2022能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀

能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀能源互聯(lián)網(wǎng)基本概念與架構(gòu)12345目錄能源互聯(lián)網(wǎng)基本形態(tài)與特征能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈能源互聯(lián)網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)與實(shí)施方案能源互聯(lián)網(wǎng)多層級(jí)開放平臺(tái)眾所周知，氣候和環(huán)境變化對(duì)能源發(fā)展提出了新挑戰(zhàn)！自然環(huán)境挑戰(zhàn)：生態(tài)環(huán)境惡化導(dǎo)致自然災(zāi)害頻發(fā)等。生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn)：氮氧化物、酸雨等，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)氣候和環(huán)境境惡化。低碳發(fā)展挑戰(zhàn)：能源浪費(fèi)嚴(yán)重，化石能源消費(fèi)比重大，二氧化碳排放量大等。圖3

電網(wǎng)冰凍災(zāi)害圖1

工業(yè)廢氣排放圖2

酸雨造成水污染0.能源轉(zhuǎn)型（Energiewende）大背景由于風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電具有隨機(jī)性和波動(dòng)性；其大量接入將改變電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。包括：電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷結(jié)構(gòu)未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)將具有以下特性：（1）可再生能源高滲透率；（2）非線性隨機(jī)特性；（3）多元大數(shù)據(jù)特性；（4）多尺度動(dòng)態(tài)特性。0.能源轉(zhuǎn)型（Energiewende）大背景1.能源互聯(lián)網(wǎng)基本概念能源互聯(lián)網(wǎng)是以電力系統(tǒng)為核心，以智能電網(wǎng)基礎(chǔ)

，以大規(guī)模接入可再生能源為主，采用先進(jìn)信息通信技術(shù)及電力電子技術(shù)，通過(guò)分布式EMS對(duì)能源設(shè)備實(shí)施廣域優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)冷、熱、氣、水、電等多種能源互補(bǔ)，提高用能效率的智慧能源管控系統(tǒng)能源互聯(lián)網(wǎng)由分布式EMS、可再生能源發(fā)電設(shè)施、儲(chǔ)能裝置、變流裝置、CPS、SDN高速通信網(wǎng)絡(luò)和智能終端（智能儀表）組成。2.能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)橫向：分布式能源微網(wǎng)用戶為中心，與主干網(wǎng)互動(dòng)運(yùn)營(yíng)環(huán)狀或輻射狀交直流混合主動(dòng)配電網(wǎng)主要目標(biāo)是：接納更多可再生能源，發(fā)展氣體能源，提高能源利用效率，改變能源消費(fèi)習(xí)慣。提升火電機(jī)組的靈活性與調(diào)節(jié)性：維持功率平衡。實(shí)施煤清潔燃燒。逐漸減少基荷火電廠提升電網(wǎng)架構(gòu)的靈活性：靈活擴(kuò)容，靈活接線，靈活重構(gòu)，靈活轉(zhuǎn)移負(fù)荷。提升負(fù)荷的靈活性：實(shí)施需求側(cè)用能管理、需求響應(yīng)、柔性負(fù)荷、能源總量控制。采用互聯(lián)網(wǎng)及智能儀表實(shí)現(xiàn)與用戶互動(dòng)。逐步發(fā)展直流負(fù)荷：采用直流方式實(shí)現(xiàn)LED、G2V，V2G。3.能源互聯(lián)網(wǎng)主要目標(biāo)4.能源互聯(lián)網(wǎng)主要特征與功能定位能源互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)特征：可再生、分布式、開放、互聯(lián)、智能。能源互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是通過(guò)能源基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化，產(chǎn)生大數(shù)據(jù)、構(gòu)建能源云平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)能源交易與服務(wù)、在維持能量動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程中實(shí)現(xiàn)能源智慧化。能源互聯(lián)網(wǎng)功能定位：支持實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)革命、能源消費(fèi)革命、能源技術(shù)革命、能源體制革命。

能源互聯(lián)網(wǎng)以用戶為中心，用戶既是能源消費(fèi)者，又是能源生產(chǎn)者。中國(guó)提出了智能能源體系架構(gòu)國(guó)家能源局201年開展了《中國(guó)智能能源體系專題研究》提出了中國(guó)智能能源體系架構(gòu)、模型、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議、實(shí)施方案等。主要是以配電網(wǎng)為載體，在終端用能層面，采用智能儀表、EMS、DSM、DR、節(jié)能、能效實(shí)現(xiàn)能源智能控制，將電力、天然氣、熱力網(wǎng)、電動(dòng)汽車充電站信息互聯(lián)、深度耦合，形成“智能能源網(wǎng)”。提示：中國(guó)能源利用率低于國(guó)際平均水平，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要從中國(guó)實(shí)際出發(fā)，從接納可再生能源，需求側(cè)管理、節(jié)能及提高能效入手。5.中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)研究進(jìn)展6.中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)2015-2020年，建設(shè)分布式能源、智能微網(wǎng)、DSM、充電樁、智能電表等能源基礎(chǔ)設(shè)施；建設(shè)城市主動(dòng)配電網(wǎng)。逐漸放開電力市場(chǎng)，互聯(lián)網(wǎng)售電、能源交易、碳交易、EVIEMS。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化、互動(dòng)化（第一階段）。2020-2025年，在主動(dòng)配電網(wǎng)基礎(chǔ)上，建設(shè)智能配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智能化（第二階段）。2020-2030年，采用CPS、靈活的能量調(diào)度、智能組網(wǎng)及云計(jì)算，形成自組織的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息物理融合，實(shí)現(xiàn)廣域協(xié)調(diào)（第三階段）。第一階段第二階段第三階段7.中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施方案能源互聯(lián)網(wǎng)需要“自上而下的設(shè)計(jì)，自下而上的實(shí)施”。能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)施的切入點(diǎn)：主要是“三點(diǎn)四面”三點(diǎn)：以分布式能源/智能微網(wǎng)、PRO-DSM/DR、節(jié)能、儲(chǔ)能/提高能效為切入點(diǎn)。采用傳感器及智能儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。能量產(chǎn)品不同于簡(jiǎn)單商品，關(guān)鍵在于掌握能源大數(shù)據(jù)。中國(guó)能源實(shí)際：富煤、貧油、少氣，人均占有資源有限，能源利用效率低，能源網(wǎng)絡(luò)之間耦合度不高，中國(guó)電網(wǎng)是同步大電網(wǎng)。所以，能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要從中國(guó)實(shí)際出發(fā)，研究如何落地，明確特征與功能定位，踏踏實(shí)實(shí)的去做產(chǎn)品。未來(lái)市場(chǎng)空間很大。8.能源互聯(lián)網(wǎng)開放互動(dòng)平臺(tái)開放互動(dòng)平臺(tái)：構(gòu)建多層級(jí)能量管理、能量交易與服務(wù)平臺(tái)。以分布式能量管理及服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)：采用傳感器及智能儀表，主動(dòng)收集能源大數(shù)據(jù)；采用開放互動(dòng)平臺(tái)實(shí)施能源優(yōu)化，能源服務(wù)，多邊交易。商業(yè)模式：分布式能源、智能微網(wǎng)、供應(yīng)-需求側(cè)管理（PRO-SDM）、EMC、PPP模式、虛電廠、基于大數(shù)據(jù)的能源交易、遠(yuǎn)程運(yùn)維、用能服務(wù)等增值服務(wù)?？沙掷m(xù)的商業(yè)模式是以互聯(lián)網(wǎng)為載體的創(chuàng)新性服務(wù)，包括能源交易服務(wù)、遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)、節(jié)能服務(wù)。需要由市場(chǎng)決定價(jià)格，不能決定價(jià)格的市場(chǎng)不是真正的市場(chǎng)，也就不會(huì)有真正的商業(yè)模式創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新。企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力是創(chuàng)新。WIFI連接通斷控制電能計(jì)量信息采集互動(dòng)設(shè)置LPWAN9.

家庭型測(cè)控終端10.

工商業(yè)型測(cè)控終端能耗數(shù)據(jù)采集ZigBe/WiFi

連接能耗設(shè)備管理通斷控制能耗區(qū)域管理電能計(jì)量能耗分項(xiàng)計(jì)量信息采集能耗數(shù)據(jù)評(píng)估互動(dòng)設(shè)置系統(tǒng)優(yōu)化策略專網(wǎng)連接能耗信息發(fā)布LPWAN11.能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系系統(tǒng)架構(gòu)互操作性法律框架市場(chǎng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)？隱私？SOA數(shù)據(jù)安全？含APP市場(chǎng)角色？

考慮個(gè)參與方的利益重視核心標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其他標(biāo)準(zhǔn)的約束作用，重視標(biāo)準(zhǔn)之間的協(xié)調(diào)，避免沖突、缺失、重復(fù)及時(shí)效性，開展用例分析，發(fā)展趨勢(shì)是開放性、互操作性,重視網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)。能源互聯(lián)網(wǎng)參與方包括：（1）能源生產(chǎn)類：分布式能源、風(fēng)電、光伏、CHP、天然氣、微網(wǎng)等

（2）能源輸送類：電網(wǎng)公司、天然氣公司、氣電轉(zhuǎn)化

（3）能源調(diào)節(jié)：儲(chǔ)能、制氫、天然氣調(diào)壓站、地源熱泵、電動(dòng)汽車V2G、輔助服務(wù)、需求響應(yīng)12.能源互聯(lián)網(wǎng)參與方

（4）能源使用：工業(yè)用戶、商業(yè)用戶、社區(qū)、園區(qū)、新型城鎮(zhèn)

（5）能源交易：直接交易、第三方交易

（6）能源運(yùn)營(yíng)：電網(wǎng)公司、新增配電公司、新增售電公司、燃?xì)夤尽⒛茉垂?yīng)公司

（7）能源服務(wù)：互聯(lián)網(wǎng)公司、節(jié)能服務(wù)公司、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、信息、通信12.能源互聯(lián)網(wǎng)參與方智能微網(wǎng)：盡可能采用“可再生能源+CHP+儲(chǔ)能”的智能微網(wǎng)方式。包括直供電和配電網(wǎng)新增業(yè)務(wù)放開。開放平臺(tái)：分別對(duì)基于分布式能源、能量管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理、需求響應(yīng)及能源服務(wù)云平臺(tái)進(jìn)行試點(diǎn)。售電公司：以售電公司為主體，建立獨(dú)立能源數(shù)據(jù)中心，建立能源互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)，在提供精細(xì)化服務(wù)及多樣化的增值服務(wù)中獲利。13.能源互聯(lián)網(wǎng)中短期發(fā)展方向（4）商業(yè)模式

a)“光伏發(fā)電+CHP+儲(chǔ)能”與售電公司相結(jié)合

b)智能微網(wǎng)與售電公司相結(jié)合

c)EMC/PP模式

d)虛擬電廠模式

上述模式可以向用戶提供多種能源服務(wù)，切入售電公司業(yè)務(wù)。13.能源互聯(lián)網(wǎng)中短期發(fā)展方向14.能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈包括：基礎(chǔ)設(shè)施類：分布式能源設(shè)備與系統(tǒng)、微網(wǎng)設(shè)備與系統(tǒng)、智能儀表、能量路由器、儲(chǔ)能、制氫、CHP、新能源汽車等；電子及信息類：傳感器、CPS、SDN、電力電子、微電子、通信、IPV6、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算；平臺(tái)類：HEMS、BEMS、FEMS、CEMS、可再生能源交易平臺(tái)、需求側(cè)管理平臺(tái)、碳交易平臺(tái)等，將具有廣闊的市場(chǎng)前景。信息安全研究必須保證實(shí)用性；從最開始就要考慮到安全問題；而且是保證各個(gè)環(huán)節(jié)的安全；對(duì)組件、產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案在全生命周期的安全性進(jìn)行檢查；通過(guò)設(shè)計(jì)保護(hù)國(guó)家及個(gè)人隱私；研究云安全；研究CPS安全；研究能源生產(chǎn)（SCADA）和消費(fèi)（APP）中的網(wǎng)絡(luò)安全；15.能源互聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)安全16.總結(jié)與展望

1.中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)以分布式能源/智能微網(wǎng)、PRO-DSM/DR、節(jié)能、儲(chǔ)能/能效為切入點(diǎn)。收集能源大數(shù)據(jù)，構(gòu)建開放互動(dòng)平臺(tái)。

2.展望：實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)真正落地還需要走很長(zhǎng)的路，還有許多實(shí)際問題需要解決。儲(chǔ)能是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。不同儲(chǔ)能類型之間差異很大，各有優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)；需要在具體的應(yīng)用場(chǎng)景中評(píng)判儲(chǔ)能的價(jià)值。16.總結(jié)與展望未來(lái)主要任務(wù)是：面向具體應(yīng)用，突破核心技術(shù)瓶頸，提高可靠性安全性、轉(zhuǎn)換率、提高壽命、降低成本。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)應(yīng)立足長(zhǎng)遠(yuǎn)，重視基礎(chǔ)研究，重視自主創(chuàng)新，踏踏實(shí)實(shí)的去