构建全球能源互联网相关思考

 

关键词：能源互联网；智能电网；功能结构

 

引言

 

随着世界电网发展已经进入坚强智能电网发展阶段，以特高压电网为骨干的电力输送通道使电压等级得以大幅提升，电网自动化程度不断增强，清洁能源的发展方向日趋明确。全球电网的联网规模逐步扩大，使建立全球能源互联网以统筹全球能源资源开发、配置和利用，保障世界能源安全、清洁、高效、可持续供应，凸显出了非凡的重要意义。

 

1 构建能源互联网的重要意义

 

随着科学技术和生产实践的不断发展，现代能源体系规模庞大、结构复杂、目标多样、因素众繁，具有关联性、冗余性、多重性、有序性、开放性、随机性、博弈性、$动态性等诸多特点。由于全球各地的能源禀赋差异、可获得性差异、需求强度差异、价值增值差异等，使能源的生产与利用在全球范围内进行资源配置的合理优化变得极其必要，而全球能源互联网的建立能够使全球能源资源的配置优化成为可能。

 

1.1系统优化

 

现代能源系统，不仅其自身是一个庞大复杂的动态系统，而且与社会经济系统和生态环境系统紧密相连，息息相关，是一个由相互作用、相互依赖、相互区别并具有特定功能和共同目的的无数子系统组合而成的有机集合体。所以，现代能源系统不仅仅是一个物理的或经济的现实，而是一个特殊的领域。能源互联网，可以把千百年来形成的传统能源系统的商业逻辑，转换成为整合需求以优化生产而达到资源优化配置的一个新的能量体系。通过全球能源互联网，可以使全球能源系统的整体功能达到最大，使各子系统的功能之和达到最优。

 

1.2互补优化

 

由于各国的能源资源禀赋、能源生产条件、能源利用结构等具有差异性、多样性、互补性，通过全球能源互联网，可以使各国或各地能源资源各展其优、各挥所长、相互补充、扬长避短，可以通过能源资源的互补优化，充分发挥个体优势，优化提升配置功能，进而形成全系统优化，实现互补增值。

 

1.3供需优化

 

全球能源资源的非均衡禀赋以及能源资源的富集地区与能源利用负荷中心区域不一致的普遍性，使得全球能源资源的供需矛盾非常突出。尤其在环境保护问题日益受到重视且必须受到重视的今天，清洁能源的需求与清洁能源的分布不均使之产生的紧缺性、非对称性供需矛盾同样突出。这些问题不有效解决，要想真正改变由能源生产、输送、利用等领域产生的环境污染、气候变化等问题，是难以做到的。只有建立了犹如全球能源互联网这样的能源资源互济系统，才有可能使全球能源的供需配置得以优化，使能源供需矛盾以及由此引起的环境破坏等问题获得缓解和解决。

 

2 能源互联网的内涵

 

能源互联网是一种在现有电网基础上，通过先进的电力电子技术和信息技术，融合了大量分布式可再生能源发电装置和分布式储能装置，能够实现能量和信息双向流动的电力对等互联共享网络。从政府管理者视角来看，能源互联网是兼容传统电网的，可以充分、广泛和有效地利用分布式可再生能源的，满足用户多样化电力需求的一种新型能源体系结构。从运营者视角来看，能源互联网是能够与消费者互动的，存在竞争的一个能源消费市场，只有提高能源服务质量，才能赢得市场竞争。从消费者视角来看，能源互联网不仅具备传统电网所具备的供电功能，还为各类消费者提供了一个公共的能源交换与共享平台。能源互联网与近些年建设的智能电网并不矛盾，可以这样认为，能源互联网是智能电网的一种实现形式，也可以称为Internet式的智能电网。能源互联网具备如下五大特征：可再生、分布式、联起来、开放性、融进去。

 

3 能源互联网的功能结构

 

能源互联网是由多层次的微电网（能源互联网子系统）互联而成的实现能量和信息双向流动的共享网络。相对于大电网而言，微电网是一个完整的单元，从大电网的角度看，如同电网中的发电机或负荷，是一个模块化的整体单元。另一方面，从用户侧看，能源互联网是一个自治运行的电力系统，它可以满足不同用户对电能质量和可靠性的要求。一个家庭或用户单元的能源互联网系统组成部分主要包括智能能量管理设备（IEM）、分布式可再生能源、储能装置、变流装置和负载等组成。智能能量管理设备（IEM）是能源互联网系统中的核心设备，主要功能包括分布式能源控制、可控负荷管理、分布式储能控制、继电保护等。在运行控制过程中，智能能量管理设备可以基于本地信息对电网中的事件做出快速独立的响应，当网内电压跌落、故障、停电时，能源互联网系统可以自动实现孤岛运行与并网运行之间的平滑切换，当运行于孤岛状态时，不再接受传统方式的统一调度。可以看出，能源互联网不是简单地在传统电网的基础上，通过信息通讯技术实现电网的智能化，而是真正意义上实现能量的双向流动和共享，是一种电网结构变革。

 

4 构建全球能源互联网重点工作

 

4.1开发“一极一道”等大型能源基地

 

北极地区风能资源丰富，平均风能密度超过400瓦/平方米，风电技术可开发量超过80万亿千瓦时/年。赤道带是世界太阳能资源最富集的地区，综合考虑太阳能辐射量及地形地貌等因素，估算北非、中东地区、澳大利亚、南美中北部地区的年技术可开发量分别达到27万亿、9万亿、15万亿和5万亿千瓦时、全球水能资源年技术可开发量为16万亿千瓦时、我国清洁能源资源丰富，水电可开发资源6亿千瓦，风能、太阳能可开发资源分别为25亿、27亿千瓦、随着可再生能源发电技术和储能技术的突破，以“一极一道”大型能源基地为重点，优化开发各大洲风电、太阳能发电以及主要流域水电、近海地区海洋能和各地分布式电源，清洁能源完全能满足未来全球能源需求。