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未来的智能电网就是能源互联网

发表于:2016-11-25 08:41:12 来源:节能与环保

能源互联网是以互联网思维与理念构建的新型信息-能源融合“广域网”,它以大电网为“主干网”,以微网分布式能源等能量自治单元为“局域网”,以开放对等的信息-能源一体化架构真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用,因此可以最大限度的适应新能源的接入。

信息技术与现代电网的结合

国际上专门针对能源互联网进行的研究与开发始于2008年,一些国家如德国、日本已经开始小范围实践能源互联网。

在我国,从清华大学前校长高景德上世纪80年代提出“CCCP”概念,到90年代清华大学教授、中国工程院院士韩英铎提出现代电力系统3项前沿课题,再到近年来智能电网强调信息流与能量流的结合,无不突出信息技术与现代电网的紧密结合。能源互联网同样是互联网技术、可再生能源技术与现代电力系统的结合。清华大学在国内较早开始开展能源互联网方面的研究工作,提出能源互联网基本架构、关键技术,并开展能源路由器等方面的研发工作。

虽然能源互联网技术目前在国内引起了广泛关注,但相关研究尚处于起步阶段。

从2013年开始,北京市科委组织了“第三次工业革命”和“能源互联网”专家研讨会,并启动了相关软课题研究,完成了《北京能源互联网技术及产业发展研究报告》,形成详细的能源互联网调研报告和路线图,为进一步科技立项提供指南。2013年12月国家电网公司在科技日报发文明确指出,未来的智能电网就是 “能源互联网”。2014年2月国家能源局委托江苏现代低碳技术研究院开展中国能源互联网发展战略研究。2014年2月和6月国家电网公司于南京和北京召开“智能电网承载第三次工业革命”研讨会,中国电科院于2014年6月启动了“能源互联网技术架构”方面的基础性前瞻性项目研究。2014年7月,IEEE电力与能源协会年会在美国华盛顿特区举行,国家电网公司发表署名文章“构建全球能源互联网,服务人类社会可持续发展”。

直接带动六大战略性新兴产业

能源互联网产业链的核心企业由主产业链上的新能源发电设备制造企业、储能产品生产企业、接入设备生产企业、电力软件系统研发企业组成。直接为产业价值链核心企业提供技术、产品、服务的上游企业主要包括:电力设计单位、电力试验研究单位、电力软件系统开发企业、电力关键设备生产企业、计算机及其外围设备供应商、通信设备及通信服务供应商等。电力软件系统开发企业也为电力设计单位、电力试验研究单位提供技术、产品或服务;电力关键设备生产企业也为电力试验研究单位提供技术、产品或服务。电力软件系统开发企业的上游企业包括:商业软件供应商(操作系统、开发工具、数据库等)、地理信息系统及信息服务供应商、通信设备及通信服务供应商、计算机及其外围设备供应商等。电力关键设备生产企业主要包括一次设备和二次设备的生产企业。一次设备生产企业的上游企业包括:钢铁等原材料供应商,模具生产、机械加工企业,传感器、芯片、电力电子器件等供应商,以及二次设备生产企业等。二次设备生产企业的上游企业包括:模具生产、机械加工企业,传感器、芯片、电力电子器件等供应商,印刷电路加工商,计算机及其外围设备供应商,通信设备及通信服务供应商等。

能源互联网采用互联网理念、方法和技术实现能源基础设施架构本身的重大变革,构建新型的信息能源融合网络。这一行动是跨越多学科领域的综合系统建设工程,涉及众多行业、技术、研发的尖端变革。在我国2010年发布的七大战略性新兴产业中,能源互联网产业的发展将直接带动六大战略性新兴产业(节能环保产业、新一代信息技术产业、高端装备制造产业、新能源产业、新材料产业、新能源汽车)的融合发展,促使这些产业的快速升级。

能源互联网产业将催生一系列新的能源装备制造(如能量集线器、能量交换机、能量路由器)、能源网络运营商(以及虚拟运营商)、信息能源系统集成商、信息能源融合应用开发商等,虽然类似互联网,但附以能量内涵,因此具有巨大的产业规模和广阔的市场前景,必将孕育出全新的商业模式。

产业发展仍需多方调整

在“十二五”期间,国务院、科技部、国家自然科学基金委员会等在相关领域支持了一批相关的重大和重点研发项目,使能源互联网相关产业的发展势头迅猛,在一些领域取得了新的突破,为其进一步的发展奠定了良好的基础。但是也要对发展中出现的问题和面对的挑战进行反思和总结。

在技术创新层面,首先,大规模分布式能源的接纳以及路由传输将对大电网带来严重的可控性问题等;其次,能源互联网产业涉及到网络、通信、电力、储能、电力电子、新能源等多个领域技术的交叉融合,技术的突破需要科技方面的大量投入。我国在这些技术领域的原创性技术太少,尤其是新材料、电力电子器件和电子元器件等关键领域,我国对外依赖度高达90%。与其他发达国家相比,我国仍然将资金、技术、市场等战略高点留在海外,而引入低门槛低附加值的下游产品制造环节。发展能源互联网不能忽视基础技术,应围绕发展能源互联网的主目标,开展基础关键技术的研发,鼓励原创技术,最终掌握支撑能源互联网产业的核心技术。

市场竞争环境方面,虽然在“十二五”期间与能源互联网相关的一些产业在国家重点支持下获得了飞速发展,例如光伏产业,但同时也造成了部分产业的一哄而上的过剩危机问题。能源互联网涉及到开放组网,打破现有电网发输配变用的格局,但我国能源电力行业市场仍处于相对封闭垄断的状况,这些不利于发展能源互联网开放对等式的广泛互联。为能源互联网的发展打造良好的市场竞争环境还要依赖我国能源电力体制改革的进程。

产业政策方面,能源互联网的出现将对能源供给关系、能源市场运行、技术研发和产业拉动等产生深远影响。而目前我国政府当前仍未将能源互联网产业本身纳入经济社会发展总体布局,整体还没有形成深入广泛的社会认知。

政府支持方式上,我国目前缺少能源互联网、智能电网、智慧城市、物联网、云计算等技术发展和融合的统筹规划思路,应该由政府牵头和主导,站在国家整体利益最大化角度,坚持战略引领、重点突破,明确能源互联网发展的战略重点方向,促进产学研紧密配合,尽快开展全方位的研究和思考,明确核心思路、发展目的和预期效果,避免各领域各自为战、互不关联和衔接、效率低下、浪费资源等问题。

展望未来,能源互联网产业是战略性和市场性同时兼备的产业,必将成为解决当前人类可持续发展困境的重要战略途径。因此,能源互联网产业不仅是未来5年应对能源、资源环境、生态建设、节能环保等方面的重要举措,更是我国相当长时间内抢占未来全球竞争的战略制高点。

由小到大,由简单到复杂

能源互联网的未来建设是个庞大、复杂的系统工程,需要从系统架构、技术研发、标准制定、政策设计等多个方面和环节入手,建立能源互联网技术和产业发展体系。其方式应当是从小规模到大范围,从简单到复杂,从实验到示范,再到成熟推广。

能源互联网的研究和建设需要组建一支电力系统、信息技术、电力电子、储能跨学科研究的专家队伍,确定一批有深入研究价值的课题,形成一定技术突破,建设一定规模的示范项目,带动一批相关产业发展。

为稳步推进能源互联网的研究和建设,建议采取硬技术攻关与软课题研究相结合、理论研究与实验研究相结合的方式;分步骤、分阶段的展开能源互联网建设所涉及的理论研究、基础研究、技术突破、项目示范、政策环境、机制设计、产业带动、规模推广等工作。改善我国能源结构,带动新材料、电力电子元器件、终端设备、电动汽车、新型储能设备、通信设备和软件等相关产业的发展。

近期工作目标以基础研究、战略规划、确定重点技术发展方向、政策机制等为主,从战略高度上把握能源互联网的发展。完成能源互联网技术和产业发展体系研究,理清思路,确定能源互联网未来十年的发展模式和技术路线。

中期工作目标为结合我国相关优势资源、组织知名科研院所和高新技术企业开展协同技术攻关,推进基础研究发展、建设实验性、示范性项目为主,支持对前沿基础技术攻关的突破性研究,支持技术体系与网络建设系统架构研究,将基础研究成果逐渐在实践中转化,建设能源互联网研发和示范基地以及高科技产业园区。

远期目标为根据研究发展状况适时调整能源互联网的建设工作,推广成熟稳定的能源互联网系统建设,在需求调研、机制设计、政策支持等方面完善软环境,全面带动新能源体系建设和先进制造业发展,推动我国能源供给和消费革命。

来源:节能与环保

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