張國榮，陳夏冉

（合肥工業(yè)大學(xué) 教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心，安徽 合肥 230009）

0 引言

《The Third Industrial Revolution》一書中描繪了這樣一幅未來場景［1］：清潔的可再生能源像互聯(lián)網(wǎng)中的信息一樣被存儲和共享，每棟建筑、每個家庭都接入這個能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，既是能源的消耗者又是生產(chǎn)者，在自給自足的同時還可將富余的能量出售。

據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計年鑒（2015）》，若按照當(dāng)前開采速率，目前儲備的煤炭、石油、天然氣資源分別僅可供使用 110 a、52.5 a 和 54.1 a［2］。 新能源方面，全球累計光伏裝機(jī)容量由2007年的9183 MW增長到 2013年的 138833 MW［3］；2014年累計風(fēng)電裝機(jī)容量相較2007年也激增4倍，達(dá)到近40000 MW［4］。隨著非可再生能源的日漸枯竭，粗獷低效的傳統(tǒng)能源管理利用方式已落后于現(xiàn)代社會要求，加之分布式可再生能源迅速發(fā)展，基于分布式可再生能源的能源互聯(lián)網(wǎng)逐漸引起了全世界學(xué)者的廣泛關(guān)注［5-7］。能源互聯(lián)網(wǎng)是將能源的生產(chǎn)、管理、利用等環(huán)節(jié)按依照Internet互聯(lián)網(wǎng)的理念組網(wǎng)聯(lián)結(jié)，涉及電力、通信、材料等多個領(lǐng)域。文獻(xiàn)［8-9］闡述美國北卡州立大學(xué)提出的FREEDM系統(tǒng)工作原理及發(fā)展愿景，說明了“即插即用”能源互聯(lián)系統(tǒng)的可行性；文獻(xiàn)［10-11］對智能電網(wǎng)及能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)做了簡要的分析。文獻(xiàn)［12］將MUHM模型、信息網(wǎng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)三者進(jìn)行對比，說明能源互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)區(qū)別明顯，而與信息網(wǎng)絡(luò)有很大相似度，這種相似度對于能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)具有指導(dǎo)意義。文獻(xiàn)［13-15］闡述及研究了能源網(wǎng)中大規(guī)模應(yīng)用的分布式儲能及管理技術(shù)，其中混合儲能技術(shù)可在能源互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)一步推廣。文獻(xiàn)［16-17］進(jìn)行了能源路由器的軟硬件設(shè)計，并基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，提出“擁塞控制”、“負(fù)載均衡”及聯(lián)合控制的路由策略，有利于能源網(wǎng)絡(luò)的安全高效運(yùn)行。文獻(xiàn)［18］從電力系統(tǒng)架構(gòu)的角度研究在交流配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上如何經(jīng)濟(jì)地建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)。另外，中國電科院［19-20］、清華大學(xué)［21-23］等機(jī)構(gòu)也著手對能源互聯(lián)網(wǎng)的研究。

本文對基于可再生能源的能源互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展進(jìn)行研究，首先對能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行簡單介紹，然后總結(jié)了包括美國、德國等國內(nèi)外能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況，著重對其未來發(fā)展可能面臨的問題做出分析并給出建議。

1 能源互聯(lián)網(wǎng)

1.1 能源互聯(lián)網(wǎng)概念與特點(diǎn)

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種建立在電力電子技術(shù)與信息通信技術(shù) ICT（Information Communication Technology）的基礎(chǔ)上，利用能量信息管理系統(tǒng)將集中或分布式可再生能源、儲能裝置、耗能負(fù)荷等聯(lián)結(jié)為一有機(jī)的整體，使其協(xié)調(diào)工作，通過能量與信息緊密耦合實(shí)現(xiàn)安全高效協(xié)調(diào)共享的新型能源利用體系［24］。圖1中控制子站負(fù)責(zé)各微電網(wǎng)間的通信，能量控制系統(tǒng)控制區(qū)域間及其內(nèi)部的能量調(diào)配交換。傳統(tǒng)電站、可再生能源電站與地?zé)崮堋淠苷镜犬a(chǎn)生的各種形式能源可以相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)配置。工業(yè)、商業(yè)、住宅建筑在消耗能源的同時也是小型能源電站，儲能裝置也以集中和分布的方式接入能源網(wǎng)。系統(tǒng)內(nèi)部以信息流控制能量流，保證安全性與可靠性。

如果將智能電網(wǎng)稱作“電網(wǎng)2.0”，那么能源互聯(lián)網(wǎng)可理解為“電網(wǎng)3.0”，能源互聯(lián)網(wǎng)除了具有智能電網(wǎng)諸如自愈、安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、兼容、與用戶友好互動等特點(diǎn)外［25］，也在智能電網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級與拓展。首先，相較智能電網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)支撐更高比例分布式可再生能源的接入，將更加精準(zhǔn)的預(yù)測技術(shù)與儲能、負(fù)荷平移技術(shù)相結(jié)合，削峰填谷平衡供需。進(jìn)行電能質(zhì)量綜合治理，關(guān)注由分布式能源接入引起的諧波污染、無功不足及電壓閃變等問題。此外，采用新的繼電保護(hù)整定方法和調(diào)度策略確保安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；其次，更多地強(qiáng)調(diào)能源的供需互動，能源的供給與需求側(cè)的直接聯(lián)系將更加緊密，冷、熱、氣、電等不同形式的能源的轉(zhuǎn)換配置更加頻繁；最后，信息技術(shù)在智能電網(wǎng)中集中體現(xiàn)于上層的工業(yè)控制系統(tǒng)［6］，而能源互聯(lián)網(wǎng)中的信息流貫穿于發(fā)、輸、配、售的環(huán)節(jié)，涵蓋供給、需求、控制、商業(yè)等全領(lǐng)域，同樣強(qiáng)調(diào)信息對于個體用戶發(fā)揮的作用。

圖1 能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of energy internet structure

能源互聯(lián)網(wǎng)可總結(jié)具有以下特點(diǎn)［24］：（1）從化石能源等非可再生能源向太陽能、風(fēng)能等可再生能源轉(zhuǎn)變；（2）大規(guī)模儲能裝置的接入，平滑能量輸出；（3）3個“就地”原則，即就地收集、就地存儲和就地利用；（4）雙向互動性，即用戶在消耗能源的同時，也是能源的生產(chǎn)者；（5）發(fā)揮分布式能源的時空互補(bǔ)和電網(wǎng)的廣域配置特性；（6）實(shí)現(xiàn)“冷熱氣電”聯(lián)產(chǎn)，電能和其他形式能量相互轉(zhuǎn)化；（7）信息通信技術(shù)滲透于能量流動的各環(huán)節(jié)。

1.2 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

能源互聯(lián)網(wǎng)采用典型的分層控制架構(gòu)，分別為終端設(shè)備層、區(qū)域聯(lián)控層、全網(wǎng)協(xié)調(diào)層以及商業(yè)服務(wù)層［26］，能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖如圖2所示。

1.2.1 終端設(shè)備層

底層的終端設(shè)備層，直接面向能源的消耗和供給者，是體系最為龐大的層級，具有開放、互動的特點(diǎn)。該層由各類供能、用能、儲能的分布式設(shè)備組成，各類終端均采用兼容統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，配置遵循就地、即插即用原則，其受端接口即為電力電子變壓器 PET（Power Electronic Transformer）的交直流輸入/輸出母線。

圖2 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)Fig.2 Framework of energy internet

1.2.2 區(qū)域聯(lián)控層

區(qū)域聯(lián)控層由分布式設(shè)備依照相應(yīng)協(xié)議規(guī)范靈活組網(wǎng)，該層級的關(guān)鍵設(shè)備能源路由器主要由電力電子變壓器和能量管理系統(tǒng)構(gòu)成，電力電子變壓器作為溝通電網(wǎng)系統(tǒng)與終端用戶的橋梁，在能量管理系統(tǒng)的配合下實(shí)現(xiàn)能源的智能調(diào)配、故障切除等功能。將一個能源路由器輻射范圍作為一個基本單位，一個或若干個單位劃歸為一個區(qū)域，施行區(qū)域多點(diǎn)聯(lián)控，宏觀上每個區(qū)域都可作為一個負(fù)載或電源，模塊化設(shè)計避免區(qū)域故障的連鎖反應(yīng)。

1.2.3 協(xié)調(diào)控制層

協(xié)調(diào)控制層作為能源互聯(lián)網(wǎng)的中樞系統(tǒng)，協(xié)調(diào)全網(wǎng)系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行，此層級具有最大的信息密度和最高的操作權(quán)限，可以在更廣域的層面上通過在線仿真完成智能經(jīng)濟(jì)調(diào)度、電能質(zhì)量控制、故障保護(hù)等功能。

1.2.4 能源服務(wù)層

能源服務(wù)層為能源交易平臺，是能源市場化趨勢的成果，該服務(wù)層應(yīng)為大眾廣泛參與的云平臺，既針對大宗交易用戶也面向普通客戶，進(jìn)行日常的能源買賣、輸電權(quán)交易等，也為能源提供各種商業(yè)增值服務(wù)，如基于動態(tài)電價的電力期貨和大數(shù)據(jù)云計算背景下的能源數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)。該層級應(yīng)在相關(guān)政策法規(guī)約束下最大限度發(fā)揮市場的自由度，孕育新的能源服務(wù)模式，旨在提高能源的利用率、實(shí)現(xiàn)資源合理配置，應(yīng)成為整個架構(gòu)中最活躍的層級。

1.3 能源互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵部分

1.3.1 分布式可再生能源

環(huán)境污染、化石能源短缺將人們注意力逐漸轉(zhuǎn)移到可再生能源上來。目前世界上利用的可再生能源主要有太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?。?為2012年世界部分國家人均可再生能源消費(fèi)量，由表可知中國的人均可再生能源消費(fèi)量已達(dá)到世界平均水平，但與歐美發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，仍有巨大的發(fā)展空間。按可再生能源的利用方式可以分為集中式和分布式2種。鑒于集中式能源的成熟技術(shù)與模式，目前依然是主流利用方式。即便如此，大規(guī)模集中能源存在諸如周邊難以保證足夠的負(fù)荷用戶、能源利用率低、遠(yuǎn)距離傳輸損耗嚴(yán)重等弊端，而分布式能源克服了這些缺點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)能量的就地收集、就地存儲、就地使用，高效利用清潔的可再生能源，兩者體現(xiàn)出互補(bǔ)關(guān)系。分布式能源包括用戶側(cè)分布式發(fā)電、分布式電力，以及地區(qū)性電力的有效控制和余熱資源的充分利用，也包括冷熱電聯(lián)產(chǎn)等［27］。未來能源互聯(lián)網(wǎng)將支持更多的分布式設(shè)備接入，作為集中能源的有機(jī)補(bǔ)充，分布式能源已成為未來能源發(fā)展的重要方向。

表1 世界人均可再生能源消費(fèi)量（2012年）Table1 World renewable energy consumption per capita（2012）

1.3.2 儲能裝置

儲能裝置使電力系統(tǒng)的運(yùn)行和調(diào)控變得更加靈活可靠，增加系統(tǒng)閾值，提高系統(tǒng)可控性。由于風(fēng)能、光伏等新能源的隨機(jī)性和間歇性，儲能裝置能減小其對電力系統(tǒng)的沖擊。加入了具有“削峰填谷”功能的儲能裝置，在低負(fù)荷時也可保證機(jī)組的持續(xù)出力，提高了機(jī)組的效率和壽命，對于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。在供電故障時可迅速投入儲能裝置，保證重要負(fù)荷甚至全部負(fù)荷的不間斷連續(xù)供電，使電網(wǎng)運(yùn)行更加安全、可靠，也是打造“堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)”的重要環(huán)節(jié)［14］。

目前儲能方式主要可以分為3種：（1）電化學(xué)儲能［28］，利用正逆向化學(xué)反應(yīng)過程中吸收、釋放能量的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)能量的儲釋，主要包括液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池等；（2）機(jī)械儲能［29］，將富余的電能以機(jī)械能（勢能或動能）的形式存儲起來，在需要時再轉(zhuǎn)化為電能，主要包括蓄水儲能、飛輪儲能等；（3）電磁儲能，主要有2種形式，一種是超導(dǎo)電磁儲能［30-31］，該技術(shù)不需經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換，利用超導(dǎo)體將電能直接以電磁能的形式進(jìn)行存儲，另一種是超級電容儲能，電能以電解質(zhì)電荷的形式存儲在加電的電容器極板上。3種儲能方式的優(yōu)劣對比如表2所示。

表2 儲能方式對比Table2 Comparison among energy storage methods

1.3.3 能源路由器

路由器作為互聯(lián)網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，其主要工作就是在不同網(wǎng)絡(luò)之間建立連接，在傳輸數(shù)據(jù)時設(shè)計并選擇最合理的路由，保證數(shù)據(jù)幀安全可靠地傳輸?shù)侥康牡?。類似地，能源路由器作為能源互?lián)網(wǎng)中的重要中樞，連接的是2個電網(wǎng)（微電網(wǎng)），可以將發(fā)電、配電和用電信息集中處理。能源路由器依賴于能量管理系統(tǒng)［32］，為新能源選擇最佳的并網(wǎng)方式，科學(xué)的并網(wǎng)調(diào)度管理機(jī)制保證最大限度新能源的接入，減少“棄光”、“棄風(fēng)”率，提高能源利用率；為電網(wǎng)選擇最可靠經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行模式，與繼電保護(hù)裝置配合及時投切故障區(qū)域，控制儲能與無功諧波補(bǔ)償裝置的運(yùn)行方式；為負(fù)荷選擇最合理的供電路徑，當(dāng)需求側(cè)發(fā)出請求，參考價格、損耗等因素配置能量的流動路徑，最終通過能源路由器實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷”的有機(jī)統(tǒng)一與高效互動。

由文獻(xiàn)［17］可知，能源路由器由電力電子裝置、通信平臺及分布式智能控制模塊組成。其中，通信平臺負(fù)責(zé)收集傳遞電力系統(tǒng)運(yùn)行等狀態(tài)信息；智控模塊利用綜合信息完成微電網(wǎng)穩(wěn)定性、能量流動的控制；電力電子裝置作為能源路由器的重要部分，是實(shí)現(xiàn)能量分配與管理的物理載體，電力電子變壓器作為其核心器件，可以實(shí)現(xiàn)電能形式轉(zhuǎn)換、故障保護(hù)、電能質(zhì)量改善［33］等功能。

2 國內(nèi)外能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

2.1 美國的“FREEDM”計劃

能源互聯(lián)網(wǎng)的概念最早由美國在2008年提出，隨后啟動未來可再生電力能源傳輸與管理FREEDM（FutureRenewableElectricEnergyDeliveryand Management）能源計劃。分布式可再生能源、負(fù)荷、儲能裝置與故障保護(hù)裝置在能源智控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下工作。采用120 V AC與400 V DC的交直流混合母線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對能源的高效共享與管理［34］。該計劃將現(xiàn)代信息通信技術(shù)、電力電子技術(shù)引入傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，貫穿智能、分布與互聯(lián)的理念，致力打造高效、靈活、清潔的能源利用網(wǎng)絡(luò)。

2.2 德國的“E-Energy”計劃

受日本福島核泄漏事件的影響，德國政府下令關(guān)閉所有核電站，這也恰好極大促進(jìn)了分布式新能源的發(fā)展。“E-Energy”是德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部于2008年啟動的一項技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)計劃，其目標(biāo)是建立一個自我調(diào)控的智能化電力系統(tǒng)，并投資6000萬歐元啟動了庫克斯港 eTelligence、亞琛 Smart W@TTS、萊茵-魯爾E-DeMa等6個側(cè)重點(diǎn)不同的示范區(qū)項目［35］，為未來能源互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)提供了可靠的解決方案，奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。

2.3 日本的“數(shù)字電網(wǎng)”計劃

近年來日本的新能源發(fā)展迅猛，為解決新能源并網(wǎng)對電網(wǎng)的擾動，日本政府提出建設(shè)“數(shù)字電網(wǎng)”，即基于互聯(lián)網(wǎng)理念，將原本集中式的大電網(wǎng)逐步分解為相對獨(dú)立、非同步的微電網(wǎng)，再由能源路由器統(tǒng)一分配IP地址，以分散控制方式實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的虛擬一體化，既讓子電網(wǎng)擺脫了大電網(wǎng)頻率、電壓等方面的束縛，又保持了大電網(wǎng)的整體平衡性［36］。

2.4 中國的“互聯(lián)網(wǎng)+”與堅強(qiáng)智能電網(wǎng)

國家能源科技“十二五”規(guī)劃中，新能源技術(shù)作為4個重點(diǎn)布局的科技領(lǐng)域中的一個重要方面，大型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、高效大規(guī)模太陽能發(fā)電技術(shù)、大規(guī)?；パa(bǔ)能源發(fā)電技術(shù)等方面被提及重點(diǎn)建設(shè)，為新能源技術(shù)帶來了空前的發(fā)展機(jī)遇。

2015年3月的李克強(qiáng)總理的政府工作報告中提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，強(qiáng)調(diào)了互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)的深度融合。能源互聯(lián)網(wǎng)正是互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)電力能源行業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物，其提出與發(fā)展也契合了“互聯(lián)網(wǎng)+”的趨勢，有利于促進(jìn)能源系統(tǒng)的扁平化，推進(jìn)能源生產(chǎn)與消費(fèi)模式革命，提高能源利用效率，推動節(jié)能減排。

自2009年我國提出“打造堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”以來，在特高壓直流輸電、交直流混合微電網(wǎng)、分布式發(fā)電等方面都取得了矚目的成就，這無疑為能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。為此，國家電網(wǎng)公司于2013年12月明確指出，未來的智能電網(wǎng)就是“能源互聯(lián)網(wǎng)”。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展可能面臨的問題

3.1 大規(guī)模分布式能源投入對大電網(wǎng)造成的影響

能源互聯(lián)網(wǎng)的一個重要特點(diǎn)就是大量分布式新能源的投入，由于分布式能源具有分散性和間歇性的特點(diǎn)，現(xiàn)階段分布式能源的應(yīng)用還是需要依托現(xiàn)有大電網(wǎng)為基礎(chǔ)，其變換的隨機(jī)性也會對電網(wǎng)造成沖擊。其次，分布式能源的接入會改變電網(wǎng)原先的電力網(wǎng)絡(luò)，改變電力系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性，因此電網(wǎng)的潮流分布、故障分析、繼電保護(hù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等方面將發(fā)生變化。尤其是未來能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有“即插即用”特性，系統(tǒng)的暫穩(wěn)態(tài)特性及繼電保護(hù)條件將是實(shí)時復(fù)雜變化的，動態(tài)化的系統(tǒng)特性對電網(wǎng)的可靠高質(zhì)量經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了更高挑戰(zhàn)。

為此，應(yīng)建立更加精確的模型進(jìn)行預(yù)測工作，科學(xué)地進(jìn)行風(fēng)能、光伏等電源出力以及負(fù)荷預(yù)測，以合理安排機(jī)組出力和負(fù)荷投切、檢修等工作，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會效益的最大化。常用的預(yù)測方法主要有傳統(tǒng)算法如趨勢分析法、回歸分析法［37］等以及現(xiàn)代分析法諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測［38］、灰色預(yù)測［39］等技術(shù)。

3.2 高效儲能技術(shù)

1.3.2節(jié)提到儲能裝置的能量吞吐作用使得能源互聯(lián)網(wǎng)變得更加可控，減小分布式能源對電網(wǎng)的沖擊，提高新能源的利用率和電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的環(huán)節(jié)?；诜植际侥茉吹哪茉椿ヂ?lián)網(wǎng)儲能設(shè)備廣泛分布于用戶側(cè)，面向的用戶可能是一棟大樓甚至是一戶家庭，因此需避免高額的初期投資，并保證較高的經(jīng)濟(jì)效益，這對儲能系統(tǒng)的存儲效率、功率密度、使用壽命等提出了更高的要求［11］。

一些傳統(tǒng)的儲能方式因地形限制、能量密度低、壽命短等缺點(diǎn)限制了其在未來能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。為此，應(yīng)優(yōu)化能量管理方式以及研究發(fā)展新儲能材料與技術(shù)。新儲能技術(shù)之一的氫儲能技術(shù)是利用電能與化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化，如圖3所示，即其在電力過剩時采用電解水的方式獲得氫氣，然后低溫液態(tài)存儲起來，在需要的時候通過燃燒產(chǎn)生能量發(fā)電。突破時空限制實(shí)現(xiàn)了能量的存儲運(yùn)輸，前景十分廣闊［40］。發(fā)展混合儲能技術(shù)，因地制宜，合理配置，優(yōu)勢互補(bǔ)。優(yōu)化能量流動路徑和儲釋時刻，施行分批次投入工作，延長裝置使用壽命。

圖3 氫儲能技術(shù)Fig.3 Technology of hydrogen energy storage

3.3 制定接口標(biāo)準(zhǔn)

智網(wǎng)建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)先行。能源互聯(lián)網(wǎng)中為了實(shí)現(xiàn)供電側(cè)、用戶側(cè)以及控制中心的信息交互與能源共享，之間的互聯(lián)接口是必不可少的。標(biāo)準(zhǔn)化是支撐智能電網(wǎng)發(fā)展、規(guī)范智能電網(wǎng)建設(shè)的根本，也是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)互操作的基礎(chǔ)［41］。目前國外已經(jīng)制定或正在制定的與智能電網(wǎng)接口相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要有OpenADR 2.0、綠色按鈕、SEP 2.0、OASIS 能源互操作協(xié)議［42］等，基本滿足需求響應(yīng)和價格通信方面的要求。但國內(nèi)對于此領(lǐng)域基本還處于空白狀態(tài)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正由中國電力科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)積極制訂中。

依據(jù)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)要求，標(biāo)準(zhǔn)化的接口應(yīng)具有以下幾個功能。

（1）對接入裝置的準(zhǔn)確識別。接口應(yīng)能及時準(zhǔn)確地對接入的裝置進(jìn)行識別，獲取接入電力源或負(fù)荷的位置、種類、容量等信息，并上傳至控制中心用于系統(tǒng)管理制定繼電保護(hù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等策略。

（2）應(yīng)建立統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化接口，做到互聯(lián)設(shè)備的“即插即用”，即使為了滿足不同種類裝置需要采取了不同協(xié)議規(guī)范，其之間也應(yīng)相互兼容，避免碎片化，有利于全國乃至全球能源網(wǎng)的互聯(lián)。

（3）接口還應(yīng)具備保護(hù)監(jiān)測功能，作為接入裝置的第一道管理及保護(hù)屏障，應(yīng)能實(shí)時監(jiān)測與上級管理層間信息流、能量流的交換信息，如電能質(zhì)量、異常事件等，及時識別并切除故障。

3.4 堅強(qiáng)可靠的信息互聯(lián)系統(tǒng)

能源互聯(lián)網(wǎng)依賴于信息共享，需建立在安全堅強(qiáng)可靠的信息互聯(lián)系統(tǒng)之上，若中樞網(wǎng)絡(luò)遭受惡意攻擊、信息流通受阻、災(zāi)害致自身物理故障、數(shù)據(jù)備份缺失等情況，后果將不堪設(shè)想。

未來的能源互聯(lián)網(wǎng)是由成千上萬的樓宇和家庭組成的能源網(wǎng)，其信息互聯(lián)系統(tǒng)必定是一個極其復(fù)雜與龐大的網(wǎng)絡(luò)體系，為確保系統(tǒng)可靠性，給出幾點(diǎn)建議［43-44］：

（1）規(guī)劃合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可從節(jié)點(diǎn)度與聚集系數(shù)、通信路徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化著手；

（2）增加冗余在線備份鏈路，可以無縫切換，及時投入替換故障單元；

（3）不斷升級網(wǎng)絡(luò)安保系統(tǒng)，提高抵御病毒和網(wǎng)絡(luò)治愈能力；

（4）培養(yǎng)一批高素質(zhì)網(wǎng)絡(luò)安全人才作為系統(tǒng)可靠性的堅強(qiáng)后盾，進(jìn)行日常管理維護(hù)及處理重大突發(fā)事件。

3.5 加快電力市場建設(shè)，完善電力市場服務(wù)

現(xiàn)階段，電力市場是能源市場的重要方面，其發(fā)展對其他形式的能源市場具有重要的借鑒意義。我國的電力市場建設(shè)始于1998年，在組建了五大發(fā)電集團(tuán)完成了“廠網(wǎng)分開”之后，也在積極推進(jìn)“輸配分離”、“競價上網(wǎng)”政策。近日出臺的新電改方案又提出了“搭建獨(dú)立的電力交易市場”。即便如此，這顯然還未能達(dá)到建設(shè)能源互聯(lián)網(wǎng)電力市場的需要，未來的電力市場應(yīng)具備以下幾個特點(diǎn)［45-47］。

（1）充分發(fā)揮市場調(diào)節(jié)的作用，引入市場的競爭與激勵機(jī)制，提高發(fā)電、輸電、配電、售電環(huán)節(jié)的效率，發(fā)揮政府宏觀調(diào)控作用，普通用戶亦廣泛參與電力市場，避免一家獨(dú)大和無序惡意競爭的局面。

（2）完善的交易體制，打造能源交易云平臺，建設(shè)大用戶直購與售電公司代理并存；以中長期交易為主、現(xiàn)貨交易為輔，并逐步發(fā)展電力期貨交易；優(yōu)化跨區(qū)域購電結(jié)構(gòu)，打破省、市區(qū)域交易壁壘；完善交易信息發(fā)布平臺，普通用戶也可及時便捷獲取交易信息。在確保電網(wǎng)平穩(wěn)安全的基礎(chǔ)上，使資源得到最優(yōu)化配置。

（3）完善的電力市場輔助服務(wù)，是電力系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障。電力輔助服務(wù)主要包括調(diào)頻、調(diào)相、無功支持、備用以及事故恢復(fù)、電能質(zhì)量服務(wù)等。電力輔助服務(wù)應(yīng)市場化、商品化，投入市場競爭，應(yīng)依據(jù)服務(wù)的種類、對象、質(zhì)量等對服務(wù)進(jìn)行量化，制定合理的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)，營造活力、有序的電力輔助服務(wù)市場。

4 結(jié)論

基于可再生清潔能源的能源互聯(lián)網(wǎng)符合低碳、綠色、可持續(xù)的發(fā)展理念，已經(jīng)成為全球研究的熱點(diǎn)。但構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)是個浩大的工程，不能一蹴而就，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)依賴于信息通信技術(shù)、電力電子技術(shù)、材料學(xué)、市場管理等學(xué)科的高水平發(fā)展。本文在對能源互聯(lián)網(wǎng)深入了解的基礎(chǔ)上，著重分析并總結(jié)了能源互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展中可能面臨的諸如分布式能源對接入電網(wǎng)的影響、高效儲能技術(shù)、完善電力市場及服務(wù)等問題，在日后的實(shí)踐過程中具有一定的指導(dǎo)意義。

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