浅析新兴信息通信技术在能源互联网发展中的应用

裴赢鑫　王永刚　郎健伟　刘颖　张明旭

摘 要：随着互联网+技术概念在各个领域的深入应用，为进一步优化能源产业结构，能源互联网是能源行业发展的必然趋势。而大数据、云平台、信息物理融合等新兴信息通信技术的出现为能源互联网的发展带来了新的契机。文章针对目前能源互联网的发展现状，对其概念特征进行展开，并最终分析了新兴信息通信技术在能源互联网中的应用。

关键词：信息通信技术；能源互联网；应用

中图分类号：TK01 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）36-0145-02

引言

能源是人类社会发展的主要驱动力。目前随着化石能源的存量出现紧缺，且其带来的环境问题也日益凸显，因此，对于能源产业结构的调整势在必行。

互联网+技术概念的提出为传统产业的智能化实现提供了技术支撑，电力行业亦是如此，随着全球能源互联网概念的提出，以电力为枢纽的能源系统蓝图已经展开，互联网+智慧能源的发展路线亦是在国家政策性文件中屡次出现。相关从业人员也已开展了丰富的建设工作。而在能源互联网建设过程中，信息通信技术是其中不可或缺的支撑技术，甚至是引领性技术，而随着信息通信技术的飞速发展，一系列新兴的信息通信技术为能源互联网的发展注入了新的活力，为更加智能化的能源系统互联互通奠定了基础。

1 能源互联网概念及特征

能源互联网从广义上是指充分发挥多种能源形式，尤其以清洁能源为主的特性，以电力为枢纽，采用先进信息通信手段实现互联互通。根据具体的实现形式和技术路线差异，目前的文献中提出了多种定义，其中最具代表性的主要从两个方面阐述：（1）能源互联网即“互联网+”智慧能源，这一定义方式在部分的政策性文件中也有所体现，其具体内涵为充分利用大数据、互联网+、信息物理融合等先进信息通信技术，以电力为能源枢纽，实现从底层设备到顶层应用的全面互通互联，实现橫向“多能互补”，纵向“源网荷储”贯通的能源结构体系；（2）以互联网思维整合传统能源行业资源，在电力为主要能源形式的能源结构下，实现不同粒度区域内的能源平衡，实现基于能源路由器等全新设备的能源形式转换，从而通过灵活转换、先进传输、高效管理等技术，实现全面的能源互联。

周孝信等人提出了能源互联网的六大特征：协同、高效、商品属性、众在、虚拟、信息，即能源互联网下，多种能源形式应实现相互之间的互补协同，实现纵向能源系统间横向互通，协调调度电力、天然气、热力网、化石能源等多种能源形式，提升总体利用率；高效则体现为能源系统的综合效益，通过多能协同以发掘新的运营形式，提升其经济效益，通过清洁能源接入来提升低碳环保效益等；同时，要还原能源的商品属性，从而可以激发能源供应商、服务商、用户等各个主体的能动性，促生新的能源交易模式，探索全面交易体系的构建；众在这一概念体现为随着先进能源传输技术和分布式能源技术的实施，能源的产出不再着重依赖于集中式的生产，而可以通大众分布的光伏、小风电等实现广域范围内的能源供给，同时通过信息系统和交易模式支持实现泛在能源的互通；虚拟是指将零散的资源以信息通信技术实现整合，将部分资源抽象为虚拟的对象进行系统化处理，典型的目前应用较多的如虚拟电厂等，其重点在于突破客观条件的物理限制，以虚拟化方式实现资源整合利用；信息则顾名思义，给能源附加信息属性，从而更好地利用信息技术及设备的能力，实现对于能源更加灵活精准的管理。

2 国内外能源互联网现状分析

2.1 国外能源互联网现状

（1）美国

美国对于能源互联网的研究起始于“未来可再生电能传输与管理系统”，该系统主要是研究可再生能源及储能设备广泛分布于用户端的能源结构下，电力系统的接纳能力和调控效率，亦命名为能源互联网，此处对于能源互联网的定义主要体现为先进的电力电子技术、分布式能源管理以及通信信息支撑技术等技术对于现有电力系统的提升。针对这一国家科学基金项目，成立了相应的研究团队，包含了17个具体的下属研究所，研究工作开展并持续顺利进行。在其研究成果中，主要是基于固态变压器、能源路由器等新型电力电子设备，实现对于固有配电系统的改变，实现对于广泛分布式能源的精准、自主、高效管理，从而将电力网络逐步转变成为类似通信网络般具备动态灵活可控特性的系统。

（2）欧洲

欧洲关于能源互联网的研究起源于FINSENY（Future Internet for Smart Energy）项目，即未来智慧能源互联网。其主旨在于基于能源的智能化发展模式下，寻求其不同业务场景和系统下的信息通信需求，进而建设全面支持能源智能化发展的信息通信技术支撑平台，并全面铺设相应的基础设施，支持未来能源互联网的实现。

在具体的实施过程中，欧洲部分具有代表性国家亦取得了显著效果：

德国：德国的技术开展与欧盟提出的路线相一致，即通过信息通信技术支持构建能源互联网，在具体的实施过程中，德国提出了E-Energy项目计划，进一步推进能源互联网项目的研究和落实，该项目被列为了国家灯塔项目。项目具体的开展内容根据地区性特色有所区分，主要包含了大规模风电与供热系统联动、基于高级量测系统的能效管理、抽水蓄能电站与可再生能源协同、分布式发电及灵活电力市场交易机制等6个方面，分别由不同的技术组织具体负责。总体上而言，该项目的目标在于实现信息通信对于现有电网的全面覆盖，将电力系统的需求提升到信息通信层面，实现总体的协调、规划、管理。

荷兰：荷兰作为一个可再生能源利用率全球领先的国家，其能源互联网的建设对于进一步提升可再生能源的利用效率和分布式能源的协调控制。具体的工作主要体现为将泛在分布式小型发电设备进行汇总管理，构成一个具有柔性、灵活性和强调控能力的智慧电力系统。

瑞士：瑞士的能源互联网建设主要依托于其政府发起的Vision of Future Energy Networks项目。研究工作主要面向多能互补、分布式能源储能及利用、能源输送技术、系统级运行分析等。并且针对性地研究提出了能源路由器。瑞士联邦理工学院将能源路由器进行了进一步地具象，提出能源路由器应该是一个广义的多端口节点，具备了采集、分析、控制、转换等功能。此外，未来智能电网中的能源路由器被进一步明确为混合型能源路由器和内部能源路由器，前者主要面向多种能源转换和存储，而后者则主要面向多种能源间的协同组合，实现高效传输。总体而言，能源路由器的功能性主要是可以支持基于实时采集的系统内各类数据，实现对于路由器两段的输入和输出控制，对于内部的转换和存储控制。endprint

（3）日本

日本先后于2010年和2011年启动了智慧能源共同体计划和数字电网计划，这两个计划均是隶属于能源互联网研究的技术范畴。其主要的研究成果体现为基于互联网思维，将电网中的各设备主体赋予信息标签，并基于这一机制形成互联互通的数字电网，其在2011年研制的马克一号数字电网路由器已经在部分地区进行了实测试验。

2.2 国内能源互联网现状

我国在近年来对于各个行业的智能化发展予以了高度重视，2015年国务院发文《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，明确了要以互联网+的技术手段促进各传统行业的升级改造。能源互联网这一概念的深化是对于这一号召的最佳回应。同年，首次能源互联网工作会议也顺利召开，各个科研院所、高校、相关企业、技术联盟等主体均积极响应，先后开展了一系列关于能源互联网的研究探讨。

2016年，发改委、能源局和工信部联合发文《关于推进 “互联网+”智慧能源发展的指导意见》，明确指出了“互联网+” 智慧能源的发展思路和关键技术，对于其发展路线进行了规划，对其面临的关键问题和主要技术需求亦进行了阐述，为能源互联网的发展提供了指导性意见。之后，在国家的五年发展规划中进一步强调了能源与信息领域融合，统筹管理，建设能源互联网的指导性意见。随后《能源技术革命创新行动计划 （2016-2030年）》等一系列政策性文件进一步加强和推动了能源互联网的发展建设。目前国内在具体的技术领域上，对于柔性直流输电、特高压工程、电力电子技术、广域电网管理、新能源接入、智能用电、需求侧管理、主动配电网等领域均展开了热烈的研究，一系列相关领域的科研成果和项目方案得到了广泛认可，但相对而言，在用户侧的具体实施上，还略有欠缺，这主要是由于目前在终端用户侧的电力设备信息通信基础设施尚未完备，相应的市场机制也未得到推广。

3 新兴电力信息通信技术在能源互联网中的应用

3.1 信息物理融合

信息物理融合是将信息系统和物理系统实现映射，将物理世界抽象化，赋予其信息特性，并通过信息手段构成信息世界平面。其主要的技术包括系统模型构建、动态模型推演、系统交互优化、标准化信息通信支持等。这一技术的应用十分广泛，涵盖了从用户单元到顶层平台的各个层次的物理设备的模型构建和信息化系统构建，具体应用包括智能输配电系统监测、智能用电管理系统、含需求侧直接调控的调度系统等。

3.2 大数据

自《大数据时代》一书中将大数据系统引入到生活和行业发展后，这一技术体系已经成为各个行业不可或缺的关键支撑技术。其目前的应用涵盖了军事、物理、经济、计算机、通信信息等各个行业，在能源互联网的建设中，其技术地位也十分显著。大数据是能够通过大量非结构化数据实现对于表层数据的深层挖掘，提取出有价值的信息，主要用于分析特征提取，关联特性分析等，在能源互联网的构架中主要用于分析各个主体各个环节的数据关联性，从而明确优化方案和特性分析，提升总体的运行效率。此外，在面向与用户直接交互的需求中，对于用户端多源数据的分析也需要深化应用大数据技术，从而更加全面地把握用户需求。

3.3 云平台

云平台是将任务集中，但采用多服务器并行处理的计算处理分析技术，可有效提升计算效率，提高计算资源利用率。云平台技术事实上已经得到了较为广泛的应用，在电力行业中也已经建成了多个云平台，例如面向用户信息的云平台、面向营销管理系统的云平台等。而在能源互联网的发展中，云平台技术是必要的支撑技术之一，主要应用于面向复杂系统集中式计算分析，例如面向用户负荷的广域管理系统平台、面向广泛分布式能源站的集中协调管理平台、面向系统运行状态协调分析的系统平台等。

4 结束语

信息物理融合、大数据、云平台等新兴信息通信技术为能源互联网的发展提供了强有力的支撑。在目前的能源互联网概念特征分析基础上，结合国内外能源互联网的发展路线和发展现状，深化先进信息通信技术在能源互联网中的具体应用，能够有效推动能源互联网的发展进程。

参考文献：

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