目5个。多能源系统的优化规划是这些示范工程面临的首要问题。
集成电、气、热、冷等不同形式能源的多能源系统是能源互联网的物理基础。多能源系统的统一规划能够有效地考虑各个能源系统之间的互补和耦合关系,弥补原来各个能源系统分开单独规划的不足。然而目前,我国的电力、热力、燃气等能源系统均处于各自分立管理、单独规划的状态。另外,随着热电联产、电热泵、吸收式制冷机等分布式能源技术的发展,不同形式的能源在生产、传输、消费等各个环节的耦合关系越来越复杂、耦合作用越来越强,这也在客观上迫使业界对多能源系统展开研究[9-11]。
1 能源互联网的物理基础—多能源系统
广义的多能源系统(Multiple Energy Systems,MES)是指煤炭、天然气、石油、核能、水能、风能、太阳能等多种形式能源的开发、转换、储备、运输、调度、控制、管理、使用等环节所组成的大系统。多能源系统将所有一次能源通过多个环节的转化与传输,最终以电、热/冷、燃料等形式为人类生产与生活提供动力[12]。图2给出的是一个典型的面向可再生能源消纳的多能源系统能量流动示意图。
电力、热力、燃气等多能源系统进行融合与协同优化,充分考虑各能源系统的互补特性,对于提升能源利用效率,降低能源开发与利用对环境的影响,促进可再生能源消纳具有重要意义。在多种能源形式中,电能是应用最广泛的能源形式,电力系统是智能化程度最高的能源系统,同时承担着利用水能、风能以及太阳能的任务。为此,以电力为核心,以能源高效清洁利用为目标,以大规模可再生能源并网消纳为背景,研究电力系统、热力系统以及天然气系统组成的多能源系统的集成与协调优化是目前的研究热点。国际上将该问题称为“能源系统集成”(Energy Systems Integration,ESI),是应对能源高效清洁利用的有效途径。
美国国家能源部于2001年提出了能源集成系统(Integrated Energy System,IES)研究计划,其目标在于保证能源系统运行可靠性的前提下,提高可再生能源在能源系统中的占比,并促进热电联产技术等多能源集成技术的应用与推广[13]。德国政府于2010发布了《德国能源构想草案》(Draft German Energy Concept),着重突出了各能源系统之间协调运行的机制设计与技术实现,并于2011年启动了能源研究方案的制定与实施工作,其中广泛涉及新能源发电、储能等多能源系统集成关键技术的研究。丹麦政府大力支持分布式可再生能源的发展,利用生物质能进行热电联产和集中供热,致力于高比例可再生能源的消纳,并试图通过电网、热网、气网和交通网的协调规划和运行,设计相应能源市场机制,充分调动需求侧响应资源,力争在2050年之前实现新能源占比100%[14]。国际上的专家学者在2014年成立了能源系统集成国际联合研究会(The International Institute for Energy Systems Integration,IIESI),目的是为了解决能源系统的协调与优化问题。IIESI目前已经分别在美国、丹麦以及日本召开了三次国际性会议,在国际上迅速发展。
瑞士于2003年启动的“未来能源网络愿景(Vision of Future Energy Networks)”研究项目中首次提出了能量枢纽(energy hub,EH)的概念[15]。能量枢纽的概念将一个多能源系统抽象成为一个输入—输出双端口网络,认为一个多能源系统内部电、气、热、冷等能源之间的耦合关系从系统外部来看,都是输入的各种形式的能源,最终转换为其他形式的能源,以满足系统输出端的负荷需求。能量枢纽的输入和输出通过一个耦合矩阵建立联系。能量枢纽建模方法具有高度的抽象性,无论多能源系统的规模大小,都能通过能量枢纽这一模型工具进行规范化地描述[16-17]。国内外学者对于能量枢纽在多能源系统规划、运行中的应用也已经开展了详细的研究[18-19]。
2 从价值实现的角度看能源互联网规划
能源互联网的规划就是回答能源互联网价值来自哪里、怎样实现、怎样分配的问题。能源互联网价值源于多能源系统的集成、耦合与互补,最大化多能源系统之间的集成效益是能源互联网规划的目标;能源互联网的价值实现要基于具体的规划方法与方案;要实现能源互联网创造价值的合理分配,则需要合理的商业模式设计。
2.1 能源互联网的价值来源—多能源系统集成
能源互联网的价值来源于多能源系统的集成,包括电力与天然气系统集成、电力与热力系统集成等。
现阶段中国燃气机组在电力系统中所占比重较小,传统的电力系统协调运行往往不考虑天然气网络的运行工况。而实际上,天然气的输送及供应能力会对电力系统中燃气机组的运行产生影响,如果燃气机组同时承担热力负荷,那么气网的运行状况还会对热力系统产生影响。因此,在能源系统集成时,需建立精细化气网模型,将燃气的供应能力及天然气管网的运行状况考虑进去。C.Unsihuay与J.W.Marangon[20]建立了天然气和电力系统的联合优化运行模型,模型中考虑了压气机与储气设施的影响,采用进化策略算法并结合内点法进行求解。伊利诺伊理工大学的M.Eremia[21]将天然气管网约束加入到机组组合模型中,综合考虑了燃气合同以及燃气管道输送能力等限制条件。
电力系统与热力系统的集成,除需保证电力系统自身的安全运行以外,还需满足热力系统的相关约束,需要建立热力系统的运行模型。热力系统是一个多输入多输出系统,其能量传输过程具有明显的延时与损耗,同时,其水力过程与热力过程相互耦合,使得整个系统较为复杂。目前国内外还有许多关于电热协调运行的研究,分析如何打破“以热定电”原则,促使热电联产机组灵活运行。龙虹毓等人[22]基于采暖热水负荷和电力负荷等约束,建立了对热电联产机组和风力发电机组节能优化调度的数学模型,并基于我国现行电价和供暖热价,讨论了风电供暖的上网电价问题。Nuytten等人[23]分析了加装储热环节对热电联产系统的作用,同时比较了集中式储热与分布式储热这两种情况下的效益问题。Lund等人[24]针对丹麦的风电消纳问题提出了两种策略,一种是开拓欧洲市场,将剩余风电售到周边国家,另一种是将热电联产机组与电制热装置和储热装置结合起来,实现电热解耦,增强热电机组的调峰能力,并着重分析了第二种策略的经济效益。总体而言,国内的相关学者更多的着眼于如何在热电联产机组电热耦合约束的条件下,通过合理的电、热负荷分配,充分挖掘热电联产机组的新能源消纳潜力;而国外学者则致力于通过电锅炉、集中储热环节等装置拓展热电联产机组的运行边界,实现电热解耦,以扩展新能源的消纳空间。
2.2 能源互联网的价值实现方式—多能源系统协同规划
多能源系统规划是能源互联网价值实现的保证,只有在规划层面协同多个能源系统,充分考虑不同能源形式之间的互补和耦合,建成的能源互联网工程才具有经济性上的优势。多能源系统规划从空间范围上可以分为区域多能源系统规划和跨区多能源系统规划两个大类。
区域级多能源系统主要指园区、城市范围内各种形式能源的生产、转换、分配和存储系统,包括分布式电源、配电系统、燃气调压柜、换热站和燃气、热水管道等。G. Andersson等人[25]提出了一种混合整数非线性规划(mixed-integer nonlinear programming,MINLP)方法,对一个含有若干备选型号的热电联产机组(combine heat and power,CHP)、变压器和燃气锅炉的能量枢纽进行规划。A.Sheikhi等人[26]提出了一种非线性的规划方法,为德黑兰的一座旅店优化CHP、燃气锅炉、吸收式制冷机和储热装置的容量和运行模式。Hongbo Ren等人[27]提出了一种规划方法,实现了日本一幢含有CHP、储能装置和辅助锅炉的居民楼的年化费用的最小化。P. Arcuri等人[28]阐述了一种冷热电三联产系统的设计流程,设计了一座医院中的CHP和电热泵(electric heat pump,EHP)的容量。Ryozo Ooka等人[29]提出了一种基于遗传算法的方法,为每种楼宇多能源系统结构选择最优的设备容量和运行方案。Pierluigi Mancarella等人[30]在考虑了不同的运行策略的情况下对不同的冷热电三联产系统结构进行运行模拟,以此挑选最优的系统结构。
跨区多能源系统往往涉及到能够远距离传输的输电网络与天然气网络,与区域多能源系统的规划不同,跨区多能源系统规划需要考虑若干区域多能源系统之间的网络连接关系。Xiaping Zhang等人[31]以降低系统建设、运行总成本和提升系统可靠性为优化目标,引入能源综合利用效率、碳排放量等评价指标,对系统中的传统发电机组、输电线路、燃气炉和热电联产机组同时进行规划,并对各能源系统分开单独规划、多能源系统统一规划、热电联产机组容量事先固定等多种情形进行对比分析,结果表明多能源系统统一规划有利于降低系统建设、运行总成本和提高系统可靠性。Qiu等人[32]提出一种电气互联系统的联合规划方案,以降低其总的投资和运维成本,并对目标函数和约束条件中的非线性项进行了线性化,通过迭代求解实现两个互联系统的总体最优规划。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
在推动新能源上网电价全面由市场形成的同时,行业面临两大挑战:顶层机制层面,需优化新能源与火电、新型经营主体同台竞价的制度设计;底层技术层面,亟待攻克海量市场主体参与下的优化决策难题。(来源:微信公众号《能源评论》杂志文/钟海旺杨迎作者分别供职于清华大学电机工程与应用电子技术系、清
5月30日,工业和信息化部关于印发《算力互联互通行动计划》的通知,其中提出,推动算力互联在算力资源服务、任务调度、市场交易、开源社区运营等新业态场景应用。推动算力互联在人工智能、科学计算、智能制造、远程医疗、视联网等企业级场景,以及智能驾驶、云渲染、云电脑、云游戏等消费级场景应用。
当前,我国新型电力系统加快建设,新能源逐步向主体电源演进,终端消费电气化水平不断提升,电力远距离配置能力不断增强,新时代电力发展成效显著。与此同时,电力供需平衡压力叠加系统安全稳定风险,电网转型发展问题亟待破解。新时代电网发展要统筹把握好网架结构与支撑电源、新能源与传统机组、交流
5月28日上午,全球能源互联网发展合作组织秘书长伍萱一行到访山东大学,常务副校长吴臻参加会见,共商能源互联网领域产学研协同创新与国际合作新路径。双方就能源政策研究、行业标准建设、复合型人才培养等议题达成多项共识,为推动全球能源可持续发展注入新动能。吴臻系统介绍了山东大学的历史发展、
2021年,美国得克萨斯州遭遇百年一遇的极寒天气,电力系统几近崩溃,近500万人陷入无电可用的困境。这场灾难暴露了高比例新能源系统在极端天气下的脆弱性。在中国西北的风光资源富集区,另一类矛盾同样尖锐。全国新能源消纳监测预警中心数据显示,2025年一季度青海、甘肃、新疆等省的风光发电利用率在9
在全球能源变革的十字路口,中国正以“三场替代战役”与“四大突破”为战略支点,开启一场颠覆传统能源格局的深刻变革。这场变革不仅关乎2030碳达峰、2060碳中和的承诺兑现,更将重塑全球新能源产业链的竞争规则。当欧美国家还在能源转型的十字路口徘徊时,中国已用特高压电网贯通山河,以光伏矩阵点亮
当前,我国虚拟电厂发展在各地“多点开花”。以长三角负荷中心为例,浙江组织虚拟电厂多次参与夏季冬季用电高峰期保供,江苏通过空调、热水器等家电聚合形成“虚拟能量池”,上海市聚合的可调节资源最大调节容量等效于一台大型火电机组,虚拟电厂发展逐步由试点示范向规模化发展过渡。然而,虚拟电厂技
习近平总书记强调指出:“加快发展新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手,是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。”所谓人工智能(Artificialintelligence,AI),指的是类人智能,主要研究用于模拟和扩展人的智能的理论和方法、技术和应用系统的一
2025年5月13日,中国—拉美和加勒比国家共同体论坛第四届部长级会议在北京举行。习近平主席在会议开幕式上发表重要讲话,指出中方愿同拉方携手启动五大工程,共谋发展振兴,共建中拉命运共同体。中拉双方要加强发展战略对接,拓展清洁能源等新兴领域合作。站在新的历史起点上,中拉清洁能源合作迎来更
为了助力新型电力系统和新型配电系统的构建,2025年5月15日,浙江省轨道交通和能源业联合会联合北极星电力网主办的“第五届智能配电网建设研讨会”在浙江杭州召开。14位专家、学者、企业代表围绕新型配电系统的打造和现代智慧配电网的建设进行了分享交流,共谋智能配电发展蓝图。北极星总裁周荃在致辞
当今世界正处于百年未有之大变局,全球能源危机带来的压力使得能源市场、地缘政治和全球经济无法稳定发展,进一步破坏的风险始终存在。同时,由于能源系统电气化程度的提高,电力的增长速度持续超过能源需求总量的增长,电力供应愈加影响着经济、区域发展以及许多其他领域,电力安全和可负担性在许多国
第十八届国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会(SNEC)将于6月11日在国家会展中心(上海)开幕。远东储能邀您相聚SNEC2025,探索能源未来,见证创新力量。聚焦高安全、高效能、高集成,精彩即将启幕,远东储能携手全球伙伴共建零碳新未来。
6月4日,安徽省皖能聚合智慧能源有限公司发布皖能民丰县20万千瓦80万千瓦时独立新型储能项目招标公告。项目位于新疆维吾尔自治区和田地区民丰县境内,规划建设1座200MW/800MWh磷酸铁锂电化学储能电站和1座220kV汇集站,本项目采用构网型高压级联方案,本期一次性整装建成。本工程为交钥匙工程。项目合
北极星电力网获悉,五大发电“旗舰”上市公司——华能国际、华电国际、大唐发电、国电电力、中国电力2024年报,披露了未来的发展战略及经营计划。整理如下:华能国际》》》》》一、发展战略华能国际全面贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念,坚持以质量效益为中心,统筹能源安全和绿色发
第十八届国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会(SNEC)将于6月11日在国家会展中心(上海)开幕,此次参展,东方日升将在5.2H-B180展台带来“全栈融合全链协同”创新“昇”级:●全链融合方案——光储全场景解决方案:推出“组件+逆变器+储能+智慧能源管理”全链贯通的光储全场景解决方案,实现
近日国家电投集团一批新能源项目并网它们如同跃动的音符在祖国大地的四面八方奏响绿色发展的交响乐从大漠戈壁到东海之滨从高原山麓到平原沃野国家电投集团以奋进为笔、以创新为墨不断推动绿色能源高质量发展内蒙古公司兴安盟突泉县445兆瓦风电项目并网5月30日,内蒙古公司兴安盟突泉县445兆瓦风电项目
北极星储能网获悉,6月3日,皖能新疆于田县200MW/800MWh独立新型储能项目正式开启招标,该项目招标人安徽省皖能聚合智慧能源有限公司,合同估算价53655万元,约合单价0.6707元/Wh。项目规划建设1座200MW/800MWh磷酸铁锂电化学储能电站和1座220kV汇集站,采用构网型组串式方案,本期一次性整装建成。本
近日,内蒙古自治区首个离网型风电项目——三峡集团所属鄂尔多斯市多能互补能源有限公司工业园区绿色供电项目实现全容量并网发电。该项目通过“源网荷储”协同调控技术,能够实现100%的绿电消纳,为高比例可再生能源消纳提供可复制解决方案。据了解,作为内蒙古自治区首个离网型风电项目,该项目采用“
记者今天从北京市发改委了解到,北京城市副中心力争到2027年,绿色创新能力、绿色企业数量、绿色产业产值不断提高。绿色技术创新能力进一步增强,有效绿色技术发明专利数量年均增长20%左右,建成北京市国际绿色技术概念验证中心。绿色产业特色化、规模化加快发展,绿色企业数量超过300家,建成1个绿色
1、85.5千米!金风科技完成我国离岸最远风电项目首台机组吊装近日,三峡江苏大丰800兆瓦海上风电项目(以下简称“三峡大丰项目”)首台金风科技机组顺利完成吊装。该项目场址最远离岸距离达85.5千米,刷新了我国海上风电项目离岸距离最远纪录。三峡大丰项目分为H8-1#、H9#、H15#、H17#四个场址,项目总
第十八届(2025)国际太阳能光伏和智慧能源储能及电池技术与装备(上海)大会暨展览会将于6月11日-13日在上海国家会展中心举办。欢迎莅临5.1HB670号云天数能展位。
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!