本文是田世明、欒文鵬、張東霞、梁才浩、孫耀杰所寫文章《能源互聯(lián)網(wǎng)技術形態(tài)與關鍵技術》的部分，原載于中國電機工程學報，根據(jù)微信格式有所調整。
能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術是包括新能源發(fā)電技術、大容量遠距離輸電技術、先進電力電子技術、先進儲能技術、先進信息技術、需求響應技術、微能源網(wǎng)技術，也包括關鍵裝備技術和標準化技術。其中先進電力電子技術、先進信息技術是關鍵技術中的共性技術。
新能源發(fā)電技術
能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術是指可再生能源的生產(chǎn)、轉換、輸送、利用、服務環(huán)節(jié)中的核心技術，包括新能源發(fā)電技術、大容量遠距離輸電技術、先進電力電子技術、先進儲能技術、先進信息技術、需求響應技術、微能源網(wǎng)技術，也包括關鍵裝備技術和標準化技術。其中先進電力電子技術、先進信息技術是關鍵技術中的共性技術。
新能源不僅包括風能、太陽能和生物質能等傳統(tǒng)可再生能源，還包括頁巖氣和小堆核電等新型能源或資源。新能源發(fā)電技術包括各種高效發(fā)電技術、運行控制技術、能量轉換技術等。
在新能源發(fā)電技術方面，研究規(guī)模光伏發(fā)電技術和太陽能集熱發(fā)電技術、變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)化開發(fā)，微型燃氣輪機分布式電源技術，以及燃料電池功率調節(jié)技術、諧波抑制技術、高精度新能源發(fā)電預測技術、新能源電力系統(tǒng)保護技術；研究動力與能源轉換設備、資源深度利用技術、智能控制與群控優(yōu)化技術和綜合優(yōu)化技術。
大容量遠距離輸電技術
大容量遠距離輸電是我國及世界能源革命的基礎技術，是解決大型能源基地可再生能源發(fā)電外送的支撐手段。我國可以發(fā)展建設以特高壓骨干網(wǎng)為基礎，利用高壓直流互聯(lián)可再生能源基地，實現(xiàn)覆蓋全國范圍的交直流混合超級電網(wǎng)，提高我國供電的靈活性、互補性、安全性與可靠性。大容量遠距離輸電技術包括：靈活可控的多端直流輸電技術、柔性直流輸電技術、直流電網(wǎng)技術、海底電纜技術、運行控制技術等。直流電網(wǎng)技術是解決我國能源資源分布不均帶來的電能大容量遠距離傳輸問題、大規(guī)模陸上及海上新能源消納及廣域并網(wǎng)問題、以及區(qū)域交流電網(wǎng)互聯(lián)帶來的安全穩(wěn)定運行問題有效的技術手段之一。
先進電力電子技術
先進電力電子技術包括高電壓、大容量或小容量、低損耗電力電子器件技術、控制技術及新型裝備技術。以SiC、GaN為代表的寬禁帶半導體材料的發(fā)現(xiàn)，使得人類為取得反向截止電壓超過20kV的限度成為可能。新型半導體材料制成的新器件(如SiC功率器件)，與Si半導體器件相比，具有開關損耗低、耐高溫、反向截止電壓高的特點，在未來的輸電和配電系統(tǒng)中有可能成為新一代高電壓、低損耗、大功率電力電子裝置的主要組成器件。
在控制策略方面，由于數(shù)字信號處理器性能的升級，使得系統(tǒng)控制策略靈活多樣。多種非傳統(tǒng)控制策略，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、預測控制等控制技術，可以適應電網(wǎng)暫態(tài)過程的復雜控制策略，一系列軟開關控制方法、系統(tǒng)級并聯(lián)控制方法，重復控制，故障檢測等復雜算法被整合在DSP內實現(xiàn)，極大地增強了新型電力電子設備的靈活性與系統(tǒng)的可靠性。
先進儲能技術
先進儲能技術包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電池儲能、超導儲能、超級電容器儲能、冰蓄冷熱、氫存儲、P2G等儲能技術；從物理形態(tài)上講，包括可用于大電網(wǎng)調峰、調頻輔助服務的儲能裝備，也包括用于家庭、樓宇、園區(qū)級的儲能模塊。風電、光伏等可再生能源發(fā)電設備的輸出功率會隨環(huán)境因素變化，儲能裝置可以及時地進行能量的儲存和釋放，保證供電的持續(xù)性和可靠性。超導儲能和超級電容儲能系統(tǒng)能有效改善風電輸出功率及系統(tǒng)的頻率波動；通過對飛輪儲能系統(tǒng)的充放電控制，實現(xiàn)平滑風電輸出功率、參與電網(wǎng)頻率控制的雙重目標；壓縮空氣儲能是一項能夠實現(xiàn)大規(guī)模和長時間電能存儲的儲能技術之一。儲能技術及新型節(jié)能材料在電力系統(tǒng)中的廣泛應用將在發(fā)、輸、配、用電的各個環(huán)節(jié)給傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來根本性的影響，是電工技術研發(fā)的重點方向。
先進信息技術
先進信息技術由智能感知、云計算和大數(shù)據(jù)分析技術等構成，代表能源領域信息技術的發(fā)展方向。能源互聯(lián)網(wǎng)開放平臺是利用云計算和大數(shù)據(jù)分析技術構建的開放式管理及服務軟件平臺，實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、管理、分析及互動服務功能，支持電能交易、新能源配額交易、分布式電源及電動汽車充電設施監(jiān)測與運維、節(jié)能服務、互動用電、需求響應等多種新型業(yè)務。
1）智能感知技術。
智能感知技術包括數(shù)據(jù)感知、采集、傳輸、處理、服務等技術。智能傳感器獲取能源互聯(lián)網(wǎng)中輸配電網(wǎng)、電氣化交通網(wǎng)、信息通信網(wǎng)、天然氣網(wǎng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)及用戶側各類聯(lián)網(wǎng)用能設備、分布式電源及微電網(wǎng)的運行狀態(tài)參數(shù)，傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過處理、聚集、分析并提供改進的控制策略。IEC61850、IEEE1888等標準可作為數(shù)據(jù)采集、傳輸標準的參考借鑒。利用基于IPV6的開放式多服務網(wǎng)絡體系，支持端到端的業(yè)務，實現(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間的互動，而且可實現(xiàn)各種智能設備的即插即用，除了智能電能表以外，還支持其他各種非電表設備的無縫接入。
2）云計算技術。
云計算(cloudcomputing)是一種能夠通過網(wǎng)絡隨時隨地、按需方式、便捷地獲取計算資源(包括網(wǎng)絡、服務器、存儲、應用和服務等)并提高其可用性的模式，實現(xiàn)隨時、隨地、隨身的高性能計算[46-47]。互聯(lián)網(wǎng)營銷技術包括實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)營銷的電子商務平臺技術和相應的營銷模式；能源互聯(lián)網(wǎng)將支持B2B(businesstobusiness)、B2C(businesstoconsumer)、C2C(customertoconsumer)等，利用互聯(lián)網(wǎng)強大的互聯(lián)互通能力，支持發(fā)電商(含分布式電源與微網(wǎng)經(jīng)營者)、網(wǎng)絡運營商、用戶、批發(fā)或零售型售電公司等多種市場主體任何時間、任何地點的交易活動。
3）大數(shù)據(jù)分析技術。
大數(shù)據(jù)是指無法在一定時間內用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具對其內容進行提取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。能源互聯(lián)網(wǎng)中管網(wǎng)安全監(jiān)控、經(jīng)濟運行、能源交易和用戶電能計量、燃氣計量及分布式電源、電動汽車等新型負荷數(shù)據(jù)的接入，其數(shù)據(jù)量將較智能電能表數(shù)據(jù)量大得多。從大數(shù)據(jù)的處理過程來看，大數(shù)據(jù)關鍵技術包括：大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)預處理、大數(shù)據(jù)存儲及管理、大數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)展現(xiàn)和應用(大數(shù)據(jù)檢索、大數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)應用、大數(shù)據(jù)安全等。
需求響應技術
需求響應是指用戶對電價或其他激勵做出響應改變用電方式。通過實施需求響應，既可減少短時間內的負荷需求，也能調整未來一定時間內的負荷實現(xiàn)移峰填谷。這種技術除需要相應的技術支撐外，還需要制定相應的電價政策和市場機制。一般來說，需要建立需求響應系統(tǒng)，包括主站系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡、智能終端，依照開放互聯(lián)協(xié)議，實現(xiàn)電價激勵信號、用戶選擇及執(zhí)行信息等雙向交互，達到用戶負荷自主可控的目的。在能源互聯(lián)網(wǎng)中，多種用戶側需求響應資源的優(yōu)化調度將提高能源綜合利用效率。
微能源網(wǎng)技術
微能源網(wǎng)是指一個城鄉(xiāng)社區(qū)或園區(qū)、工廠、學校等可與公共能源網(wǎng)絡連接，又可獨立運行的微型能源網(wǎng)絡。微能源網(wǎng)實現(xiàn)園區(qū)內工業(yè)、商業(yè)、居民用戶主要或全部使用可再生清潔能源發(fā)電，靈活便利的充電設施，太陽能、生物質發(fā)電或氫能等可再生能源通過能源路由器接入微能源網(wǎng)。各種可再生能源發(fā)電可由個人、企業(yè)以多種方式建設、運營，當然，節(jié)能服務方式建設、運維微能源網(wǎng)應是可重點探索的方式，微能源網(wǎng)主體實現(xiàn)了用電、發(fā)電、售電等業(yè)務的融合。微能源網(wǎng)將可能為綠色城鎮(zhèn)化和美麗鄉(xiāng)村建設樹立典范。
微能源網(wǎng)主要技術包括多能源協(xié)調規(guī)劃、多能源轉換、優(yōu)化協(xié)調控制與管理、分布式發(fā)電預測等技術。
標準化技術
能源互聯(lián)網(wǎng)標準體系可由規(guī)劃設計、建設運行、運維管理、交易服務等標準構成。能源互聯(lián)網(wǎng)需要首先構建標準體系，分步驟推進標準體系建設。能源互聯(lián)網(wǎng)涉及眾多設備、系統(tǒng)和接口，第一位的是能源互聯(lián)網(wǎng)開放平臺標準，包括接口標準。
能源互聯(lián)網(wǎng)在多環(huán)節(jié)涉及多種能源的轉換、交易、服務及多元市場主體，相應的技術標準規(guī)范、能源貿易法規(guī)，須配套跟進，確保能源互聯(lián)網(wǎng)正常運行。
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