广州“互联网+”智慧能源发展模式研究北大核心CSCD

为解决能源枯竭和环境污染问题,“互联网+”智慧能源(以下简称“能源互联网”)这一新兴课题开始受到国内专家学者及政府高度重视。本文首先对能源互联网概念和国内外发展情况进行了全面的综述,简要阐述了能源互联网受到关注的原因及相关内涵;其次,对广州地区发展能源互联网的背景和条件进行了深入分析,解析广州地区发展能源互联网的基础条件、驱动力和发展重点;根据广州特点提出广州地区能源互联网的建设方案和建设成效。最后分析了在广州能源互联网发展所面临的挑战及发展趋势,提出了对策建议,本文研究成果可为粤港澳大湾区未来能源互联网建设提供借鉴参考。     

能源互联网综述研究

为了解决能源枯竭和环境污染问题,能源互联网这一新兴课题受到专家学者及政府部门的高度重视。首先对能源互联网进行了全面的综述及展望,阐述了能源互联网受到关注的原因及相关内涵、定义;其次,对国外、国内能源互联网研究现状做了全面的综述,并从能源互联网架构设计、能源互联网控制策略及能源互联网概念等方面进行了分类分析;最后,分析了能源互联网发展所面临的挑战及发展趋势。对能源互联网的研究进行了总结、概括,分析提出了能源互联网的研究的发展方向,可供未来能源互联网建设参考。     

能源互联网概念与特征辨识研究

能源互联网受到了广泛关注,目前对其概念及特征有多种理解及认知,为了辨析能源互联网的概念、辨识能源互联网的特征,有效推进能源互联网发展,对能源互联网的发展历程进行了调研及梳理,提出到目前为止能源互联网大致经过3个发展阶段：概念孕育及提出阶段、系统结构及功能研究阶段和实质性推进阶段;进而,从源于互联网理念发展而来的能源互联网、源于大电网理念发展而来的能源互联网和源于多种能源综合利用理念发展而来的能源互联网对比剖析了能源互联网的基本内涵,提出了能源互联网的定义：能源互联网是一种互联网理念、技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统;最后,分别从能源互联网的架构、分类2个角度对能源互联网的特征进行了辩识,给出了物理基础、实现手段、价值实现和体制保障的能源互联网4层组成架构,并将能源互联网分为互联网形态的能源设施与互联网形态的能源服务两大类。     

特约主编寄语

能源互联网是一种互联网理念、技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统,其涵盖了材料、器件、设备、系统、通信、信息等多方面的技术环节,以及政策、金融、运营、管理、标准、市场准入（检测认证）等多方面的非技术环节。作为能源革命与十九大战略思想在能源领域的实现手段和具体形态,能源互联网正在中国受到政、产、学、研、金、用多方的关注。 从2015年6月国家能源局开展“国家能源互联网行动计划战略研究”并于2016年2月国家三部委发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》以来,能源互联网成为了国家战略,并且从理念向实际不断深化和落地。三年来,产业界和学术界硕果累累,在国家首批能源互联网示范项目建设的关键时期,《中国电力》杂志社紧密关注该领域的前沿问题和国家重大项目的最新动向,邀请本人作为特约主编,共同策划“能源互联网关键技术及应用”专栏,围绕能源互联网关键技术及应用,征集能源互联网科研及从业人员在该领域的最新理论成果、工程示范、观点视角等,共同促进能源互联网的技术进步和发展。 本专栏共收录17篇论文。论文分为三类：一类是宏观战略研究论文,针对能源互联网的概念、特征、架构和趋势进行阐述,为关键技术和应用提供了基础;一类是关键技术研究论文,针对能源互联网的具体技术进行理论与方法研究;另一类是应用实践研究论文,结合能源互联网具体应用场景和工程进行分析与讨论。 在宏观战略研究论文方面,清华大学能源互联网创新研究院高峰研究员等从源于互联网理念发展而来的能源互联网、源于大电网理念发展而来的能源互联网和源于多种能源综合利用理念发展而来的能源互联网对比剖析了能源互联网的基本内涵,给出了物理基础、实现手段、价值实现和体制保障的能源互联网四层组成架构,并将能源互联网分为互联网形态的能源设施与互联网形态的能源服务两大类。国网能源研究院有限公司鲁刚高级工程师提出了广义能源互联网发展理念,探讨了影响其产业头部格局的关键因素,即互联互通能力、综合能源系统规划设计能力和产业创新生态系统建设能力等。清华大学能源互联网创新研究院张靖副研究员等通过回溯梳理能源互联网架构的发展,以完善能源供需四环节后的技术架构作为工具,对九类示范项目和典型实例进行分析。国网能源研究院有限公司白翠粉博士等以价值域-业务域-信息域-能源域四维坐标为框架,以价值来源、价值形态、价值载体、价值实现为主线,具化了能源互联网在跨洲、国家、城市、局域四种情景下的功能架构。清华大学能源互联网创新研究院马君华研究员等从能量品质、安全可靠性、经济性、社会性、能源结构优化、交互友好性、组织管理与商业模式、合理开放性八个维度建立了能源互联网的评价指标体系,给出了能源互联网综合评价方法。国网能源研究院有限公司陈昕等以互联网视角梳理能源互联网的发展历程,提出综合性定义,并结合对电是能源互联网的核心、电网是能源互联网的基础平台的论证,提出建设能源互联网的基本路径。国网能源研究院有限公司谭雪博士等通过构建电网功能定位模型,运用SWOT-AHP分析电网发展的内外部环境,构建相应的指标体系量化分析电网发展的战略定位,提出电网功能与形态转变的方向。 在关键技术研究论文方面,国网经济技术研究院有限公司李敬如高级工程师（教授级）等从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向。国网能源研究院有限公司徐志成工程师等基于调峰评价指标体系分别进行了多区域调峰的确定性分析和不确定性风险评估,给出了典型峰谷互济运行方案,得出了一种多区域联网的协调调峰的典型运行方式及经济性评估结果。中国电力科学研究院有限公司刘畅高级工程师等提出了能够同时抑制联络线峰谷差和充分消纳光伏的综合能源站日前优化调度方法;基于负荷基值的优化调度结果提出了电网联络线功率期望值的确定方法,并在此基础上提出了考虑抑制联络线峰谷差和光伏消纳的综合能源站日前优化调度模型。国网甘肃省电力公司经济技术研究院王仕俊工程师等通过运用协同优化方法对用户用能安排进行了优化,并利用改进PSO算法对所建立模型进行求解,基于用户日能耗量对整体费用进行了重新分配。 在应用实践研究论文方面,国网能源研究院有限公司王雪工程师等从建设条件、整体规划、综合服务平台、政策机制等方面对城市智慧能源系统的顶层设计进行了初步探讨,并对城市智慧能源系统的发展路径进行了展望。广东电网公司东莞供电局黄学劲工程师等归纳并提出了能源互联网规划理念和方法,结合广东省某高新产业开发区的能源互联网规划案例,对能源互联网物理基础层规划作简要分析。国网经济技术研究院有限公司吴志力高级工程师（教授级）等指出园区能源互联网规划面临的关键技术难题,提出系统化的园区能源互联网规划方法的理论框架以及关键要素,并提出了相应的建设思路与原则。国网冀北电力有限公司经济技术研究院赵敏博士等分析出冬奥会建设期初电网现状及期末建设目标,设计出能源互联网的发展技术路径,系统性地梳理评价了17项重大建设工程对系统目标达成的贡献度。国网冀北电力有限公司经济技术研究院岳云力高级工程师等分析张家口某医院电蓄热式清洁供热改造工程的几种方案,并计算得出固体电蓄热方案具有良好的经济性;建议张家口应用互联网+电蓄热技术优化集中式和分布式清洁供暖实施方案。清华大学能源互联网创新研究院訾振宁高级工程师等分析了清洁取暖在实施中存在的突出问题,提出一种基于能源互联网的清洁取暖解决方案（虚拟热电厂）,引领能源互联网时代清洁取暖技术的变革。 本期专栏希望通过集成相关领域专家学者对能源互联网关键技术及应用的最新研究成果与实践经验,为我国进一步推动能源互联网发展提供理论、方法、技术、机制、政策方面的支持与参考。希望本专栏能为读者认知能源互联网带来帮助,对能源互联网的深入研究带来思考和启发。 衷心感谢有关专家学者对本专栏的大力支持,感谢《中国电力》李琼副主编、李博编辑在本专栏的策划和出版过程中给予的大力支持。     

能源互联网发展路径及建设应用

在第三次工业革命的大背景下,全球开展能源互联网建设探索。为顺应趋势发展、迎接新一轮机遇和挑战,国家电网董事长刘振亚也提出"构建全球能源互联网,服务人类社会可持续发展",号召国家电网公司立足于电力行业在能源互联网领域探索发展模式。主要介绍三次工业革命的发展历程,从电网发展理念角度,印证开展能源互联网建设是第三次工业革命推进的切入点;从电网实现功能角度,分别从发电侧、用电测及管控侧,提出开展能源互联网建设及应用的拓展思路;各子项建设具体方案作为能源互联网建设基本单元,为未来能源互联网建设发展提供参考。     

智能电网高适应性发展建设模式与政策建议

为适应智能电网的可持续发展战略,提出了一种智能电网高适应性的发展建设模式及相关的政策建议。首先,梳理了美国、欧洲和中国的智能电网政策和示范工程,总结了国际、国内智能电网示范工程的不足。其次,结合智能电网高适应性发展的趋势,提出了一种基于能源互联网的智能电网建设模式,该模式计及能源互联网的运营、能源供需的规划、示范区的优化配置及不同能源的生产、调度和消费模式;同时,考虑微网间用户的能量交换,提出了面向用户的能源互联网的能源共享模式。最后,基于以上的分析结论,对智能电网和能源互联网可持续发展提出了一些建议,以期对我国智能电网向能源互联网过渡起到借鉴作用。     

售电侧改革背景下“互联网+”电能替代发展路线

售电侧改革为"互联网+"智慧能源这一技术概念的落实提供了新的环境和契机。针对新技术背景及市场环境下的电能替代发展路线进行了深入的分析阐述,首先分析了"互联网+"智慧能源发展的整体需求,进而提出了"互联网+"电能替代的概念并对其特征进行阐述,并结合售电侧改革背景提出了总体的发展路线,最后对其关键技术及多主体的运营模式收益进行剖析,为我国"互联网+"电能替代的发展和全球能源互联网的建设实施提供参考。     

基于合作博弈-云模型的农村能源互联网建设成熟度评价

农村能源互联网作为能源互联网的重要组成部分,是乡村能源革命和能源转型的重要推手。构建了合作博弈-云模型对农村能源互联网建设成熟度进行评价。首先,提出农村能源互联网建设成熟度评价指标体系;其次,采用DEMATEL-G1-CRITIC相结合法计算指标权重,并运用合作博弈理论得到组合权重;然后,构建云模型对农村能源互联网建设成熟度进行评价;最后,通过算例分析证明所提权重计算方法更加精确有效,云模型考虑了部分指标的随机性和模糊性,能够为农村能源互联网建设提供科学可靠的决策依据。     

互联网视角下的能源互联网发展研究

在可持续发展理念下,能源互联网作为能源转型的重要抓手,被视为可期的未来能源系统形态,因此受到政府、企业、学者多方的高度重视。以互联网视角梳理能源互联网的发展历程,总结各个流派的特征,提出综合性定义。进而基于能源互联网的七大特征,对比表明能源互联网与互联网高度相似,有望一起成为社会进步的基本动力。最后结合对电是能源互联网的核心、电网是能源互联网的基础平台的论证,提出建设能源互联网的基本路径。     

城市能源互联网的技术架构及在厦门市的实践探索

城市能源互联网可以实现电力网络、天然气网络、电气化交通网络等多种网络的深度融合,是未来城市能源系统转型和发展的方向。首先给出了城市互联网的定义,并阐述了城市能源互联网的核心思想和基本特征。随后,从运行、规划和运营的角度归纳分析了能源互联网的发展现状与面临的挑战。然后根据城市能源互联网互联互通的技术特点,提出了传输层-信息层-价格层三位一体的城市能源互联网技术架构,并对技术架构中涉及的规划、运行、运营和信息等相关技术的未来发展方向进行了分析。最后根据福建省厦门市终端能源网络特点,对城市能源互联网进行了局部的规划和试点建设,为下一步城市能源互联网的全面推广建设提供了建设蓝图。     

基于能源互联网的电力商业模式及关键技术研究

目前我国正处于推进能源互联网发展和电力改革的重要时期,能源互联网下的电力商业模式探索是度过这一时期的关键方式。首先对能源互联网的典型架构和关键技术进行了分析,提出能源互联网关键产业链;其次,从"物联网+"、"互联网+"和"能源+"3个方面提出了能源互联网下的电力商业模式;最后研究了推动能源互联网下的电力商业模式发展的关键技术并提出了未来的研究建议。     

基于复杂适应系统理论的能源互联网演化发展模型、机制及关键技术

提出了一种利用复杂适应系统理论研究能源互联网演化发展过程的思路。阐述了复杂适应系统理论的基本内容和核心思想,论证了复杂适应系统理论与能源互联网的兼容性;以参与能源互联网系统运营的独立经济体为适应性主体,提出了复杂适应系统理论框架下能源互联网设备-单主体-多主体分级系统模型架构;揭示了从当前能源系统向能源互联网演化发展的整体演化过程以及各阶段的主要特征;从仿真模拟层面和实体建设层面研究了未来利用复杂适应系统理论深入研究能源互联网并指导能源互联网建设工作的关键技术体系。     

城市能源互联网及其影响因子评价模型研究

随着社会的发展,能源问题日益凸显,如何有序地统筹各种能源的关系、合理高效地利用能源,是各国学者研究的重要课题。能源互联网技术是未来电网技术革命的重要发展方向。阐述了现阶段能源互联网的研究情况,提出城市能源互联网的概念;通过城市能源互联网与传统配电网的对比,得出城市能源互联网的典型特征;针对城市能源互联网的构成元素和特征,提出城市能源互联网关键影响因子集合;基于解释结构模型和层次分析法,构建了城市能源互联网影响因子评价模型,用此模型分析了3种类型城市能源互联网的影响因子,以期为城市能源互联网的优化配置、建设规划方案及运营管控模式的研究提供参考。     

能源互联网未来发展综述

融合了电力、互联网、信息等学科的能源互联网可依照Internet理念组网。阐述了能源互联网的概念、特点、框架等内容;简要介绍了其关键组成部分,包括分布式可再生能源、储能装置及能源路由器等;总结了国内外能源互联网的发展状况。在此基础上对分布式能源并网影响、高效储能技术、接口标准、信息互联系统建设、电力市场与服务完善等若干未来能源互联网发展中可能遇到的问题进行了说明和分析。     

能源互联网中多种储能的协调

能源互联网已成为又一代工业革命的主题,而储能作为能源互联网发展的关键技术支撑,受到越来越多的关注。能源互联网由各种能源网络结合在一起构成,各能源子网之间可以提供能源支持,因此在整个能源互联网中会出现能源存储的冗余。各种储能的协调配合有助于降低能源储存的总需求,提高经济效益。本文首先指出各种储能协调的必要性,根据能源互联网中各种能量需求的特点,提出了协调原则和能源互联网储能协调的实施步骤。以经济效率和能源利用率为优化目标,给出了适当的必要约束。应用粒子群优化算法进行优化协调,并在模拟的情况下得到两种具有较高的经济效益和能源利用率的储能协调方案。本文对能源互联网各种储能的有效协调具有参考价值。     

基于柔性直流配电网的城市能源互联网

为推动城市能源互联网的发展,满足城市能源变革的新需求,首先提出了构建基于柔性直流配电网的城市能源互联网;接着,对城市能源互联网物理基础层的核心网络——柔性直流配电网进行了关键技术分析,建立了包含规划设计、关键设备研制、运行控制、故障保护等多端柔性直流配网的成套技术体系,为推进柔性直流配电网的规划建设提供了强有力的技术保障;最后,开展了柔性直流配电网示范工程的设计及分析,提出了工程总体建设方案,并成功投运世界容量最大、电压等级最多的珠海唐家湾三端柔性直流配电网工程,为推进柔性直流配电技术在中国落地、运行奠定了坚实基础,为城市能源互联网的发展以及建设国际化能源变革城市提供支撑。     

能源互联网背景下可交易能源实施的关键问题及展望

能源互联网的建设为不同类型能量单元的无差别接入提供了技术支撑平台。在能源互联网背景下,能源市场和能源网络结构向着分散化的方向发展,具有自治开放特征的可交易能源(transactive energy,TE)概念被提出。该文首先对TE的基本概念以及其在能源互联网中的作用进行阐述;其次,从TE的分层控制体系、市场运行流程、实施效益和关键技术4个方面分析了未来能源互联网中TE的关键问题;最后,从关键技术、交易机制和实践试点3个方面提出了推动TE发展的相关建议。     

能源互联网技术产业链融合创新机制与对策研究

建设能源互联网企业是我国新一轮能源革命和绿色友好发展的重要途径.为更好地实现能源的高效利用,对能源互联网企业产业链的融合研究势在必行.本文首先采用多维一体化方法分析了能源互联网体系内上、中、下游产业的组成要素.利用互联网数据中心和区块链技术,研究提出了以多元主体与供需联动为主的"一站式"能源互联网企业的多能源综合利用体系;其次,基于敏捷制造理念、大数据和人工智能技术,探讨了能源互联网企业的盈利机制、核心竞争力和能源互联网的优化配置模式,实现了多产业能源供应的横向互补和纵向优化;最后,分析提出了在能源互联网大环境下,加速能源供应与消费模式方面的转型,进一步发掘能源利用潜在价值的对策建议.研究结论对能源互联网企业实现产业链融合的相关机制构建和对策研究有重要的启示.     

基于SDN的下一代能源互联网通信网络体系研究

能源互联网作为未来智能电网的发展方向,受到国际社会的广泛关注。首先,以建设能有效支撑未来能源互联网可靠运行的下一代电力通信网络体系为目的,针对传统电力通信网体系架构及业务承载模式进行研究,结合未来能源互联网需求特点,探究以传统电力通信网为前身的下一代能源互联网通信网络体系所具有的特点;其次,创新性地引入软件定义网络(software defined networking,SDN)思想,结合SDN灵活、高效、可编程的优势,分析基于SDN的能源互联网通信体系的可行性;最后,从网络架构、网络设计关键问题,网络性能优化3个方面,对基于SDN的下一代能源互联网通信网络体系进行全面研究。     

能源互联网中的储能需求、储能的功能和作用方式

第三次工业革命为能源互联网的发展提供了契机和客观条件。储能技术是能源互联网建设的关键技术之一,但是现有文献对储能作用的关注往往集中在削峰填谷、平抑功率波动及提高可再生能源发电的接入比例上,对能源互联网背景下储能的功能和作用方式还缺乏比较系统全面的阐述。本文对储能在能源互联网中所扮演的角色提出了一种新的且较为全面的认识,首先分析了能源互联网中的储能需求,包括能源互联网中需要储能参与实现的目标及其对储能系统的基本要求;然后系统地总结了储能技术在能源互联网中的多种功能,除了文献中广泛关注的削峰填谷、平抑功率波动等,还包括多能源系统之间的耦合与解耦、可再生能源的充分利用、新的能源管理与交易模式,等等;接着阐述了储能在能源互联网中的基本作用方式;最后说明了储能在能源互联网中的作用方式、功能与需求之间的对应关系。