能源互聯網亟待“互聯”標準

□ 文/王旭 滕揚新 李明軒 舒斐 李陽

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能源互聯網亟待“互聯”標準

□ 文/王旭 滕揚新 李明軒 舒斐 李陽

能源互聯網研究為中國電力發展帶來了新的機遇與挑戰。我國電力行業在積極轉變發展方式、調整電源結構，堅持走清潔、綠色、低碳發展之路。結合能源互聯網建設需求和新技術的發展，本文從闡述電力系統“互聯”的必然性和必要性入手，針對我國電力系統擴展性較差、標準不統一的問題進行深入研究，提出了物理互聯、信息互聯的雙重標準，以期推動我國能源互聯網標準化工作的進行。

能源互聯網支撐能源革命

2016年3月30-31日，以“全球能源互聯網—以清潔和綠色方式滿足全球電力需求”為主題的2016全球能源互聯網大會在北京隆重舉行，旨在探討構建全球能源互聯網，推動以清潔和綠色方式滿足全球電力需求，開創世界能源清潔綠色發展新局面。同時，全球能源互聯網發展合作組織宣告成立，這是中國在能源領域發起成立的首個國際組織，也標志著全球能源互聯網進入了一個新的時代。作為成員單位之一的華為認為：“在全球新一輪科技革命和產業變革中，以新ICT技術和能源電力技術融合發展的能源互聯網，將是未來發展的必然趨勢?！?/p>

民生證券研究報告預計，2020年中國在能源互聯網領域投資與消費總規模將達到近10萬億元。The Martec Group研究機構的中國能源互聯網路線圖顯示，我國015年至2020年能源建設目標主要集中于通過能源路由器，實現集中大電網與分布式微電網對接的能源互聯，至2030年真正實現信息與能源互聯一體化的能源互聯網系統。由此可見，能源互聯網的前景極為可觀。我國作為世界上最大的能源生產國和消費國，面臨著能源需求壓力巨大、能源供給制約較多、能源生產和消費對生態環境損害嚴重、能源技術水平總體落后等挑戰，建設能源互聯網的任務刻不容緩。

互聯網構建新型能源模式

能源互聯網目前還沒有被廣泛認可的定義，不同組織提出了不同的概念和名稱，各有側重。當前較為認可的一個概念是由美國著名學者杰里米·里夫金在其著作《第三次工業革命》一書中提出的“能源互聯網應當包含的五大主要內涵：1） 支持由化石能源向可再生能源轉變；2） 支持大規模分布式電源的接入；3） 支持大規模氫儲能及其他儲能設備的接入；4） 利用互聯網技術改造電力系統；5） 支持向電氣化交通的轉型。其中，能源互聯網最重要的核心內涵是實現可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大規模利用和共享?！?/p>

能源互聯網充分利用互聯網和智能終端技術，將數以萬計的能源生產單位和用能終端彼此互聯，將電網轉化成巨大的能源共享網絡，實現能源在全網絡內的分享交換和共享；同時互聯網信息技術的融合有助于構建服務于城市能源管理及承載社會公共服務的能源與信息的雙向互動平臺，促進能源高效利用的同時支撐智慧城市的快速發展，進一步促進能源的社會價值共享。

能源互聯網不僅僅是把互聯網作為工具疊加在電力或者其它的能源行業之上，而是將推動電網發展模式與互聯網的深度融合，從用戶理念、電網運營模式、價值共享等方面帶來電網思維模式的重構。未來電網將與互聯網深度融合，從用戶需求出發，增強互動體驗和能源社交，提供精準的電力供應服務，轉變當前電力被動的服務模式，通過數據分析與挖掘提供主動服務，創造電網新業態，構建新型的能源信息融合，重塑電網與用戶的關系，實現產業的聚合成長。

圖　傳統電力行業與能源互聯網對比

“互聯”標準有待建立

國家電網公司原董事長劉振亞認為，能源互聯網是“智能電網+特高壓電網+清潔能源”，是永續供應、綠色低碳、經濟高效、開放共享的能源系統，能夠以清潔和綠色方式滿足全球電力需求，是實現人類可持續發展的必由之路，具有巨大的經濟、社會、環境綜合效益。我國著名經濟學家、北京大學光華管理學院名譽院長厲以寧教授認為，建設中國能源互聯網將成為推動供給側結構性改革，培育壯大新動能，加快發展新經濟的重要抓手，既利當前又利長遠。

能源互聯網最重要的核心內涵是實現可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大規模利用和共享。為了平抑可再生能源的間歇性，儲能與可控負荷等將是能源互聯網的重要組成部分。 因此，上述分布式設備的接入是能源互聯網的重要研究內容之一。研究時，假定由于分布式電源容量較小，其運行行為對主網的影響可以忽略的情況下，將主網看成一個無窮大電源，從智能配電系統或者微型電網的角度出發，重點關注實現配電系統或微網內的功率的平衡與局部優化。當分布式電源的滲透率較低時，這樣的假定是合理的。

但是，隨著電力系統內分布式電源不斷增多，其對大系統的影響將越來越顯著。 此時，不論從經濟性還是安全性的角度看，僅僅對分布式進行局部協調都是不夠的。因此，能源互聯網研究的重點之一是擴大電力系統的互聯范圍。這里，互聯并不僅指電力一次系統之間通過輸配電網絡實現的物理互聯，而且更應著眼于廣域內海量分布式設備之間的信息交互與協調。

多層推動“互聯”標準建立

能源互聯網的時代已經來臨，通過能源互聯網的建設，電力行業將實現整體飛躍和提升。目前西方發達國家的電網結構趨于穩定與成熟，因而更多地關注智能配電網；而中國輸電網還有待加強，需要以特高壓為基礎發展能源互聯網，通過物理信息“互聯”標準的建立擴大電力系統互聯范圍，形成有中國特色的能源互聯網技術體系。本文從國家政策層面、技術層面、標準體系建設層面給出具體建議。

國家政策層面。我國政府頒布的互聯網+具體行動意見對我國能源互聯網的建設提出了明確性的指導，結合當前電力體制改革工作的相關內容，融合能源互聯網中物理拓撲和信息模型，推進能源互聯網背景下我國電力行業的發展。

技術層面。能源互聯網的即插即用接口包括物理與信息兩個方面。物理接口應當支持各種符合相應電氣標準的分布式設備的接入，尤其是能夠支持分布式電源與儲能設備通過高頻電力電子接口接入配電系統；信息接口應當可以支持各種分布式設備的識別與通信，可以選擇IPv6作為網絡層協議。由于IPv6 可以支持對多達.4×10 38個設備的尋址，因此可以為能源互聯網提供足夠大的地址空間。而采用 TCP/IP 協議組也有利于與智能家居等第三方系統的互聯。目前，在不同的智能配用電示范工程中，已經逐步應用了多種不同協議實現終端通信（如Ethernet，PRS， LTE， WiFi， Zigbee 等等）。此外，下一代的5G無線網絡技術也正在被積極開發之中。5G可望作為提供全方位高性能多設備通訊服務的新技術。在未來的能源互聯網中，各類分布式設備既可能通過工業通信網絡，也可能通過互聯網等開放網絡接入到電力系統中。因此，通過進一步擴大各區域間的信息互聯，可以更好地利用廣域內分布式電源的時空互補性，并充分發揮儲能和可控負荷等設備的調峰潛力，進一步提高我國電力系統的整體經濟性與安全性。

標準體系建設層面。我國各種能源之間都存在獨立的運行體系，應從用能終端開始，打破單一種類能源之間的信息傳輸和能量交換壁壘，形成開放式的終端用能系統，并進一步向區域能源系統過渡；能源互聯網不僅涉及到多種能源之間的轉化、傳輸、分配和消耗，也與能源互聯網中的信息模型的接口直接相關，涉及多個標準體系的建立；與此同時，我國能源網絡中信息通信系統的建設較為緩慢，標準多樣化，需要在互聯網+背景下，率先突破單一能源內部接口的標準化和統一化，進而擴展到多種能源。

結語

發展能源互聯網已經逐漸成為世界各國電力行業的共識，探索和建設能源互聯網的過程，就是現代電網、信息、控制和管理等技術深度交叉與融合的過程，也是電網發展理念、電力企業發展思路與電力用戶角色的全面變革過程。能源互聯網的發展在全世界還處于探索起步階段，其內涵與外延也將不斷豐富和充實。

責任編輯：衛麗紅

weilihong@ccidmedia.com