能源互联网的必经之路智能用电网络

能源互联网旨在将各种能源通过管网联系起来，通过信息网络与计算分析实现各类能源的优化利用。能源互联网的核心在电力，要实现规模庞大的能源互联网，首先需建立能广泛接入用户侧耗能设备的智能用电网络。智能用电网络将用户侧所接入的可再生能源、储能装置、电动汽车以及各种类型负载通过互联网、物联网等技术进行互联互通，实现能量信息共享，并实现用户侧高效、节能用电。智能用电网络总体架构基于自律分散理论，网络中包含大量的本地能量管理单元，可接入云服务中心进行统一管理与调度，自动实现优化运行目标。

为全面建成智能用电网络，本文提出智能能量管理理论，核心思想是在大规模用电大数据的基础上，采取机器学习算法剖析用户用电特性，引入效用概念对负载能效进行评估，并在用户侧用能行为自识别的基础上对可再生能源、储能装置及各类型负载进行协同需求响应调度和节能自动化。

智能用电网络的主要特征

(1)全新的用电体验

知情：为用户提供全面的用电信息。系统可实时展示设备状态、用电安全、能效水平、电能质量。

掌控：提供简便快捷的控制功能。通过移动终端即可实现对各类设备的实时监控。

优化：优化用电模式，提高系统能效。基于机器学习、大数据分析理论、行为特征分析，实现对用电大数据的深度剖析，为用户提供差异化的节能方案，提高局部网络内的综合运行能效。

共享：参与需求响应，实现能源共享。通过用电管理系统可实现不同时空用电负荷的优化共享，为实现零边际成本的能源社会而努力。

通过智能用电网络，为用户提供知情、掌控、优化、共享等全新用电体验。通过用电网络的智能运行，可实现全社会的高效与节能，具有重大的社会价值与应用前景。

(2)系统简单实用易推广

采用自律分散架构。系统总体架构具有自律可控性和自律可协调性。在该架构下，不仅可再生能源、储能及各类型负载是独立平等的，且以地理距离划分的本地控制单元(如工业园区、居民住宅小区等)也是如此。利用自律分散理论来搭建智能用电网络，可以较好地实现在线扩展、在线维护和容错，满足新能源接入要求。

支持即插即用，改造成本低。系统架构支持智能插座、智能红外等高级计量设备，可以让各类型负载直接接入能源网络，改造成本低。

与互联网技术结合紧密，实现信息流和能量流的高度结合。智能用电网络通过各类高级计量设备实时采集终端发电/用电情况，并同时实现能源可控性。各类能源信息通过以太网或无线网接入互联网，并可通过网页、移动客户端等形式公开能量流通状况。云服务中心可根据获取的实时信息安排调度，实现能源的最优管控。

智能用电网络的网络架构

智能用电网络为三级结构：总网络-子系统-本地能量管理单元，系统整体结构图如图1所示。总网络由各个子系统构成，子系统可以是一个居民小区或一个工业园区;各个子系统由大量本地能量管理单元构成，本地单元可以是单个住宅或楼宇中的单个楼层。本地能量管理单元的硬件由能量信息网关、智能终端和智能红外控制器、交互终端组成。 智能能量管理技术

智能用电网络的一个重要技术支撑是其智能能量管理理论。智能用电网络的能量管理思想在于根据机器学习理论，基于采集到的海量能量数据使能源网络具有自我学习和调节的能力，可自动实时满足能量管理目标。智能用电网络引入效用概念对负载的能效水平进行评估，并在用户侧用能行为自识别的基础上，对可再生能源、储能装置及各类型负载进行协同需求响应调度和节能自动化。