区域能源互联网基本架构及特点介绍

2018-12-23周宇昊张钟平俞燕萍

科技与创新 2018年1期

关键词：负荷能源区域

周宇昊，张钟平，俞燕萍

（1.华电电力科学研究院，浙江杭州 310000；2.浙江省蓄能与建筑节能技术重点实验室，浙江杭州 310000；3.绿城物业服务集团有限公司，浙江杭州 310000）

区域能源互联网基本架构及特点介绍

周宇昊1，2，张钟平1，2，俞燕萍3

（1.华电电力科学研究院，浙江杭州 310000；2.浙江省蓄能与建筑节能技术重点实验室，浙江杭州 310000；3.绿城物业服务集团有限公司，浙江杭州 310000）

区域能源互联网是互联网理念向能源系统渗透或对能源系统再造的产物，它强调能源与其他系统网络的互联，最终可以实现对等开放、高效用能、即插即用、广泛分布、双向传输、高度智能和实时响应等目标。

区域能源；互联网；系统技术；运营模式

随着《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》等相关政策的颁布，进一步推动了能源结构调整和能源革命，为能源的健康增长和可持续发展提供了有效的支撑。区域能源互联网是向能源系统渗透，追求能源供需的开放对等、即插即用、高效用能、信息对称、双向传输、实时响应、智能调控等。区域能源互联网强调能源网络的互联互通和信息资源共享，在能源互联网中配置各种能源设备和负荷设备，具有多种能源、多种类型的互联耦合，单体控制与集群控制，智能交互和能量流动。

1 区域能源系统架构

区域综合能源系统的特点是高效、节能、智慧、信息互通、智能结算和交易。可再生能源包含风电、分布式光伏、生物质能、水源地源热泵、污水源热泵等，清洁能源有燃气分布式能源、生物质能源、储能系统等，同时配置微网能源管理系统、大数据平台、充电桩和终端用能负荷等。区域能源网架构如图1所示。

在能源互联网中，热能是终端用户的重要部分，电网、热网的物理特性互补使得热-电联合系统的调节能力和灵活性增强[1]，热能在存储和利用上具有明显优势。大容量储电系统的接入满足能源供用灵活转换要求，实现能源供需灵活、快速结算、利用高效、调度智能和管理等目标。因此，智能能源网解决多能源接入、传输、控制和交易等方面的困难，实现多种能源和终端负荷的灵活供需。

2 区域能源互联网特点

区域能源互联网具有多能互补和信息互动的特点。能源信息网包括热网、电网和信息网。热源为燃气三联供系统、燃气锅炉、地源热泵、太阳能集热系统，冷源为三联供系统、地源热泵和蓄冷系统，远期可考虑接入冷水机组等设施。热用户为工业园、商务写字楼和居民社区等。热网可供工业热负荷、生活热负荷、采暖热负荷和空调热负荷，具体负荷需求如表1所示。

图1 区域能源网架构

表1 负荷需求

在能源互联网中配置各种能源设备和负荷设备，具有多种能源、多种类型的互联耦合，单体控制与集群控制，智能交互和能量流动，通过网-源-荷的信息互动和交互，实现多种能源形式的优化高效梯级利用[2]。用户可以实现即插即用、能源信息的双向互动、系统自由配置，在多种能源的相互渗透下形成全新的能源系统，同时，它具有智能交易和结算模式，正准备发展为新的商业模式。区域互联网是通过多种通信方式和灵活的运行模式，多种能源与信息通信技术的深度融合，实现能源开放互动和共享互联，以提升整个能源系统的智能化技术。能源互联网为能源的售能管理、能源互通和梯级利用提供了通道，大幅度提高了能源的综合利用率[5]。

3 关键技术及模式

3.1 智能化能源网管理技术

区域能源智能监测管理系统，在光伏发电、燃气网络、冷热负荷网、用电网络、储能系统、供电网、冰蓄冷供能系统、分布式电源系统、充电桩系统等能源系统范围内，运用RS485和WIFI、IEC61850、以太网TCP/IP等通信技术，通过采集运行状态、数据和信息，完成能源管理与结算。同时，与大容量储能系统、清洁能源和可再生能源发电灵活接入，最终实现能源供需和交互的灵活性。

区域能源监测系统如图2所示。区域能源智能管理系统通过不同发电系统和负荷的数据统计、分析、计算，实时计算发电、用电、购电等指标，实现对可再生能源效率、区域电能质量、实时收入、累计负荷特性、节能效益的分析和统计，并提供节能和优化运行策略。

图2 区域能源监测系统总览

3.2 区域能源市场交易体系技术

能源公司的主要业务包括系统运行、生产管理和交易、能源管理等。能源公司与电网公司的交易是通过智能表计终端设备和需求侧响应功能来计量和产生，通过能量交易平台完成，并且可以根据外部条件调整交易平台结算系统。系统运行业务直接关系着能源公司的安全生产，负责能源公司系统运行的监控、调度、故障处理和操作票的生成等工作。系统运行业务、生产管理业务与交易业务之间进行相关数据的交换，以确保能源公司的安全生产以及生产管理部门的高效运行和正常交易。建设多种能量、能源货币、能源套餐、能源服务、新能源配额等多元交易计算体系，对园区现有的外部条件（电价和气价）进行综合评估和分析，研发不同边界条件、不同运行方式、需求侧响应的电价，开发可变电价和交易模式下不同模式的售能平台。能源交易系统如图3所示。

图3 能源交易系统

3.3 能源系统＋的运营创新模式

能源系统＋的运营创新模式是指多能互补＋纯电动车模式，即充分利用车棚光伏等可再生能源资源，提供电动汽车交易计算、充放电、日常维护等业务，并通过汽车连接电网的V2G技术，将电动汽车与分布式能源灵活连接，实现电动汽车与新能源的协同优化运行。通过即插即用、智能调控、用户自定和智能管理，使充电汽车成为能源互联网中的重要组成部分。能源微网运营模式如图4所示。

图4 能源微网运营模式

3.4 数据服务与应用技术

基于区域能源网和多能互补能源大数据技术，发挥能源大数据技术在能源监管中的推动作用，实现对能源互联网的能源监管和运营模式的创新。典型能源数据获取和处理方式如图5所示。

区域能源互联网包含能源输出、能源传输、消费结算和调控一体化服务，鼓励能源综合供应商、服务企业、能源投资方建设能源互联网大数据运营平台，为能源的供需提供信息共享、系统评估、便捷结算和智能分析等专业化技术服务。基于能源大数据控制技术、预测技术和管理技术，实现对能源设备灵活调节、故障分析、智能结算和状态检修等。

图5 典型能源数据获取和处理方式

3.5 能源商业模式

3.5.1 商业模式之促进用户节能增效

能效管理平台可以采用基于合同能源管理，设计个性化的节能解决方案，对不同用能形态的用户用能状态进行全系统评估，使能源系统对用户用能行为更加友好，实现负荷终端的管理节能与技术节能，降低终端用能成本。

3.5.2 商业模式之提高资产使用效率

要想提高资产的使用效率，可积极向周边商业及其他用户推广，以提高能源站冷热电负荷率，增加能源站收益。在开展实际工作时，能源网络的生产设备与管网资源，供给侧与需求侧的无缝连接，构建相互耦合、相互协调、智能互动的综合能源供应平台，面向用户提供可量化、可调节、可管理的能源服务，可以在一定程度上提高终端能源系统的综合效率。而其所采取的商业模式是指，向用户提供多种能源互补搭配，个性化定制“能源套餐”。

在能源交易平台上，未来各类用户可根据需求提前“定制”冷热电需求，并可直接通过交易平台或微信、支付宝等第三方支付软件支付。

3.5.3 商业模式之提高系统运行效率

分析用户的消费和用能习惯，不断利用用户的需求响应等各种资源，并利用先进的信息通信技术和管理系统，实现对储电系统、燃气分布式电源、可再生能源、终端负荷和电动汽车等资源的互补和协调控制，从而打造能量市场、负荷市场和第三方辅助市场，最终实现互联网时代“零边际，零距离”的发展理念。