區域能源互聯網一般由哪些要素組成?
發布者:lzx | 來源:國家電網報 | 0評論 | 716查看 | 2020-07-07 09:58:16    

當前,能源革命和數字革命相融并進,建設能源互聯網,推動多種能源互聯互通、互濟互動,既是能源未來發展方向,也是推動能源轉型的重要手段。


作為能源生產與能源消費之間的關鍵環節,配電網的功能也將升級:承接、配送上級電網的大規模電力,靈活接入各類分布式能源,并通過電、氣、熱網能量流交互實現多種能源形式的互聯互通互補;利用先進信息支撐技術與價值創造體系,實現新能源汽車、儲能、多類型負荷等多元主體的靈活便捷接入與互動,提升可再生能源消納能力和終端用戶的能源市場價值。專家學者一般將其稱為“區域能源互聯網”。


作為配電網發展高級形態的區域能源互聯網一般由哪些要素組成?和傳統配電網相比有何不同?在我國又有哪些探索實踐?


能源網架、信息支撐與價值創造的深度融合


區域能源互聯網一般指在一定范圍內,以配電網為核心,面向用戶實現能源網架、信息支撐與價值創造的深度融合,促進電、氣、熱、冷等多能耦合互聯與儲能、新能源汽車、電能替代負荷等聚合互動,能源生產、分配、消費、存儲各環節協同發展的智慧能源網絡。


區域能源互聯網結合不同電壓等級的配電網,通過分布式冷熱電三聯供、“電-氣”/“電-熱”耦合等能源轉換環節,實現電、氣、熱等能源網的互聯互通,并依靠能源樞紐為不同類型用戶提供各種能源,其供能范圍可覆蓋城市(城鎮)、工業園區、社區、樓宇等不同層級。具體來說,區域能源互聯網由以下要素構成:


●能源網架是“骨骼與肌肉”


能源網架包括能源的生產轉換、分配、消費及存儲4個環節,涉及分布式能源、熱泵、能源網絡、多能負荷、多能儲能等關鍵裝備,是區域能源互聯網構建的物理基礎。


●信息支撐是“神經系統”


信息支撐包括信息采集、信息通信、數據分析3個環節,涉及智能傳感、5G通信、數據挖掘等先進信息技術,是區域能源互聯網實現橫向“電-氣-冷-熱”互補協同,縱向“源-網-荷-儲”融合互動的重要支持。


●價值創造是“大腦”


價值創造包括能源供需管理、運行控制、能源交易、綜合服務4項內容,涉及多能需求側管理、多時間尺度能量管理、現貨交易、能耗分析與評估等服務,是開展能源互聯網與綜合能源服務業務的核心。


打破能源行業壁壘,多種能源相互轉換、互補應用


區域能源互聯網是配電網發展的高級階段,與傳統配電網相比,區域能源互聯網具有哪些特征?


區域能源互聯網以配電網為核心,基于不同能源形式的多時間尺度、可替代存儲、需求時移等特性,利用電-熱(冷),電-氣-熱(冷)等互補技術,實現多種能源的相互轉換、聯合控制、互補應用。


區域能源互聯網將實現從集中式能源生產到分布式能源生產消費的轉變,并應用互聯網與“大云物移智鏈”等新技術為能源賦予信息屬性,實現能源單元的即插即用、對等互聯、協同自治。


區域能源互聯網將打破能源行業壁壘,并基于用戶的多樣化需求及多元主體整體數量多、單體容量小、地域范圍大等特點,依托營銷電商化、交易自由化、投資市場化等手段,降低系統運行風險與用戶用能成本。


與傳統配電網相比,區域能源互聯網優勢顯著:依托各類能源的靈活轉換與互通互濟,可優化提升能源綜合利用效率、可再生能源消納能力與清潔能源消費占比,支撐能源電力清潔低碳轉型;通過能源與信息的深度融合,可提升能源網絡的資源配置、安全保障和智能互動能力,以及能源系統的數字化、智能化水平;可依托數字通信與能源交易,在電網延伸、綜合能源、綠色交通、數字經濟等領域,賦能傳統業務、催生新的業態、構建行為生態,實現能源價值的充分挖掘。


已有不同領域實踐,大規模推廣將開啟智慧能源發展新階段


2016年,國家發展改革委、國家能源局等部門相繼發布《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》《關于推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》。國內能源互聯網技術攻關與工程建設全面鋪開。我國區域能源互聯網示范工程總體是在智能配電網的基礎上加以延伸,重點關注區域能源互聯網形態結構、技術框架的整體體現,實現多種能源的綜合優化與業務服務多元化,按照范圍劃分,可大致分為園區級與城鎮級兩個層面。


園區級能源互聯網示范工程主要依托綜合能源服務,以單一投資運營主體為主,旨在通過多種能源形式的融合互補與綜合優化、用戶靈活互動、能源運營模式創新,實現綜合能源利用效率與清潔能源利用率的有效提升,降低碳排放與用戶用能成本。代表工程有國網客服中心北方園區示范項目(工業型)、中新天津生態城動漫園示范項目(商業型)、上海電力大學臨港新校區示范項目(教育型)等。


城鎮級能源互聯網示范工程依托國家新型城鎮化發展要求,在智能配電網基礎上延伸,融合信息通信、數據分析、智能交通等先進技術,并初步探索供需互動與綠色能源交易,如天津北辰產城融合能源互聯網示范區、江蘇揚中能源互聯網示范區、廣州面向特大城市電網能源互聯網示范項目等。此類工程大多是多投資運營主體,旨在提升城鎮綜合能源利用整體效率和水平、清潔能源消費占比、配電網運行靈活性與安全可靠性等核心指標。


2016年以來,國網經濟技術研究院有限公司組建了區域能源互聯網技術攻關團隊,針對區域能源互聯網規劃設計、綜合評價等領域開展系統性研究,承擔國家重點研發計劃、國家自然科學基金等多項國家級科研項目,編制多項相關技術標準,擁有國家電網公司區域能源互聯網技術與應用聯合實驗室,并承擔雄安新區、天津北辰、江蘇揚中等區域能源互聯網示范工程的規劃、評價相關工作。


隨著綜合規劃、多能運行、信息支撐、交易運營等關鍵技術的不斷發展,能量路由器、儲能、燃料電池等核心裝備的愈發成熟,以及能源架構、市場交易機制與商業運營模式的不斷探索深化,區域能源互聯網將呈現投資運營主體更多元、建設運營成本更低、用戶互動更活躍等特點,工程規模與應用范圍將更加廣闊。


區域能源互聯網工程的大規模推廣應用將實現多種能源形式的優化配置與互聯互通。多行為主體的對等參與也將進一步催生出多種能源消費模式與商業模式,促進能源生產與消費市場變革,開啟智慧能源發展新階段。


區域能源互聯網關鍵技術(裝備)


規劃技術


解決多種能源形式耦合復雜、“源-網-荷-儲”交互密集等難題,實現能源資源的優化配置,具體包括能源系統架構設計、多能互補能源站協同規劃、能源網絡綜合規劃、能源信息融合規劃、智慧交通“車-樁-網”協同規劃等。


運行技術


解決多能流系統耦合性強、動態特性差異大等難題,實現能源系統的優化運行,具體包括多能狀態感知、能源系統安全分析與多能能量管理、新能源汽車與電網互動、虛擬電廠、需求側響應等。


交易技術


解決分布式能源多主體間交易效率低、自主協調能力弱、信息壁壘嚴重等難題,實現分布式能源對等交易、可信交互和智能管理,具體包括能源消費特征分析、能源交易機制與商業模式設計、多能用戶響應策略、區塊鏈等。


●核心裝備


滿足區域能源互聯網多種能源即插即用、協調運行、多元互動等需求,實現多能協同互補、配電網協調運行控制、用戶靈活運行等目標,具體包括能量路由器、電力電子變壓器等核心裝備,能源互聯網綜合管控與服務平臺等。

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