能源互联网白皮书-to 无所不能

DETROIT•CHICAGO•FRANKFURT•SHANGHAI•BEIJINGMarch,2015TheMartecGroup

Confidential“互联网+”白皮书系列

之能源互联网TheMartecGroup目录能源互联网为什么能源互联网是什么能源互联网怎么干能源互联网谁在干能源互联网下一步能源电力系统的挑战可再生能源的快速发展对传统能源体系造成冲击能源电力资产损失和巨额维护保养支出消费者对能源电力服务和信息需求电力峰谷矛盾可靠性要求节能与环保要求电力市场的自由化和市场化给能源互联网带来机会新电改将以售电侧改革为突破口，以大用户直购电深化试点为起点，提出“四放开、一独立、一加强”：四放开：公益性和调节性以外的发供电计划放开，政府将不再制定发供电计划；经营性电价放开，除了输配电价由国家核准之外，发电厂和用户之间可以直接制定电价进行交易；配电侧放开，新增的配电网，要允许社会资本进入；售电业务放开，成立销售公司，允许民间资本进入。一独立：交易机构独立，对现属于国家电网的“国家电力交易中心”进行专门、独立管理。一加强：加强电网的规划。目录能源互联网为什么能源互联网是什么能源互联网怎么干能源互联网谁在干能源互联网下一步什么是能源互联网

能源互联网：大幅提升能源产生和消费的效率，最终形成能源交易和能源信息交易两个市场

市场化民主化去中心化智能化物联化智慧自学习自适应能进化大幅下降能源的系统风险大幅提升能源生产和消费效率能源互联网（EnergyInternet；InternetofEnergy,）在于构造一种能源体系使得能源能像Internet中的信息一样，任何合法主体都能够自由的接入和分享。从控制角度看，在于通过信息和能源融合，实现信息主导、精准控制的能源体系。 ——清华信息科学与技术国家实验室（筹）公共平台与技术部主任曹军威ICT技术的快速发展是能源互联网形成的充分必要条件大数据分析、机器学习和预测、物联网是能源互联网实现生命体特征的重要技术支撑：能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习，打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率，需求和供应将可以进行随时的动态调整。互联网时代不可逆互联网影响传统行业的特点有三点：1、打破信息的不对称性格局，竭尽所能透明一切信息。(InternetofThings)

端到端的能源电力信息流全互联2、对产生的大数据进行整合利用，使得资源利用最大化。(Cloud+BigData)能源互联网大数据应用3、互联网的群蜂意志拥有自我调节机制。(Crowd-sourcing)

微网和分布式能源互联网对传统行业的改造：零售业、批发业、制造业、广告业、新闻业、通信业、物流业、酒店业与旅游行业、餐饮业、金融业、保险业、医疗业、教育行业、电视节目行业、电影行业、出版业、制造业、能源电力。各传统行业互联网化成熟度能源互联网的物联基础物联网层次同物联网一样，能源互联网也可以分为五个层次：设备层，通信层，数据层，应用层，商业层能源互联网层次Source:IOTClusterBook,IERC能源互联网：EnergyInternetorInternetofEnergy?能源互联网是唯一的吗？根据融合方式的不同，目前存在三种观点：（1）侧重信息互联网(InternetofEnergy,SmartGrid2.0)：借助互联网收集信息，分析决策后指导能源网络的运行调度，信息网络可以认为是能源网络的支持决策网络，其本质与当前的智能电网类似，以欧洲的e-energy为典型代表；（2）侧重能源网络结构(EnergyInternet)：借鉴互联网开放对等的理念和体系架构，形成包括骨干网（大电网）、局域网（微网）及其连接网络的新型能源网，采用自治或中心控制的方法实现能源的供给平衡，其实质为一种分布式的能源网络，以美国的FREEDM为典型代表；（3）革新性能源互联网（Intenergy）：互联网技术和能源网络的深度融合，结构上难以区分能源网络和信息网络；在运行模式上采用区域自治和骨干管控相结合的方式，能源和信息的双向通信，信息流支撑能源调度，能源流引导用户决策，最大限度地利用可再生能源，以日本的数字电网、电力路由器为代表。Source:能源互联网信息技术研究综述，曹军威走入消费端的能源互联网将具备无限的想象空间能源互联网与智能电网最大的区别是，能源互联网最终要走向消费端，例如智能家庭、智慧社区、电动汽车、家庭能源管理等，这是智能电网并不涉及的领域。走入消费端的能源互联网将具备更大的想象空间和创新的商业模式。能源互联网不是封闭的“生产-消费”体系，需要同其他系统融合，成为“泛在网”的一部分，共同进化。这也给予其他行业的企业参与甚至主导能源互联网的机会！能源互联网能源互联网时代的能量流和信息流将被重构传统电力行业能源互联网虚拟电厂互联网金融能源管理服务微网运营智能家居EVSource:IBME-Energy，德国的能源互联网实践，最脚踏实地的能源互联网理念E-Energy是基于ICT的未来能源系统。它提出在整个能源供应体系中实现完全数字化互联以及计算机控制和监测的目标。E-Energy充分利用信息和通信技术开发新的解决方案，以满足未来以分布式能源供应为主的电力系统需求。它将实现电网基础设施与用电器之间的相互通信和协调。换句话说，其目标不仅是通过供电系统的数字联网保证稳定高效供电，还要通过现代信息和通信技术优化整个能源供应和使用系统。能源互联网Source:InternetofEnergy，BDIE-Energy案例:E-DemaProject能源路由器E-DeMa项目是一个智能互联的分布式能源社区。家庭不仅是单纯消费者，自家分布式电站也生产电力。项目核心是能源路由器，路由器既可以实现用电智能监控和需求响应，也可将分布式电站生产的电力售给电网，能源路由器可以是逆变器，也可以家庭储能单元，还可以是家庭的智能电表Source:E-DemaProject，E-energyE-Energy案例:SmartWattsProjectBalancingResponsibleParty供需平衡服务SmartWatts项目通过建立智能电力交易平台来实现所覆盖区域的分布式能源交易，消费者通过智能电表来获知实时变化的电价，根据电价高低来调整家庭用电方案和电动车充电方案。电力生产电力消费Source:SmartWattsProject，E-energy目录能源互联网为什么能源互联网是什么能源互联网怎么干能源互联网谁在干能源互联网下一步能源互联网主要板块智能设施EV微网/分布式发电配电网电力交易基于者因特网的电力交易市场，不仅提供交易服务，还提供需求预测，设备管理，电力期货交易等服务高度可靠，强壮，安全的配电网架构，并且能够柔性兼容分布式能源

柔性，可扩展，健壮并且低成本的微网和分布式项目。模块化设计，应用和服务都是弱耦合，用电设备和电源设备可以灵活的接入楼宇能源管理系统、智能家居系统、工业节能系统是能源互联网重要的末端环节，是主要用能设备，也是虚拟电厂的组成部分电动汽车将成为能源互联网的有机组成部分，既是主要用能设备，也是重要的分布式储能单元BeforeandAfter能源互联网：发电BeforeAfter光伏和风电等可再生能源利用小时数有限利用分布式和微网技术，就近消纳，余电上网，大大提升可再生能源利用效率分布式发电设施安装麻烦，需要配网企业重新规划，新建并网基础设施分布式能源即插即发维护保养困难，不能即时了解设备运行情况设备状态在线监测，故障预警，自愈，确保设备可用性峰谷用电需求差异巨大，严重影响发电资产经济性和安全性通过需求侧管理和预测，平缓波峰波谷，燃气轮机及时启停，减少煤电和核电基础负荷Source:MartecAnalysisBeforeandAfter能源互联网：发电Before能源互联网：发电资产利用率低下After能源互联网：发电资产利用率显著提高BeforeandAfter能源互联网：输配电BeforeAfter只能监控一次变电所，无法监控低压变电所监控电网中所有输配电设备，并且在新能源大规模接入的情况下也能保证电力质量非直接的故障侦查，模糊的故障定位广泛运用传感器和建立在ICT技术基础上的控制系统，能够快速发现故障，并实现精确定位和自动修复固定模式的需求预测和发电调度更详细的实时用电信息，甚至预测，实现适应发电端的电力消费（

需求侧管理）非受控的分布式电源接入；对于微电网：有不同接口类型的分布式电源的微电网在进入孤岛运行状态时，系统很难维持电压和频率的稳定，难以做到即插即用能够提供系统服务的逆变器或变流器（如无功补偿）对于微电网：在大电网突然失效的情况下能够实现独立运作，并且在大比例接入可再生能源的情况下也能确保电力质量Source:MartecAnalysisBeforeandAfter能源互联网：输配电大电网（中国：特高压）与微网混合、交流与直流输配电混合是未来电力系统的发展趋势电网也能发电？虚拟发电厂技术（VPP,VirtualPowerPlants）通过分布式电力管理系统将配电网中分散安装的清洁电源、可控负荷和储能系统合并作为一个特别的电厂参与电网运行。像实体电站一样编制交易计划、确定市场价格、实现实时市场交易典型智能微网分布式可再生能源、储能、EV、智能家居、风光互补发电Source:E-energyBeforeandAfter能源互联网：智能建筑BeforeAfter大部分现有建筑，以及建筑内的现有设备难以连接或者使用先进ICT技术实现楼宇自动化利用开放共享的ICT技术和接口可扩展的智能硬件，实现现有楼宇整体和各子系统的自动化和智能化楼宇管理系统（BMS）和常规通信服务（电话，互联网）基础设施的割裂将楼宇管理系统（BMS）和其他ICT基础设施和服务融为一体，以减少基础设施的投资，实现规模经济，更重要的是，同ICT基础设施一体化的BMS系统能够提供更多的数据，实现更有效率的服务，楼宇管理系统（BMS）的设计，装配和维护都十分复杂，需要非常专业的知识才能操作BMS能够实现自组态，自管理的目标。并且系统可扩展，方便更新和维护普遍采用脆弱（不够强壮），集中式的，难于扩展的，非智能的楼宇能源优化解决方案最少化人工编程，集中和离散相结合的，面向对象和应用的方案，可扩展，自适应，智能的能源管理系统Source:MartecAnalysisBeforeandAfter能源互联网：智能建筑消费端将前所未有的同生产端直接互联从被动的信息接受到主动的控制和参与，电网将不仅仅是能源传输网络，更是信息网络和控制网络，电网直接控制家用电器将成为现实，智能建筑将是能源互联网最具有想象力的部分！！电力载波通信万维网Source:E-energyBeforeAfter基础设施缺乏，并且通用性差，服务提供主体单一基础设施广泛存在，同其他基础设施完美融合，通用性佳，服务主体多元化电动车价值链上的不同参与者之间缺乏互动，商业模式单一通用的ICT平台打造电动车价值链参与者之间的强关系和强互动，商业模式消费电子化仅仅作为交通工具，大规模推广会威胁电网安全同电力系统完美融合，成为能源互联网的核心之一，发挥多元作用BeforeandAfter能源互联网：电动车Source:MartecAnalysis电动车：电网安全的挑战者，还是能源互联网的积极贡献者？BeforeandAfter能源互联网：电动车EV在未来的大量接入会给电力系统带来严峻挑战，EV的充电负荷和人们的日常交通出行息息相关，EV既可以作为电力系统的负荷，又可以作为储能设备或分布式电源设备，如果能正确处理EV同电网的关系，可成为辅助电网运行的积极参与者，但如果不能，EV发展瓶颈就近在眼前解决方案：EV同电网的交互（V2G），同家庭的交互（V2H2G），同社区的交互（V2C）Source:E-energyBeforeandAfter能源互联网：电力市场BeforeAfter大部分电力市场参与者都无法直接并且即时的了解电力市场的相关信息所有参与者（包括用户）都能够即时获得有外延的电力市场信息电力市场缺乏交易工具，交易模式，和衍生产品，交易的商品仅仅是电量，并且交易量的颗粒度较大先进的ICT技术应用，将使电力市场的交易如证券市场一样多元化，当然是在确保交易的即时，可靠，安全的基础上Source:MartecAnalysis能源互联网时代的电力交易将是互联网+期货+信用+批发+零售+碳交易+？差异化定价，个性化定价用电免费，省电赚钱也将成为可能BeforeandAfter能源互联网：电力市场电力行业的市场化将还原电力的商品属性，同时互联网模式的移植，将使得电力市场的商业模式更为多元，自由，有趣电力价格可以按照使用时间，使用地点，电力来源，用户属性，使用习惯等要求来个性化制定。电力交易的现货市场，期货市场和信用市场电力交易+互联网金融电力交易+资产管理电力交易+碳金融Source:E-energy目录能源互联网为什么能源互联网是什么能源互联网怎么干能源互联网谁在干能源互联网下一步国家电网的智能电网架构同能源互联网最大区别：以输电网建设为主，以集中式发电为核心Source:国家电网国内典型能源互联网企业科华恒盛，易事特，奥特迅，动力源，德赛电池智能储能国电南瑞，国电南自，积成电子，中恒电气，特变电工，许继电气，东方电子，英威腾，炬华科技，北京科锐，阳光电源，和顺电气，大陆机电，四方股份智能电网海尔，360，美的，格力，乐视，小米，炬华科技，中恒电气，积成电子，上海普天，英威腾，比亚迪，科陆电子，泰豪科技，特锐德，林洋电子，万马股份，合康变频，郎德华，科远股份华为，中兴，神州数码，四方股份，积成电子，华三通信，烽火通信，亨通通信及安全木联能，远景能源，淘科，SPI，太阳会，航禹，协鑫集成，爱康科技，林洋电子，阳光能源，晶科，中环股份智能