區域能源互聯網基本架構及特點介紹

周宇昊 ，張鐘平 ，俞燕萍

（1.華電電力科學研究院，浙江 杭州 310000；2.浙江省蓄能與建筑節能技術重點實驗室，浙江 杭州 310000；3.綠城物業服務集團有限公司，浙江 杭州 310000）

區域能源互聯網基本架構及特點介紹

周宇昊1，2，張鐘平1，2，俞燕萍3

（1.華電電力科學研究院，浙江 杭州 310000；2.浙江省蓄能與建筑節能技術重點實驗室，浙江 杭州 310000；3.綠城物業服務集團有限公司，浙江 杭州 310000）

區域能源互聯網是互聯網理念向能源系統滲透或對能源系統再造的產物，它強調能源與其他系統網絡的互聯，最終可以實現對等開放、高效用能、即插即用、廣泛分布、雙向傳輸、高度智能和實時響應等目標。

區域能源；互聯網；系統技術；運營模式

隨著《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》等相關政策的頒布，進一步推動了能源結構調整和能源革命，為能源的健康增長和可持續發展提供了有效的支撐。區域能源互聯網是向能源系統滲透，追求能源供需的開放對等、即插即用、高效用能、信息對稱、雙向傳輸、實時響應、智能調控等。區域能源互聯網強調能源網絡的互聯互通和信息資源共享，在能源互聯網中配置各種能源設備和負荷設備，具有多種能源、多種類型的互聯耦合，單體控制與集群控制，智能交互和能量流動。

1 區域能源系統架構

區域綜合能源系統的特點是高效、節能、智慧、信息互通、智能結算和交易。可再生能源包含風電、分布式光伏、生物質能、水源地源熱泵、污水源熱泵等，清潔能源有燃氣分布式能源、生物質能源、儲能系統等，同時配置微網能源管理系統、大數據平臺、充電樁和終端用能負荷等。區域能源網架構如圖1所示。

在能源互聯網中，熱能是終端用戶的重要部分，電網、熱網的物理特性互補使得熱-電聯合系統的調節能力和靈活性增強[1]，熱能在存儲和利用上具有明顯優勢。大容量儲電系統的接入滿足能源供用靈活轉換要求，實現能源供需靈活、快速結算、利用高效、調度智能和管理等目標。因此，智能能源網解決多能源接入、傳輸、控制和交易等方面的困難，實現多種能源和終端負荷的靈活供需。

2 區域能源互聯網特點

區域能源互聯網具有多能互補和信息互動的特點。能源信息網包括熱網、電網和信息網。熱源為燃氣三聯供系統、燃氣鍋爐、地源熱泵、太陽能集熱系統，冷源為三聯供系統、地源熱泵和蓄冷系統，遠期可考慮接入冷水機組等設施。熱用戶為工業園、商務寫字樓和居民社區等。熱網可供工業熱負荷、生活熱負荷、采暖熱負荷和空調熱負荷，具體負荷需求如表1所示。

圖1 區域能源網架構

表1 負荷需求

在能源互聯網中配置各種能源設備和負荷設備，具有多種能源、多種類型的互聯耦合，單體控制與集群控制，智能交互和能量流動，通過網-源-荷的信息互動和交互，實現多種能源形式的優化高效梯級利用[2]。用戶可以實現即插即用、能源信息的雙向互動、系統自由配置，在多種能源的相互滲透下形成全新的能源系統，同時，它具有智能交易和結算模式，正準備發展為新的商業模式。區域互聯網是通過多種通信方式和靈活的運行模式，多種能源與信息通信技術的深度融合，實現能源開放互動和共享互聯，以提升整個能源系統的智能化技術。能源互聯網為能源的售能管理、能源互通和梯級利用提供了通道，大幅度提高了能源的綜合利用率[5]。

3 關鍵技術及模式

3.1 智能化能源網管理技術

區域能源智能監測管理系統，在光伏發電、燃氣網絡、冷熱負荷網、用電網絡、儲能系統、供電網、冰蓄冷供能系統、分布式電源系統、充電樁系統等能源系統范圍內，運用RS485和WIFI、IEC61850、以太網TCP/IP等通信技術，通過采集運行狀態、數據和信息，完成能源管理與結算。同時，與大容量儲能系統、清潔能源和可再生能源發電靈活接入，最終實現能源供需和交互的靈活性。

區域能源監測系統如圖2所示。區域能源智能管理系統通過不同發電系統和負荷的數據統計、分析、計算，實時計算發電、用電、購電等指標，實現對可再生能源效率、區域電能質量、實時收入、累計負荷特性、節能效益的分析和統計，并提供節能和優化運行策略。

圖2 區域能源監測系統總覽

3.2 區域能源市場交易體系技術

能源公司的主要業務包括系統運行、生產管理和交易、能源管理等。能源公司與電網公司的交易是通過智能表計終端設備和需求側響應功能來計量和產生，通過能量交易平臺完成，并且可以根據外部條件調整交易平臺結算系統。系統運行業務直接關系著能源公司的安全生產，負責能源公司系統運行的監控、調度、故障處理和操作票的生成等工作。系統運行業務、生產管理業務與交易業務之間進行相關數據的交換，以確保能源公司的安全生產以及生產管理部門的高效運行和正常交易。建設多種能量、能源貨幣、能源套餐、能源服務、新能源配額等多元交易計算體系，對園區現有的外部條件（電價和氣價）進行綜合評估和分析，研發不同邊界條件、不同運行方式、需求側響應的電價，開發可變電價和交易模式下不同模式的售能平臺。能源交易系統如圖3所示。

圖3 能源交易系統

3.3 能源系統＋的運營創新模式

能源系統＋的運營創新模式是指多能互補＋純電動車模式，即充分利用車棚光伏等可再生能源資源，提供電動汽車交易計算、充放電、日常維護等業務，并通過汽車連接電網的V2G技術，將電動汽車與分布式能源靈活連接，實現電動汽車與新能源的協同優化運行。通過即插即用、智能調控、用戶自定和智能管理，使充電汽車成為能源互聯網中的重要組成部分。能源微網運營模式如圖4所示。

圖4 能源微網運營模式

3.4 數據服務與應用技術

基于區域能源網和多能互補能源大數據技術，發揮能源大數據技術在能源監管中的推動作用，實現對能源互聯網的能源監管和運營模式的創新。典型能源數據獲取和處理方式如圖5所示。

區域能源互聯網包含能源輸出、能源傳輸、消費結算和調控一體化服務，鼓勵能源綜合供應商、服務企業、能源投資方建設能源互聯網大數據運營平臺，為能源的供需提供信息共享、系統評估、便捷結算和智能分析等專業化技術服務。基于能源大數據控制技術、預測技術和管理技術，實現對能源設備靈活調節、故障分析、智能結算和狀態檢修等。

圖5 典型能源數據獲取和處理方式

3.5 能源商業模式

3.5.1 商業模式之促進用戶節能增效

能效管理平臺可以采用基于合同能源管理，設計個性化的節能解決方案，對不同用能形態的用戶用能狀態進行全系統評估，使能源系統對用戶用能行為更加友好，實現負荷終端的管理節能與技術節能，降低終端用能成本。

3.5.2 商業模式之提高資產使用效率

要想提高資產的使用效率，可積極向周邊商業及其他用戶推廣，以提高能源站冷熱電負荷率，增加能源站收益。在開展實際工作時，能源網絡的生產設備與管網資源，供給側與需求側的無縫連接，構建相互耦合、相互協調、智能互動的綜合能源供應平臺，面向用戶提供可量化、可調節、可管理的能源服務，可以在一定程度上提高終端能源系統的綜合效率。而其所采取的商業模式是指，向用戶提供多種能源互補搭配，個性化定制“能源套餐”。

在能源交易平臺上，未來各類用戶可根據需求提前“定制”冷熱電需求，并可直接通過交易平臺或微信、支付寶等第三方支付軟件支付。

3.5.3 商業模式之提高系統運行效率

分析用戶的消費和用能習慣，不斷利用用戶的需求響應等各種資源，并利用先進的信息通信技術和管理系統，實現對儲電系統、燃氣分布式電源、可再生能源、終端負荷和電動汽車等資源的互補和協調控制，從而打造能量市場、負荷市場和第三方輔助市場，最終實現互聯網時代“零邊際，零距離”的發展理念。

4 結束語

區域能源互聯網是能源革命和時代發展的新產物，其目的是提升能源系統的終端能效和智能化水平，滿足不同時代的人對于能源的不同需求和追求，實現社會能源的智能化供需，最終達到能源系統智能供需、智慧用能、高效利用、信息互聯和靈活交易等目的。

［1］嚴太山，程浩忠，曾平良，等.能源互聯網體系架構及關鍵技術［J］.電網技術，2016，40（1）：103-113.

［2］楊方，白翠粉，張義斌.能源互聯網的價值與實現架構研究［J］.中國電機工程學報，2015，35（14）：3495-3502.

［3］孫秋野，滕菲，張化光，等.能源互聯網動態協調優化控制體系構建［J］.中國電機工程學報，2015，35（14）：3667-3677.

［4］楊健，任洪波，班銀銀，等.分布式能源互聯網結構描述及集成建模研究［J］.應用能源技術，2015（9）：43-44.

［5］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，2015，39（19）：1-5.

F426；TK01

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.01.054

2095－6835（2018）01－0054－03

周宇昊（1983—），男，浙江義烏人，研究生，高級工程師，主要從事分布式能源研究。

〔編輯：白潔〕