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能源互联网及储能的应用简述
在 2015-08-10 发布

随着能源局《能源互联网行动计划》编写工作的推进,以及“互联网+智慧能源路线图”正式由国务院在《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》中提出,能源互联网的热度在中国不断升温,如何在这一场变革性的发展中提前布局、发掘商机,已经成为能源、互联网等相关行业密切关注的话题。本文将从基本概念出发,为读者简述什么是能源互联网,储能在能源互联网中的角色定位及应用。

能源互联网的概念及构架

根据国著名学者杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中提出的关于能源互联网的愿景,我们将能源互联网定义为:以电力网络为基础,以可再生能源为主要能源利用形式,电力网络与气、热、交通等网络密切耦合,各网络与网络通信技术紧密融合,含有大量分布式元件、信息组件、储能设备的,可实现能量和信息双向流动的共享网络。其构架如下图所示。

1)能源网络是能源互联网中的物理基础网络,电力系统作为核心系统,通过储电、储热、储氢等储能技术以及车电互联技术,与热,气,油,交通系统密切耦合。大量分布式单元,包括分布式发电设施、分布式储能设施等的存在,将能源结构从目前的自上而下层级分明的状态,转变为“扁平化”状态。

2)信息网络是能源互联网的神经系统,全面覆盖于能源网络的各个领域,能源网中大部分单元,例如电力生产单元、电力用户、输配电站等,都能在信息网络中以一个节点的形式体现,能源生产、使用信息,能源需求信息,设备运行状态等各种能源信息都能被信息网络收集、分析并最终应用于能源互联网系统的管理。

3)能源互联网的管理、价值实现、能源的局域或广域共享等,最终都将通过信息网络中的能源管理、分析、交易平台实现,例如能源大数据分析平台、能源互动交易平台、电动汽车充电服务交易平台、需求响应平台等。

能源互联网国内外研究现状

目前,美国、德国、瑞士、日本等多个国家已经开始进行能源互联网方面的研发,涉及网络构架、关键技术设备、示范试点项目等多个方面,尽管研究侧重点各有不同,但如何利用信息和通信技术提高电力系统使用效率以及提高可再生能源的利用率,是各国共同追求的目标:

•        美国的FREEDM研究项目,从配电网分布式供能的角度提出了能源互联网的概念。借鉴互联网开放对等的理念和体系架构,主要研发融合信息和通信系统的分布式能源结构,实现能源的供给平衡;

•        德国E-Energy计划从信息和通信技术优化电力系统运行的角度,提出了能源互联网的概念。借助互联网收集能源信息,指导能源网络的运行调度,优化源发输配用的各个环节,信息网络本质为能源网络的支持决策网络;

•        瑞士未来能源网络远景项目与能源互联网,侧重于不同能源形式的融合,最终实现电能、热能、化学能联合输送和使用;

•        日本着重于发展数字电网体制,形成互联网技术和能源网络深度融合、结构上难以区分能源网络和信息网络的个性能源互联网。通过数字电网路由器的研发,实现能源和信息的双向通信,统筹管理发电设备及用电设备,实现能量调配,最大限度利用可再生能源。

中国的能源互联网研究正处在起步阶段,从能源局《能源互联网行动计划》透露的相关信息看,依托实时高速的双向信息数据交互技术,建立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的大能源互联系统,已得到多方共同认可。从现阶段看,与国家提出的能源消费革命、电力改革相结合,近期最有可能在分布式能源、微网、需求侧管理、合同能源管理、基于数据的能源服务等方面实现能源与互联网的初步融合。

储能在能源互联网中的作用和机遇

能源互联网中,储能将不仅仅局限于电力存储技术,更广泛的储能技术,例如氢能存储、热能存储、天然气存储等,都将共同发挥重要的作用。

首先,储能是关键支撑技术,决定了是否能实现可再生能源大比例利用;其次,储能是各类型能源网络、交通网络连接的桥梁纽带,电、热、气、油、交通系统通过储电、储热、储气技术紧密联系;最后,储能是能源芯片,类似于信息网络中的信息存储设备,储能将打破电力系统发输配用必须实时平衡的瓶颈,是能源实现互联共享的前提。

能源互联网将给能源生产、输送、使用等各个环节带来根本性的变化,与今年推出的电力改革、能源消费革命相结合,能源的使用、消费层面为能源互联网带来的机遇可能将最早出现,与之相适应,储能也会在这其中最先获得发展机会,例如电力需求响应、分布式发电、微电网等。

电力需求响应,在能源消费革命中多次提及,可以将“电力需求决定电力生产”的传统模式转为“电力生产决定电力需求”,可以大为提高电力设施的使用效率,也是能源互联网行动计划中重点提出的平台之一。储能可以发挥移峰填谷的作用,降低峰荷的同时并不影响用户的电能使用,具有天然的优势。目前,CNESA作为北京首批的负荷集成商,正在通过建立可以和用户在线交互的平台,设计优化控制策略,进行需求响应相关试点工作,探讨储能的应用效果及价值。

      新的电改明确提出了售电侧放开,分布式发电、微电网具有广阔的发展空间。7月22日,能源局发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》,更是明确了微电网将成为电网配售侧向社会主体放开的一种具体方式,同时鼓励,在微电网的建设中,按照能源互联网的理念,将互联网和信息技术运用到能源生产和使用中,在一定的意义上,可以说是建设区域性的能源互联网项目。按照需要配置一定容量的储电、蓄热(冷)等装置得到了重点强调,储能的市场机会开始显现。
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