能源互联网的概述及储能的发展机遇

一、能源互联网的概念及组成

1. 能源互联网的概念
　　美国著名学者杰里米•里夫金在其著作《第三次工业革命》中，首次提出了能源互联网 (Internet of Energy)的愿景，可再生能源、分布式发电、氢能及其他存储技术、能源的互联共享以及电气化交通是愿景中提出的五个主要部分。
　　里夫金提出愿景后，多个国家的研宄机构开始从事能源互联网方面的研宄，但截止到目前，能源互联网的具体定义仍不明晰。本文将结合里夫金的愿景，以及多个研宄机构的研宄结果，将能源互联网定义为：
　　以电力网络为基础，以可再生能源为主要能源利用形式，电力网络与气、热、交通等网络密切耦合，各网络与网络通信技术紧密融合，含有大量分布式元件、信息组件、储能设备的，可实现能量和信息双向流动的复杂多网流、共享网络。
2. 能源互联网的组成
　　从组成部门来看，能源互联网由电力系统、交通系统、天然气系统组成的能源网络与信息网络紧密耦合而成;
　　• 电力系统是能源互联网的核心，大量分布式单元存在，可再生能源是最主要的一次能源，电网结构“扁平化”;
　　• 交通系统、天然气系统以电力系统为能源转换枢纽，包含于能源互联网之中;
　　• 信息网络是能源互联网的神经系统，保障能源互联网安全、有效运行。
3. 能源互联网与智能电网的区别
　　关于智能电网，有多种定义，例如，美国能源部将智能电网定义为“一种自愈型、消费者可积极参与、可抵御攻击和自然灾害的电网。该电网能够使资产的使用和运行效率最优化， 能够为数字经济提供高质量电能，能够容纳各种发电形式以及储能设备，允许引入新技术、新服务以及新的市场模式”;欧洲智能电网技术平台对智能电网的理解为“一种可以将发电厂和消费者智能结合起来的电力网络，从而髙效的提供持续的、经济的、安全的电能”。
　　从以上定义可以看出，能源互联网与智能电网在自愈、消费者积极参与、整个系统的运 行效率最优化、允许引入多种发电形式以及储能等新技术/新服务/新的市场模式等方面存在很多相似之处，但能源互联网与智能电网又存在较大的区别，主要表现在：
　　• 智能电网只涉及电力系统，能源互联网不仅包含电力系统，还涵盖了交通系统、天然气系统、供热系统等多个能源系统;
　　• 智能电网中，能源的传输与利用形式为电能，能源互联网中，能源可以以电能、热能、化学能多种形式传输，能源可以在多种形式的能源形式间转化、使用;
　　• 相比于智能电网，可再生能源将是能源互联网中最主要的一次能源利用形式;
　　• 分布式能源在能源互联网中将广泛存在，除了智能电网中强调的本地消纳外，在广域内互联共享将重点体现;
　　• 能源互联网中，能源用户将具备能源消费、能源生产的双重身份;
　　• 智能电网主要依靠传统的工业控制系统进行整个电力系统的管理、协调运行，而能源互联网，将依靠互联网技术，实现能源生产、消费的分析、协调、管理，互联网等开放式信息网络将发挥更大作用。
　　因此，从某种意义上豫，智能电网位于目前的传统电网和能源互联网之间，能源互联网 是智能电网的进一步发展。

二、能源互联网的研宄现状

　　目前，美国、德国、瑞士、日本等多个国家己经开始进行能源互联网方面的研发，渉及 网络构架、关键技术设备、示范试点项目等多个方面，但与里夫金提出的愿景相比,目前的研宄主要集中在信息和通信技术与电网的融合，例如如何利用信息和通信技术提高电力系统使用效率以及提高可再生能源的利用率等，多网融合目前还不是研宄重点。
　　在信息和通信技术与电网融合方面，各国的研究也各有侧重点，例如：
　　• 美国的FREEDM研究项目，从配电网分布式供能的角度提出了能源互联网的概念。 借鉴互联网开放对等的理念和体系架构,主要研发融合信息和通信系统的分布式能源结构，实现能源的供给平衡;
　　• 德国E-Energy计划从信息和通信技术优化电力系统运行的角度，提出了能源互联网的概念。借助互联网收集能源信息，指导能源网络的运行调度，优化源发输配用的各个环节，信息网络本质为能源网络的支持决策网络;
　　• 瑞士未来能源网络远景项目与能源互联，与里夫金提出的多网融合概念最为接近，侧重于不同能源形式的融合，最终实现电能、热能、化学能联合输送和使用;
　　• 日本着重于发展数字电网体制，形成互联网技术和能源网络深度融合、结待上难以区分能源网络和信息网络的个性能源互联网。通过数字电网路由器的研发，实现能源和信息的双向通信，统筹管理发电设备及用电设备，实现能量调配，最大限度利用可再生能源;
　　• 中国的能源互联网研宄还处于起步阶段，目前概念逐渐被各方接受，未来有可能在 /分布式能源、微网、需求侧管理、合同能源管理、基于数据的服务等方面实现能源 %与互联网的初步融合。

三、能源互联网发展前景及储能的机遇

　　能源互联网的发展，一方面与信息和通信技术、互联网技术的发展和普及等密切相关， 另一方面，灵活开放的市场环境也是能源互联网未来能得到发展的关键因素之一。本部分内容将在技术可行性以外，从中国当前的电力市场化改革的大背景出发，探讨能源互联网的发展潜力以及储能面临的机遇。
1、电力体制改革分析
　　2015年3月开始，中国相继出台多个文件，沉寂多年的电力体制改革再次启动，中国电力行业将在发电、售电、用电等多个环节进行改革，这些文件如表所示。
　　表:最新电力市场化改革政策

　　这些政策为我们勾勒出了较为清晰的电力改革蓝图，未来以下方面的改革，将会对我国电力市场的运营产生深远的影响：
　　• 输配电价单独核定，电网运营模式变革;
　　• 电价形成机制变革，市场化交易机制形成;
　　• 发、售电侧竞争加强，多元化售电主体形成;
　　• 电力辅助服务价值体现，电力辅助服务市场开启;
　　• 需求侧管理重要性体现，多种性质的电力服务商形成;
　　• 化石能源逐步向可再生能源转变，分布式电源市场开启。
2、能源互联网发展前景
　　尽管能源互联网在这次电改中并没有被提及，但能源互联网目前已经成为中国能源界的热点话题。2015年4月17日,国家能源局首次召开互联网工作会议，研宄制定国家能源互联网行动计划，计划将着重在分布式能源、微网、需求侧管理、合同能源管理、基于数据的服务等商业模式上，这些都与电改的很多方面不谋而合：
　　• 可再生能源、分布式能源为能源互联网发展提供基础条件;
　　• 售电侧改革为能源互联网的发展培育广阔的市场空间;
　　•用户侧能源消费革命，是能源互联网的重要元素。
　　随着电力改革的不断深入，我国能源市场将为能源互联网的发展创造越来越多的发展条件，同时，互联网与能源市场的不断融合，也将进一步促进能源生产和消费革命，能源互联网在我国具有非常广阔的发展空间。3.储能在能源互联网中的发展机遇。
　　储能是能源互联网中的重要组成部分，直接关系着能源互联网是否能实现。
　　(1)储能是可再生能源大比例使用的关键支撑技术
　　能源互联网中可再生能源将成为最主要的一次能源，储能可治可再生能源的接入和和用 提供平滑输出削峰填谷等服务，是将间歇式能源转变为友好电源的关键支撑技术。另外，随着氢能存储技术等大规模储能技术的发展，使用储能技术存储富裕的可再生能源，将促进风能等可再生能源的最大程度的利用。
　　(2)储能是实现分布式能源、微电网广泛应用的基础
　　未来的能源互联网中，分布式能源、小型可再生能源发电系统等将广泛存在，可再生能 源的就地采集、就地使用，除了依靠电网平衡外，更重要的是实现本地的平衡稳定。储能系统可为分布式发电及微网系统提供调频、调压、稳定输出、能源备用等服务，实现局域电网能源生产与消费平衡，是分布式能源、微电网广泛应用的基础。
　　(3)储能打破了电力系统发输配用必须实时平衡的瓶颈，是能源实现互联共享的前提
储能的出现，打破了电力系统发输配用必须实时平衡的瓶颈，大大提髙了电力系统的灵活性。另外，如同互联网中的信息资源通过存储设施的存储，从而被需要使用的用户随时访问使用一样，分布式能源必须通过存储，才能实现能源互联共享，方便的被需要的联网用户实时取用。
　　(4)储能是多网融合的连接纽带
　　里夫金提出的多网融合能否最终实现，也由储能所决定。电气化交通，储能和电动汽车 共同作用，与电网相连;储氢技术的发展将天然气系统、供热系统与电网相连等。储能作为关键连接点，将电力系统与各个系统连接，是多网融合的连接纽带。
　　储能将在能源苴联网的各个环节上发挥重要的作用，随着能源互联网研究的逐渐推进， 其应用的价值将不断体现，应用的范围也将不断扩张,是能源互联网中极具发展前景的技术。

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