“多站融合”在城市能源互联网建设中的探索与实践

“多站融合”在城市能源互联网建设中的探索与实践

石秀程

国网张掖供电公司 甘肃张掖 734000

摘要：随着综合能源技术的发展，城市电网逐步转向 以电为主，同时包含水、热、气等的多能源供应形 态，不同能源在生产和消费之间具有耦合关系。 如何对这些能量耦合元件进行调度，以实现最大经 济效益、最大环境效益、最大新能源消纳等目标， 成为大家广泛关注的问题。
关键词：多站融合、信息通信技术、能源互联网、清洁能源 

引言

我国是能源生产及消费大国，能源的发展借助 科技与产业革命进入到升级转型期。能源产业与 互联网深度融合，多种能源互补发展，能源互联网 以能源为主体、互联网为手段推动绿色清洁发展满足电力需求 ，特别是促进可再生能源消纳问题。 近年来，包括中国在内的一些国家对能源互联 网的概念与发展模式及特征 、实施环境及技术要 求有较多研究 ，针对清洁能源、分布式电源、智能 电网及互联开展了储能技术、信息通信技术、电网 技术、电源技术、能源转型分析及源网荷储联合优 化技术等方面的研究，为能源互联网的发展奠定了 技术及实施基础。

1能源互联网的发展

能源互联网作为能源交易载体，由包括电力网 和其它种类能源网络构成，将分散在各处的多种能 源通过网架送至消费端。在能源互联网的概念中， 能源不仅指传统的化石能源也包括新能源，一次能 源与二次能源的相互耦合。互联网不仅指能源流 通的物理渠道，也包含打通多元能源参与主体及消 费终端间连接的信息通道，体现能源流与信息流的 联合，通过信息网的数据挖掘支撑能源网的调度。 能源互联网支持各类能源作为商品通过互联网平 台进行交易及分配的业务，最终达到资源优化配置 能力强、绿色低碳、安全可靠的目的^[1]。 在欧美地区，能源互联网开展得比较早，并通过不 同的项目进行研究。美国的 the Future Renewable Electric Energy Delivery and Management System项目， 开展配电网的能源互联探索；欧盟的Future Internet For Smart Energy项目，构建了以信息通信技术为基 础的智能能源系统；德国开展了E⁃Energy项目，能分 析负荷的需求响应潜力，推动能源高效利用；瑞士 的Vision of Future Energy Networks 项目侧重于多能 传输系统及分布式能源的转换和存储 。 2016 年国家发改委及国家能源局的相关部门 发布了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导 意见》，提出能源互联网是推动我国能源革命的重 要战略支撑^[2]。近年来，能源互联网以促进可再生能 源消纳推动能源产业变革，借助互联网平台拓宽能 源服务领域。 在多种能源互联的大背景下，除了本身必备的 物联网技术及能源网关技术等要求外，在智能电网 环境下开展需求响应，对需求响应技术及其实践应 用也提出了新的要求。

2能源互联网的特点

能源互联网是许多新型电子技术的有机结合体，主要具 备以下几种特性。 （1）能源来源的品类覆盖较广。可以利用能源互联网进行发电的能源具有常规性，一般以大范围新能源系统为主。主要依据能够进行再生的能源发电作为基准，容纳多种类型的发电类型模式。但是，其发电方式具备一定的模 糊性以及随机性，如果进行较大范围的接入会造成电网的紊乱，导致以往应用的能源网络模式转型成能源互联网模式。 （2）能源来源的地域较为分散。相较常规能源来说，能够 进行再生的能源一般来自不同的地域且较为分散，这也导致 了传输过程的困难。为了提升采集以及利用能够进行再生能 源的效率，便需要构建就地采集以及应用能源的网络，此类网 络具有单独规模较小，可在多地进行较大范围分布，其中任何一个微型能源网络可在整个体系内部组成一个独立节点^[3]。 （3）不同能源彼此间互联。该互联网体系将主要采用分布 式电源，但是许多类似微型能源网络无法确保进行自我能源供 给，因此可将所有微型能源网络进行彼此关联，以便完成能量 互换及传递。该能源体系为在传统应用电网的基础上，进一步 将智能变电以及储能等构成的微型网络进行彼此关联而成。 （4）能源网络可以共享。其不但具有采用传统电网的供电 能力，还可以提供进行能源共享的整体平台，能够让具有较小 容量的可再生能源发电以及以电力作为能源的汽车等进行随 时性的接入。该特性使过往使用者不但是电能利用者，还可 以称为创造电能的人，能够无障碍地将电能导入能源互联网 并且获得一定回报。由能量互换层面来看，所有微型能量网 络关键点均为相互平等。

3城市能源互联网的发展现状

1)在能源设备技术方面，燃气热电联产、天然气冷热电三联供、热泵、光伏、储能、生物质能热电联产等应用逐渐增加，煤炭热电联产、燃煤锅炉被取代。在综合能源规划设计技术方面，清华大学、华北电力大学、东南大学等高校开发了规划软件，不断优化多能结合规划方法、综合负荷预测技术。在综合能源控制技术领域，对冷热电三联供、电转气、相变储能、生物质能等技术数据的实时监测、精密分析、智能调节平台建设广泛，大容量数据、人工智能等技术应用刚刚开始

^[4]。例如，区域能源互联网可以添加使用自动阀门和传感器控制热交换器的远程监控和控制系统，然后对不断变化的需求做出响应。因此，初级管网以低流量和高温差异运行，可以大大减少热损失和泵送能耗。2)近年来，相关部门提出了一系列有助于能源、互联网发展的指导意见、能源规划、示范项目政策、价格政策等。政策指出，到2020年，约50%的新建产业园区将采用终端综合能源供应系统，并根据当地条件利用可再生能源供热、热电联产、分布式光电发电、地热等技术。在大气污染防治、煤炭总量控制、节能等指标评价的压力下，地方政府相继制定了关于清洁供热、煤炭减量化的计划政策、价格政策、补贴政策。其中一些明确并支持多能互补项目的重要性。

4城市能源互联网建设政策经验

4.1重视能源规划作用

欧美国家重视规划的引导作用。通过评 估区域能源系统的系列指标情况，包括供热 供冷需求、能源强度、资源禀赋、能源效率、 温室气体排放、化石燃料消耗量和能源强度 等，制定区域供热供冷网络、新能源多能供 应网络等多种形态的区域能源互联网规划。 例如丹麦政府提出了区域能源系统建设目 标，即 2050 年实现 100%可再生能源供应， 要求区域供热将达63%~70%。到2017年， 已基本实现由 6 个大型集中区域供暖区和 约 400 个小型分散的区域供暖区为 63%以 上的丹麦家庭供热^[5]。

4.2建立管理法规与能效标准

由于城市能源互联网建设需要实现跨 部门协同规划、可再生能源或综合能源并网、 能效优化等，管理法规是必要的、常见的政 策措施。欧美国家普遍通过区域能源规划法规，对区域内能源、土地与基础设施等实施 综合规划；通过并网法规，保障清洁能源并 网顺利实施；欧盟通过能源效率法规，支持 区域供热供能基础设施建设，并鼓励调动可 利用的可再生能源实现热电联产。

结束语

城市互联网是将电网与互联网技术相结合，其他能源子系统互补的一种完整的供能体系，它现在已经发展得比较成 熟，我国北京、厦门、天津已经进行了初步尝试，并取得了不错 的成果。但现阶段城市能源互联网仍 然存在着一些难题，在运行层面上，复杂不确定性因素建模、 考虑多时间尺度特性的建模、信息物理耦合交互影响仍然困 扰着我们，这些难题在不久的将来一定会被攻克。
参考文献

[1]唐建清. 建设城市能源互联网 开启新征程展现新作为[N]. 国家电网报,2019-08-29(003).

[2]董爱军,倪爽,曹铭.建设能源互联网 助力智慧城市发展[J].民心,2019(07):64.

[3]鲁海威. 当好能源互联网示范 助力智慧城市建设[N]. 国家电网报,2019-05-23(003).

[4]周敬东,李树满.基于“智慧发展、精益规划”的城市能源互联网建设途径[J].企业管理,2017(S2):122-123.

[5]孟庆霖,赵宇红,葛兰,刘长利,孟亚敏,徐征,李荣静,崔智权,张浩妹.城市能源互联网工程内部控制审计信息化体系建设综述[J].中国国际财经(中英文),2017(23):110-111.