从智能电网到能源互联网

2023/11/612023/11/61从智能电网到能源互联网美国著名学者杰里米•里夫金在其著《第三次工业革命》一书中,首先提出了能源互联网的愿景,引发了国内外的广泛关注。里夫金认为,能源互联网应具有以下四大特征:①可再生能源为主要一次能源;②支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入;③于互联网技术实现广域能源共享;④持交通系统的电气化(即由燃油汽车向电动汽车转变)。从上述特征可以看出,里夫金所提倡的能源互联网的内涵主要是利用互联网技术实现广域内的电源、储能设备与负荷的协调;最终目的是实现由集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用的转变。但由于能源互联网的概念刚提出不久,其定义、架构、组成和主要义,并简洁争论其架构、组成以及和“智能电网”的联系与区分。最终电力系统与自然气网络的融合、信息物理建模及安全等几个方面,探讨了能源互联网争论中可能面临的主要挑战。能源互联网的根本概念、架构及组成里夫金在《第三次工业革命》一书中提出的只是能源互联网的愿景,并没有给出能源互联网明确而严格的定义。里夫金认为,能源互联网应当包含以下五大主要内涵：支持由化石能源向可再生能源转变、接入、利用互联网技术改造电力系统、支持向电气化交通的转型。能源互联网是以电力系统为核心,以互联网及其他前沿信息技术接入、利用互联网技术改造电力系统、支持向电气化交通的转型。能源互联网是以电力系统为核心,以互联网及其他前沿信息技术为根底,以分布式可再生能源为主要一次能源,与自然气网络、交通网架构与组成元素如下图。从图可以看出,能源互联网事实上由4个简单的网络系统,即电力系统、交通系统、自然气网络和信息网络严密耦合构成。从图可以看出,能源互联网事实上由4个简单的网络系统,即电力系统、交通系统、自然气网络和信息网络严密耦合构成。能源互联网与智能电网有很多相像之处，是智能电网概念的进一括：①智能电网的物理实体主要是电力系统电力系统、交通系统和自然气网络共同构成；中，能量可在电能、化学能、热能等多种形式间相互转化；浩大，争论重点将由局部消纳向广域调转变；④能电网的信息系统以传统的工业掌握系统为主体中，互联网等开放式信息网络将发挥更大作用。广域内分布式设备的协调与掌握广域内分布式设备的协调优化目前针对分布式电源与储能等设备的争论主要是从智能配电系统性还是安全性的角度看,仅仅对分布式进展局部协调都是不够的。因此，能源互联网争论的重点之一是扩大电力系统的互联范围。广域负荷侧掌握考虑到能源互联网内可再生能源将占有很高比例，对大量可控负以牺牲用户的便利和舒适程度为代价。要实现非中断性负荷掌握，确的把握。因而,大数据分析与云存储技术将是实现非中断性负荷掌握的关键。分布式设备的即插即用考虑到能源互联网中分布式设备，尤其是可控负荷数量浩大，其接入系统的问题完全由电网公司进展人工规划和设计明显已不现实。这要求能源互联网必需具有极强的可扩展性插即用接口包括物理与信息两个方面。电力系统与自然气网络的融合作为最重要的一次性能源之一，自然气在将来能源消费中所占比统高度耦合的产物。由于针对气电协调规划的争论最近几年才开头，尚有很多问题值得争论：首先，由于自然气网络、燃气发电厂和电力网络通常由不同的实体负责运营，因此无法强制要求这些实体执行协调规划结果。其次，由于气电协调规划问题涉及包括监管机构在内的多个不同他市场参与者的投资决策。最终，随着燃气发电比例上升，自然气网络对于气电网络融合争论的协调运行问题。电力系统与电气化交通系统的融合交通行业是除发电行业之外的另一化石能源消耗大户。近年来，随着电池技术的渐渐成熟和本钱的不断下降交通系统的耦合程度在将来将不断加深。现有争论工作主要是从电力系统的角度动身，并没有系统考虑电动汽车作为一种交通工具所具有的行为特征通系统与电力系统将逐步由相互独立演化为高度耦合。首先，建设充电设施的目的是向车主供给充电效劳，因此充电设素。其次，充电设施的选址会影响车主的日常驾驶行为，从而最终影响交通网络的流量安排。最终，充电设施的选址和定容会影响电力系统负荷的时空分布。因此，充电设施规划有必要与电力系统和交通系统的规划协调进展。目前，就充电设施规划问题国内外已做了一些初步争论工作，但值得争论的重要课题。能源互联网的信息物理建模及安全性信息质量及能源互联网的信息物理建模建立能源互联网的最终目的是协调广域内的海量能量生产与消耗要深入争论信息系统的信息质量对于物理系统性能的影响。3个方面进展。首先，需要争论信息系统与物理系统的统一建模理论，这种的建模方法称为信息物理建模。其次，需要结合物理系统及其调度与掌握功能的特性，争论信息质量的评估方法。最终，可以在上述争论的根底上，进展与物理系统相适应的信息系统规划与运行方法。能源互联网的信息物理安全性随着信息系统与一次能源系统的融合不断加深，能源互联网的信息安全问题将渐渐凸显。网络攻击并不能直接对物理系统造成破坏，但可能减弱甚至完全破坏信息系统的正常功能物理设备的掌握与相互协调在很大程度上依靠信息系统息系统的攻击就有可能导致能源互联网内发生多种简单的物理交互过程，并最终威逼整个系统的安全。信息物理安全性是能源互联网争论的核心内容之一。作为将来社估量。以下几个方面的争论工作值得重点关注：①网络攻击和信息系统故障对于系统动态安全的影响可能更为显著；②物理系统故障和信息系统故障可能同时发生；③应当如何量化信息物理安全性，没有一个广泛认同的方法；④针对不同类型的网络攻击手段和信息系统故障应的信息物理安全防护手段，以及防护手段之间的相互协调