面向能源互聯網的能量管理系統探析

欒亦清

【摘 要】隨著信息化時代的到來，互聯網受到了廣泛的應用，就能源管理方面也對其進行了使用。能源互聯網主要是通過使用先進的智能能量管理技術、信息技術和電子技術實現智能交通和電力等之間共享和交流的網絡。本文主要以互聯網能量管理系統框架為著手點，對先進測量技術、可靠測量技術、能力預測技術、優化調度技術和大數據處理技術進行了詳細的分析，進而闡述目前互聯網能源管理系統設計結構層次。以期為關注互聯網能源管理系統的從業者提供參考和借鑒。

【關鍵詞】能源互聯網；智能管理技術；信息技術

引言：

在化石能源大量使用致使地球環境被破壞和溫室效應的背景下，許多國家已經對光、風等再生能源有了全新的看法，并逐漸重視。但是由于再生資源有著波動性和隨意性較大的特點，造成難以將這些資源統一和集中的現象，與此同時，也發生了能源浪費、設備利用率低等問題。此外，隨著互聯網文化知識不斷的普及和用戶對互聯網能源的認識逐步提高，未來的能源網絡和電力要求也將會越來越高。為了能夠有效的將傳統的電力能源網絡與可再生資源結合起來，能源互聯網的概念便逐漸被提出，在提出了同時瞬間引起了相關學者和產業界的重視。

一、管理系統框架

由于能源互聯網有著可再生資源產生效率的隨意性和不確定性等特點，所以在制定相應的系統框架時，應著重考慮到其影響因素，其管理系統在生產計劃調整和制定階段與微電網能量的管理系統有著一定的區別。首先，在功能方面。能源互聯網的管理系統主要包括生產之前的制定計劃和生產之后的計劃調整兩個方面。但是由于可再生資源的間歇性和波動性，能源互聯網在制定方案時應考慮到方案的魯棒性，進而保障系統的穩定性和安全性[1]。其次，在設計框架方面。能源互聯網管理系統與其他管理系統的區別在于互聯網能源管理系統的重點是協調控制和調度。最后，在技術架構方面。傳統的能源電力系統主要是分布式和集中式兩種結構方式，但能源互聯網的管理系統主要采用的是分層遞接結構。分層遞接結構結合分布式和集中式的優點，同時又在一定基礎上克服了兩者之間存在的缺點。

二、管理系統研究

（一）先進測量技術

高效調度的基礎便是有著全面精確的發展趨勢的感知能力。與傳統的能量管理相比，能源互聯網背景下的能源管理系統有著監測設備較廣、頻率較高和；粒度較細的優勢，同時對“即插即用”是使用方式有著更高的要求[2]。因此，需要在一定技術基礎之上，研制更加先進的傳感器技術、感知技術和通信技術等，進而制定相應的測量技術標準。

（二）可靠測量技術

能源互聯網管理系統的主要目的便是能夠有效的對多類型數據進行監控、控制并且完成雙向、高效、可靠的信息傳輸。由于種種目的給基于能源互聯網所提出的分層階段式框架帶來了更高的要求。同時，在能源互聯網的成本和應用環境下，也給能源互聯網在通信技術選取上帶來了很大的影響。因此，在通信技術選取中，應著重考慮到通信結點數量、能源局域網使用數量情況、設備的地理位置分布特點以及總體運行狀態等因素，進而做出綜合決定。針對能源互聯網存在多種融合形式的特點，需要建立起較多的標準協議和交互接口。此外，如何能夠降低用戶數據向外泄漏的風險、保障用戶的隱私和防止非法這入侵、增強系統的抗干擾能力對未來能源互聯網的經濟利益、安全運行有著十分重要的意義[3]。

（三）能力預測技術

能源互聯網管理系統的調度和優化的基礎便是各類節點的預測能力和可調度能力。可調度能力主要針對的對象有兩方面：一方面是針對節點系統的結構，建立起部分決定因素與元素之間相互關系的模型；另一方面是針對歷史事件中實際產生的數據，通過對大數據的學習，對可調度能力和用電、發電、天氣之間的相互關系建立模型，并將數據綜合整理，進而達到預測數據的能力。能源互聯網管理系統可以按電壓的差別劃分出許多等級，根據網絡和地區結構等因素也可以分為許多區域，以此將能源互聯網作為節點與節點之間關系的網絡化體系[4]。然后根據節點中功能所帶來的消耗、儲存能力建立起模型，制定相應的交互規則，描述節點之間的信息能量分散和集中的能力量、信息流和控制流。對節點的關聯度進行分析，對節點之間的特征進行讀取，描述各個方面之間的關聯程度。最后，通過對單位費用、環保和產能等相關指標關系的了解，構建成本與可調度能力之間的關系模型，從而迅速提高節點實際預測調度能力。

（四）優化調度技術

傳統能量管理模式的經濟性和安全性等方面已經不能滿足人們日常生活和能源互聯網的發展需求，而能源互聯網管理系統可以較好的融合預測模型，能夠有效的滿足社會的需求和人們的要求。當能源互聯網環境中可再生資源發生滲透率提高的現象時，有必要采用有調度技術。由于優化調度技術可以在很大程度上降低預測的不確定性和對能源互聯網的運行的影響，同時其又有著較好經濟性的優勢，給能源互聯網的發展帶來了很大的便利。

（五）大數據處理技術

目前，能源互聯網正處于大數據的環境下。大數據有著類型多、變化快、規模大和價值密度低的特點。如何能夠有效、快速的處理能源互聯網中的時空邏輯性較強和價值密度較低的不同結構的數據，和如何將大數據有效的融入到互聯網節點中，是能源互聯網在發展過程中所要面臨的重大挑戰。基于大數據下能源互聯網的能量管理資源配置、可靠性計算、優化調度和系統規劃也將采用數據挖掘的過程和手段，只是這些規劃需要根據現實的情況采取相應的改變。

三、系統設計結構層次

能量管理系統的設計結構層次主要包括設備層、管理層和優化層。設備層主要包括光、風等發電設備、斷路器、能量路由器、智能配電箱、儲能系統、測量設備和智能開關等。管理層主要包括通信網絡和智能管理器，管理層工作的主要目的便是能夠將能源區域網能量進行經濟分配，將能源局域網節點中的可調度預測能力發揮好，對能源局域網的狀態進行實時監測，將人機交互界面和多能源局域網協同控制好。優化層主要是由能源互聯網系統中的數據處理中心和能量調度中心組成。其主要是實現外部電網與系統的能量交互、制定能源優化調度措施、參與電力市場在運行過程中的調度管理、對各局域網能量之間的交互進行管理。為進一步良好的將能源互聯網有效的發展下去，就必須就當今市場進行詳細的分析與調查，并且針對社會環境和市場環境制定出相應的發展方向與計劃，進而帶來能源互聯網的發展。

結論：

隨著能源互聯網的不斷應用和逐步發展，能源互聯網在優化方法、數據收集和采集、控制結構等方面都有了新的挑戰。本文主要對能源互聯網進行了分層次的分析，給出了在可靠通信技術、先進測量技術和大數據處理技術等方面有可能繼續突破的方向。并給出了能源互聯網系統設計機構層次，為開展本領域的學術研究者和工程實踐者提供參考借鑒。

【參考文獻】

[1]黃仁樂，蒲天驕，劉克文，等.城市能源互聯網功能體系及應用方案設計[J].電力系統自動化，2015，11（09）：26-33-40.

[2]孫宏斌，郭慶來，潘昭光.能源互聯網：理念、架構與前沿展望[J].電力系統自動化，2015，13（19）：1-8.

[3]劉滌塵，彭思成，廖清芬，唐飛，陳煒，陳懿.面向能源互聯網的未來綜合配電系統形態展望[J].電網技術，2015，15（11）：3023-3034.

[4]薛飛，李剛.能源互聯網的網絡化能源集成探討[J].電力系統自動化，2016，13（01）：9-16.