【研究】如何完善能源互聯(lián)網(wǎng)？

　　傳統(tǒng)的以煤炭、石油等化石燃料為主的能源模式帶來的問題日益凸顯，如環(huán)境污染、碳排放的急劇增加、化石能源儲量下降等，對人類可持續(xù)發(fā)展造成很大障礙。近年來，在全球范圍應用推廣可再生能源得到普遍重視，各國政府紛紛出臺政策和規(guī)劃，鼓勵和倡導大規(guī)模應用可再生能源，替代化石燃料等一次能源。
　　規(guī)模化的可再生能源包括太陽能、風能、潮汐能等。以太陽能為例，研究資料介紹，如果我們將地球表面1%的面積利用起來，以5%的效率將太陽能轉化為電能，那么一年的能源可供全球使用40年以上。
　　然而，可再生能源具有不穩(wěn)定性和間歇性等特點，為其發(fā)電大比例直接并入傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來巨大挑戰(zhàn)，阻礙了可再生能源的發(fā)展和利用。
　　可再生能源發(fā)電特征及技術挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)在波動性、間歇性、供用電之間的不平衡性，以及地域空間的不平衡性等幾個方面。對此，科研人員進行了大量的研究工作。隨著科學技術的進步，平抑波動和改善電力質量的方法與技術不斷取得進展，可再生能源替代傳統(tǒng)一次能源的進程和趨勢越來越凸顯，人們需要不斷解決的是如何適應新能源電力的應用，如何改造傳統(tǒng)電力網(wǎng)，以及如何建立全新的電力能源流通交易體系與機制等諸多新課題。
　　美國著名經(jīng)濟學家、經(jīng)濟趨勢基金會創(chuàng)始人杰里米˙里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中提到未來能源互聯(lián)網(wǎng)的理想場景：“在即將到來的時代，我們將需要創(chuàng)建一個能源互聯(lián)網(wǎng)，讓億萬人能夠在自己的家中、辦公室里和工廠里生產(chǎn)綠色可再生能源。多余的能源則可以與他人分享，就像我們現(xiàn)在在網(wǎng)絡上分享信息一樣。”
　　國際上提出的“第三次工業(yè)革命”概念將互聯(lián)網(wǎng)技術和可再生能源技術的融合作為重點，提出了構建新型能源供需流通體系架構的方向性思路，可再生能源并網(wǎng)組網(wǎng)和儲能應用技術以及能源互聯(lián)網(wǎng)相關技術獲得了廣泛關注。
　　好系統(tǒng)源于頂層設計，深入研究能源互聯(lián)網(wǎng)的組成和體系架構，有利于能源體系的規(guī)劃、建設以及現(xiàn)有能源網(wǎng)絡的改造和完善，適應更大規(guī)模的可再生能源的應用。
　　能源互聯(lián)網(wǎng)，不能牽強地照搬傳統(tǒng)意義上的互聯(lián)網(wǎng)的一些概念，這是因為能源互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)有著實質性差別。
　　傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)是以支持信息流的計算機與通信技術為主，而能源流流通的物理規(guī)律與方式與通信中的信息流不同。能源互聯(lián)網(wǎng)不能只借用傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的形式表征，還需要從本質規(guī)律和體系架構上研究深度融合的技術與方法，實現(xiàn)能源流的全面調控、優(yōu)化、共享以及虛擬交互。
　　電力能源是目前應用最廣泛最重要且最適宜流通管控和調配的能源，特別是未來可再生能源取代一次能源，電力能源將成為最主要的能源。因此可以認為，電力能源互聯(lián)網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎與核心。
　　電力能源交互和信息交互不同，決定了能源互聯(lián)網(wǎng)與眾所周知的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)有著重要的甚至是實質上的區(qū)別，其重要體現(xiàn)之一就是電力能源通過共享的電力傳輸線間接共享方式完成交互，而信息交互是通過獨占信息路徑直接點對點完成交互。就是說電力能源交互與流通受到更大、更多的限制，電力流通不能像信息流通那樣做到任意兩個終端之間進行點對點的交互，使得能源互聯(lián)網(wǎng)的作用范圍和時效性大打折扣。如何使能源互聯(lián)網(wǎng)借助于通過與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的高度融合，使電力能源的交互、流通以及共享、交易同傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)相當，甚至收到更好的效果，這也是能源互聯(lián)網(wǎng)的愿景。
眾所周知，人們常常用到的電力網(wǎng)是由發(fā)電系統(tǒng)(發(fā)電供電終端)、用電設備(用電終端)、UPS等蓄電裝置(儲能終端)、進行電力買賣服務的電力交易單位(虛擬交易終端)、分布式新能源自發(fā)自用余電上網(wǎng)系統(tǒng)(一體化系統(tǒng)終端)組成。在一定區(qū)域內(nèi)通過電力線將各個終端連接起來構成社區(qū)低壓電網(wǎng)，為了解決更大范圍遠距離電力傳輸?shù)男剩霈F(xiàn)了中高壓、超高壓甚至特高壓升壓和輸電，按照設計規(guī)劃組成更大范圍的電網(wǎng)并且依據(jù)各個終端的規(guī)劃電量由網(wǎng)調計劃和調配電網(wǎng)電力。
　　建設能源互聯(lián)網(wǎng)，需充分利用現(xiàn)有電力網(wǎng)絡基礎設施，進行實質性改造和完善，并高度融合傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)造性實施在區(qū)域的中低壓電力區(qū)域網(wǎng)絡進行終端電力流通及電力交易，同時嫁接傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)并通過電力流通區(qū)域中心利用高壓電力互聯(lián)網(wǎng)絡及高壓電力流通路徑，實現(xiàn)中低壓電力區(qū)域網(wǎng)絡不同終端與其他中低壓電力區(qū)域網(wǎng)絡中的相應終端進行的虛擬電力流通和交易，完成能源共享和廣域的點對點終端電力交易。通過上述技術方法實現(xiàn)的能源互聯(lián)網(wǎng)將更加快捷、更加安全，并且實現(xiàn)了更自由、更平等、更開放的電力能源的共享和交易活動。
　　能源互聯(lián)網(wǎng)的機制是由供電、用電、蓄電及一體化終端系統(tǒng)通過端接管控器及電力調配系統(tǒng)和適度流量要求的電力路徑連接組網(wǎng)，遵循約定的技術準則和交易規(guī)約并依托傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)進行如約并網(wǎng)、自由交易、市場調節(jié)、智能平衡的廣域能源互聯(lián)網(wǎng)。在能源互聯(lián)網(wǎng)中，計劃調配與競價平衡相伴并互補，自動按規(guī)約進行交易，交易架構具有區(qū)域性特點并與計劃性相關(時空尺度關聯(lián)密切)，實行現(xiàn)貨交易(競價性交易)與期貨交易(計劃性交易)相結合的交易方式。
　　總之，能源互聯(lián)網(wǎng)的組成和體系架構的研究與搭建，應該在未來目標方向的基礎上充分考慮現(xiàn)有資源、技術、市場機制、運營環(huán)境，進行總體規(guī)劃、個體突破、逐步實施、不斷完善。