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能源互联网的建设思路、关键步骤是这样的!

发布时间:2017-08-22 11:43:52 关键词:能源互联网 云计算 物联网 大数据 能源新业态 数据共享 自主创新 传感器 互联网建设 能源终端

互联网

打造能源互联网,是当前能源革命的核心任务。推进能源互联网建设,必须将其与能源革命有机结合,立足现实基础、着眼未来目标,厘清建设思路,突破关键技术,明确实施步骤,确保能源互联网的建设效率与效果,兼顾近期与远期的功能实现。

能源互联网的建设思路

能源互联网的发展和建设是个复杂的系统工程,应该从能源新技术、能源新形式、能源新业态、能源新制度四个方面着手,技术是基础,形式和业态是自然延伸,制度是保障。在能源互联网的实施路径中,首先要解决的是能源技术问题,必须要以能源新技术的突破为基础,才可能催生出能源新形式,也只有在能源新技术与新形式的结合发展进程中,才会自然衍生出能源的新业态,逐步构建和完善一系列能源新制度体系,保障能源互联网建设及其功能实现,进而加速能源革命的进程。

开发能源新技术。首先要立足于能源的生产、存储、转换、传输、调度和消费等,大力开发能源新技术,如高密度大容量储能技术、远距离无线输能技术和分布式可再生能源并网技术等。其次要大力促进能源技术与新一代信息技术、材料技术、生物技术等融合,积极发展能源大数据、能源云计算、能源网络安全、能源物联网等能源信息技术,人工光合、陶瓷电池等能源材料技术,以及微生物驱油、微生物产气等能源生物技术。

创立能源新形式。主要分为传统能源形式的新型利用、新兴能源形式的推广利用和未来能源形式的前瞻研发三大类。如煤炭高温热解等清洁安全利用;风能、光伏、光热等高效稳定利用;可燃冰、页岩油(气)、氢,以及与石墨烯、多晶硅、钍、钪等与新材料结合的能源新形式的推广利用等。根据未来能源发展趋势,还需要积极探索未来的能源新形式,争取获得革命性突破、产生颠覆性效果。

培育能源新业态。主要分为新型组织模式、新型商业模式、新型服务模式三大类。一是新型组织模式,如虚拟电厂等,每个能源互联网的自治主体由能量管理系统监督和控制,通过电脑运算的操作规划,就可以成为具有巨大发电潜力的虚拟电厂。二是新型商业模式,如开展基于光热电化耦合系统的智慧能源城镇(社区、园区)建设,基于互联网技术的能源交易平台、能源网络金融等。三是新型服务模式,如能源网上一键自由按需购买及退货,订单式生产传输,基于大数据的用能咨询、能效产品销售、节能解决方案、O2O商业消费等。

构建能源新制度。主要分为催生型的新制度与适应性的新制度两大类。催生型的新制度具有开创性与先见性,能够使能源互联网按照预定规划平稳快速发展,催生和引领各种能源新技术、新形式、新业态,如出台《能源法》和能源互联网相关法律法规配套体系,完善各种相关支持性政策体系,建立能源互联网统一遵守的新标准等。国际标准化组织ISO/IEC日前发布的全球首个能源互联网国际标准IEEE1888,由中国自主创新,解决了能源互联网最重要的入口问题,今后还需要建立更多联接标准、数据标准、传输标准、安全标准等。适应性的新制度是指随着能源新技术、新形势、新业态的出现,必须改革和完善现有制度,如建立共同遵守的能源互联网规则,打破现在各自为政、条块分割的能源数据壁垒,实现全国能源数据共享,形成能源大数据基础,建立服务性能源管理新机制和竞争性能源市场新机制等。

能源互联网的关键技术

当前,能源互联网的信息流功能借助互联网技术已初步实现,能源流功能借助物流网技术也基本具备,面临的最大难题在于如何实现能量流的接入统一、转换及时、传输自由、存储方便、使用安全。实现上述目标,需要努力攻克和掌握以下六大类关键技术:

能源接口技术。能量的自由接入与接出,需要将其转换成能源互联网的统一形式,制定标准的能量信息格式,以提高流通效率。必须逐步完善能源互联网中各类型设备以及信息、数据、能量、能源接口标准以及信息传输协议,从而保证能源互联网中信息流、能量流与能源流的互联互通。

能源转换技术。能源互联网将化石能源、太阳能、风能、地热能、生物质能等各种形式的能源都汇聚融合在一个统一的网络平台中,必须大力发展能源转换技术,才能保证能够根据消费需求,将之即时转换为电、冷、热等方便、直接的能量形式。

能源传输技术。能源互联网必须建立强大的能源互通网络,以能源路由器、传感器等组成的物联网为基础,加上大数据、云计算的应用,实现能源互联网在时间、空间上的三维自由传输。现阶段的能源传输受距离限制成为能源发展的瓶颈,必须大力发展能量大规模传输、双向传输、无线传输等技术,解除地域或环境限制。

能源存储技术。能源互联网的重要目标是解决风能、太阳能等可再生能源的随机性、波动性、间歇性问题,形成友好型电源与电网关系,能源存储技术是能源互联网功能能否实现的关键支撑技术。必须大力发展压缩空气储能、电化学储能、超导磁储能等新兴储能技术以及钠硫电池、液流电池、锂离子电池、超级电容器、飞轮等储能设备和产品。

能源平衡技术。能源互联网要在全网范围内,完成不同地区、不同种类、不同形式能源并网和能源离网的优化平衡,必须大力建设能源路由器等能源平衡技术。通过高效的传输装置、转换装置、路由装置等,实现能源高效低耗的最优传输和调配,这也是能源互联网的基本功能要求。如通过能源IP地址实现大电网、微电网之间的对接,从而使大电网与微电网、微电网之间的稳定能量传输成为可能,彻底改变供需结构,实现能量双向传输。

能源安全技术。能源互联网必须保证信息流、能量流、能源流在各个环节中的安全,必须要针对节点异质、链路异构、网络拓扑复杂、容易遭受攻击的特性,积极研究网络安全接入以及网络安全防护等各种关键技术,增强能源互联网抗风险、抗攻击、抗故障的自防自纠自愈能力。

能源互联网的实施步骤

能源产业天然具有互联网的初级形态,油气管网具备简单原始的网状结构,电力网络也已初具能量传输体系,而广泛使用的互联网也已经实现了各种信息的流动。下一步需要解决的,是如何在传统网络基础上,实现信息流、能量流、能源流“三流合一”,让流动更畅通、范围更广泛、生产更清洁、使用更便利。整体来看,能源互联网的推进方式,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。

夯实基础阶段。联接电器、汽车、电脑、手机、供暖、分布式能源等各种能源终端设备,不断扩充能源互联网节点,汇总各级各类节点信息,建设能源大数据,运用能源云计算,初步实现能源互联网的信息流功能。提高电网智能化水平,将各种能源大部分转化为能够直接利用的能量如电力、热能等,初步实现能量流功能。夯实能源物联网,提高直接使用的石油、天然气、煤炭等物流使用效率,初步实现能源流功能。在这一阶段,能源互联网的建设目标是争取具备信息流、能量流和能源流的初级功能。

持续推进阶段。在信息流、能量流、能源流都实现初级互联的基础上,再进一步与“人”联接,以人为中心,从人的需求出发,用大数据、云计算技术,使用户、能源、设备之间实时交互交流,每一时刻每一环节的信息数据即时传输、即时分析,保证科学供给、动态调配、合理消费,在此基础上逐步形成多层次、多功能的能源互联网。同时,在新制度保障下,在各个环节和节点增加技术措施,不断强化互联网与能源之间的高效联动,实现能源互联网产业化,从而进一步促进能源新技术、新形式、新业态的形成。

充实完善阶段。高度实现能源开发利用的清洁化和低碳化、分布式与自主性。在能源互联网体系下,能源完全以人为本,全过程智能可控,运行效率大幅提高,能源的清洁低碳需求也将获得极大的尊重。在能源开发、传输、转化和消费过程中逐步引入拟人脑智慧功能,逐渐过渡到智慧能源的高级阶段。

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