綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)簡述

綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)簡述摘要：能源是人類一切生產(chǎn)和生命活動的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到國家能源安全，能源的創(chuàng)新和技術(shù)變革直接推動了人類文明的進(jìn)步和發(fā)展。近些年，能源技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了新的變化，不同能源形式、用戶、交通、供暖等多個不同的領(lǐng)域系統(tǒng)之間融合的趨勢進(jìn)一步加強，研究綜合能源系統(tǒng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)，對能源可持續(xù)發(fā)展有重要意義。關(guān)鍵詞：綜合能源系統(tǒng)；能源互聯(lián)網(wǎng)；特征；不同1綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的概述1.1綜合能源系統(tǒng)綜合能源系統(tǒng)特指在規(guī)劃、建設(shè)和運行等過程中，通過對能源的產(chǎn)生、傳輸與分配、轉(zhuǎn)換、存儲、消費等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機協(xié)調(diào)與優(yōu)化后，形成的能源產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng)。它主要由供能網(wǎng)絡(luò)、能源交換環(huán)節(jié)、能源存儲環(huán)節(jié)、終端綜合能源供用單元和大量終端用戶共同構(gòu)成。1.2能源互聯(lián)網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)用先進(jìn)的傳感器、控制和軟件應(yīng)用程序，將能源生產(chǎn)端、能源傳輸端、能源消費端的數(shù)以億計的設(shè)備、機器、系統(tǒng)連接起來，形成了能源互聯(lián)網(wǎng)的“物聯(lián)基礎(chǔ)”。大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)和預(yù)測是能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)生命體特征的重要技術(shù)支撐；能源互聯(lián)網(wǎng)通過整合運行數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電力市場數(shù)據(jù)等，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析、負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電預(yù)測、機器學(xué)習(xí)，打通并優(yōu)化能源生產(chǎn)和能源消費端的運作效率，需求和供應(yīng)將可以進(jìn)行隨時的動態(tài)調(diào)整。2綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征2.1綜合能源系統(tǒng)的主要特征2.1.1提高能源利用效率不同異質(zhì)能源之間相互協(xié)調(diào)，以獲得較高的能源利用率。如熱泵，熱泵工作時消耗很小一部分電能，從環(huán)境介質(zhì)中吸收4-7倍的電能，能極大地節(jié)省能耗。熱泵按種類分有空氣熱泵、水源熱泵、地源熱泵等，應(yīng)用前景十分開闊；如熱電聯(lián)供系統(tǒng)，發(fā)電機發(fā)電產(chǎn)生巨大熱量，對產(chǎn)生的熱量利用起來用于供暖，可大大提高能源利用效率。2.1.2提高供能的可靠性各能源子系統(tǒng)相互間緊密聯(lián)系，大大提高了能源供應(yīng)的可靠性。當(dāng)某一能源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)內(nèi)通過能源儲備或其他能源子系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換來保證緊急情況下供能的可靠性。此外，由于風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源供能具有明顯的間歇性與波動性，對供能網(wǎng)絡(luò)會帶來很大的沖擊，結(jié)合電能等進(jìn)行削峰填谷、綜合利用以達(dá)到穩(wěn)定供能的目的。2.1.3促進(jìn)相關(guān)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜合能源系統(tǒng)技術(shù)的推廣必定會促進(jìn)相關(guān)科技領(lǐng)域及市場的快速發(fā)展。為了實現(xiàn)不同種能源之間的優(yōu)化利用，異質(zhì)能源間的耦合技術(shù)得到了快速發(fā)展，如目前的冷熱電聯(lián)供、熱泵技術(shù)等；為了切實提高不同種能源間的可替代性與互補應(yīng)用的水平，能源儲備與能源轉(zhuǎn)化技術(shù)也是科研人員研究的重點。2.2能源互聯(lián)網(wǎng)的主要特征2.2.1優(yōu)化可再生能源利用能源互聯(lián)網(wǎng)打破了以往電、熱、氣等各種形式能源相互獨立的格局；隨著微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，可再生分布式發(fā)電滲透率增高；因此需要能源互聯(lián)網(wǎng)整合多種形式的傳統(tǒng)能源發(fā)電和新能源發(fā)電，在儲能裝置的配合下，管理能源的產(chǎn)生、分配和利用，在用戶側(cè)實現(xiàn)能源的互聯(lián)和共享。2.2.2關(guān)鍵技術(shù)愈發(fā)重要隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，信息通信技術(shù)、自動控制技術(shù)和電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力網(wǎng)絡(luò)中，有助于實現(xiàn)電能管理和控制的信息化。同時智能電網(wǎng)實現(xiàn)了電能的即插即用，具有高度靈活性和兼容性。能源互聯(lián)網(wǎng)依托這些技術(shù)，實現(xiàn)靈活高效的電能變換、控制和利用。2.2.3數(shù)據(jù)蘊含價值高互聯(lián)網(wǎng)時代，在能源系統(tǒng)中每時每刻都會產(chǎn)生、收集、存儲和處理這海量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級的爆炸性增長，通過大數(shù)據(jù)分析可以從中提煉出有價值的信息，有助于電網(wǎng)規(guī)劃和資源整合。并且依托于大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)等智能算法，能源從生產(chǎn)到利用整個過程通過自我學(xué)習(xí)的方式可以實現(xiàn)智能化，自動化管理。3綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)之間存在的不同3.1綜合能源系統(tǒng)主要著眼于解決能源系統(tǒng)自身面臨的問題和發(fā)展需求，而能源互聯(lián)網(wǎng)則更強調(diào)能源系統(tǒng)的互聯(lián)及與ICT技術(shù)的深度融合對于能源系統(tǒng)自身而言，隨著社會對各類能源需求的不斷增加，不同形式能源之間耦合日益緊密，以往不同能源系統(tǒng)各自獨立運行的狀況，越來越難以適應(yīng)未來社會的能源需求。從單一能源系統(tǒng)跳出，站在更高層次上對多種能源進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，以滿足人類日益增長的用能需求，是社會發(fā)展的必然結(jié)果，也是催生綜合能源系統(tǒng)的內(nèi)在動力。因此，綜合能源系統(tǒng)更強調(diào)不同能源間的協(xié)同優(yōu)化，而不過分倚重網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和ICT技術(shù)，因為即使一個孤立的微網(wǎng)系統(tǒng)，同時采用較為傳統(tǒng)的控制手段，也能達(dá)到能效提升、滿足用戶多樣性需求的目的。能源互聯(lián)網(wǎng)可看作是互聯(lián)網(wǎng)理念向能源系統(tǒng)滲透或?qū)δ茉聪到y(tǒng)再造的產(chǎn)物，因此它更強調(diào)能源網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，追求的目標(biāo)包含了目前互聯(lián)網(wǎng)所具有的諸多特征，如對等開放、即插即用、廣泛分布、雙向傳輸、高度智能、實時響應(yīng)等，因此它特別強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)及ICT技術(shù)與能源系統(tǒng)的深度融合。正是由于上述特點，綜合能源系統(tǒng)研究更受傳統(tǒng)能源領(lǐng)域?qū)W者和企業(yè)關(guān)注，能源互聯(lián)網(wǎng)則更為IT行業(yè)所推崇，這些企業(yè)已成為能源互聯(lián)網(wǎng)的一個重要推動力量。3.2綜合能源系統(tǒng)研究不過分強調(diào)何種能源的主導(dǎo)地位，而能源互聯(lián)網(wǎng)則更倚重電能綜合能源系統(tǒng)追求的是能源系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化，不同的能源形式在不同應(yīng)用場合會承擔(dān)不同角色，主導(dǎo)能源會隨著應(yīng)用場景的不同而不同。對于能量的長距離和大容量傳輸，往往需由電力網(wǎng)和天然氣網(wǎng)完成，此時電能和天然氣將占主導(dǎo)地位；對于能量存儲，則會根據(jù)品級高低、容量大小以及響應(yīng)速度快慢等因素，選擇電儲能、天然氣儲能或冷/熱儲能，對應(yīng)的能源形式將在其中起主導(dǎo)作用。而在微網(wǎng)中，為滿足用戶的電/冷/熱等多樣性用能需求，則可能出現(xiàn)多種組合方式，如可采用單一電力網(wǎng)供能，其他所需的冷熱能均由電能轉(zhuǎn)換獲得；也可以是電力+天然氣供能方式，電/冷/熱需求既可來源于電能，也可來源于天然氣；還可以是電力+天然氣+熱力混合供能。3種方式下，電/氣/冷/熱等能源所擔(dān)負(fù)角色各不相同，沒有必然的主導(dǎo)能源形式。而能源互聯(lián)網(wǎng)的追求目標(biāo)，決定了電力網(wǎng)和電能必將在其中起主導(dǎo)作用。這主要源于電力網(wǎng)絡(luò)具有能源實時傳輸、自動化程度較高和用戶側(cè)已基本實現(xiàn)即插即用等優(yōu)點，而電能本身也具有易于傳輸、轉(zhuǎn)換和使用的特點。因此，將智能化的電力網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)或核心平臺，更利于能源互聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)實現(xiàn)，而里夫金在其《第三次工業(yè)革命》一書中，更是做出智能電網(wǎng)+分布式能源即是能源互聯(lián)網(wǎng)的論斷。3.3綜合能源系統(tǒng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的物理載體能源互聯(lián)網(wǎng)盡管被賦予了多種功能與內(nèi)涵，但歸根結(jié)底它是因能源系統(tǒng)而生，其目的是為了提升能源系統(tǒng)的運行性能，滿足人類對于能源的更高需求，實現(xiàn)社會能源的可持續(xù)供應(yīng)。盡管能源互聯(lián)網(wǎng)強調(diào)電能的核心作用，其最終作用對象仍將是包括電/氣/熱/冷等在內(nèi)的各類能源系統(tǒng)，并基于各系統(tǒng)之間的互聯(lián)實現(xiàn)其功能，而這也