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【观点】智能电网与能源网如何融合？ 发布时间：2016-06-03 来源：电力系统自动化
1.研究背景
新能源开发技术的日臻成熟、电力市场改革的契机、“互联网+”技术的推动，催生了智能电网与其它能源网（主要是指除电网外的其他能源传输网络，如天然气网、供冷/热网、氢能源网等，以下简称“能源网”）的深度融合。其将综合物理融合和信息融合的优势，进一步提高能源系统的经济性与安全性，促进能源利用结构优化。
2011年，JeremyRifkin用“ 能源互联网 （EnergyInternet）”一词阐述了第三次工业革命中，以新能源技术和信息技术深入结合为特征的、一种新的能源利用体系，但目前学术界对能源互联网的概念仍争议较大；国家电网提出了建立以特高压电网为骨干网架、清洁能源为先导的“全球能源互联网”；薛禹胜院士阐述了基于能量流的多种能源网络和基于信息流的互联网之间的异同，提出了“综合能源网”。中国在十二五期间则提出了发展“智能能源网”，并将其作为新一轮提高能源利用效率的平台。2016年2月，中国正式发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，希望通过互联网技术推进能源生产与消费模式变革、促进节能减排。“能源互联网”、“全球能源互联网”、“综合能源网”、“智能能源网”、“互联网+智慧能源”等概念的提出，实质是在推动智能电网与能源网深度融合，以不同角度对上述概念的理解都可能成为智能电网与能源网融合的模式之一。
因此，本文从不同行业力量博弈的角度出发，提出智能电网与能源网融合的三种典型模式。阐述了其形态特征，并从融合模式的形成约束以及应用场景两个维度对不同融合模式进行深入探讨。
2.智能电网与能源网的融合模式
如图1所示，本文认为，智能电网与能源网融合涉及三个网络，即智能电网、能源网及互联网。同时三个网络主体也分别代表相关行业的力量，即 电力行业 、其他能源行业、互联网行业。未来智能电网与能源网的融合，将取决于不同行业力量之间的博弈结果，融合模式应存在从不同行业的视角（即图1中A、B、C三个视角）看待而形成的三种模式，分别称之为“智能电网2.0”、“互联能源网”及“互联网+能源网”。
图1智能电网、能源网和互联网融合关系图
视角A下，电力行业在同其它行业的博弈结果中占优势地位，以智能电网为主体进行了三者的融合，是智能电网的进一步升级，将其称为智能电网2.0。
物理形态特征上，智能电网2.0这种融合网络的物理形态特征首先是电网中心论，能源利用体系特征为：微观上，以适应区域内大规模DG接入、实现区域能源自治为目标，建设多个微电网单元，规模可以是智能家居、智能楼宇、智能产业园区等；宏观上，以（特）高压交流/直流大电网为主干网架，实现远离负荷中心的集中式光伏/风能等电能生产基地、不同区域电网之间的互联，促进能源资源互补。其中的趋势是，可再生能源将逐步替代传统化石能源成为能源生产主导，并转化为电能进行传输；能源消费终端也将被电能所替代，利用电制冷/热、电磁炉等电器替代对传统燃料的需求；电气化交通系统通过充电桩/站、蓄电池等充/放电装置与智能电网形成交互，逐渐摆脱对化石燃油的依赖。
信息形态特征上，智能电网2.0仍以电力专用通信网络为主，但引入了大数据、云计算等互联网技术。其将通过遍及全网的量测体系和强大的通信计算能力，使得以智能电网为主要呈现主体的融合网络更具有弹性，进而更加安全经济高效运行。微电网单元能量流的控制主体为微电网单元调度运营商，其主要职能为：充分调动微电网单元内部的控制手段，如DG、储能、可控负荷等，实现微电网的功率平衡、安稳控制、优化运行。而用户则通过智能电表与微电网单元调度运营商进行电费结算。在与外部大电网交互上，微电网单元被视为一个整体，能量流的控制与电量结算信息将由上级下达至各微电网单元调度运营商并由其进一步实现微电网与上级电网的协调控制。
同智能电网的基本属性相比，智能电网2.0的突出特征在于：①不限制电网DG接入比例，同时利用储能、可控负荷等手段，使负荷可以随发电出力的大小进行智能调节，以适应电网DG高渗透；②大数据、云计算等技术广泛应用，利用其挖掘系统潜在模态与规律，并以更高计算速度满足系统在线实时分析与控制的需求。智能电网2.0框架如图2所示。
图2智能电网2.0框架示意图
2.2视角B：互联能源网
视角B下，除电力行业外的其他能源行业在博弈过程中逐渐显露优势，融合网络中智能电网、能源网同为平等主体，将其称为互联能源网。
物理形态特征上，互联能源网强调智能电网与能源网并存，其中最重要的思想在于“去中心化”，即智能电网与能源网的统一存在无需以何种网（如智能电网）为主导。互联能源网下，电、热、冷、气等各式能源将通过各类能源转换器实现物理上的连接与交互，并不都经过电网。在DG高度渗透的未来，还可直接由DG转化成用户所需的各种能源，智能电网的统治力被削弱。
互联能源网以微网单元建设为主要特征。所述的微网，是指根据用户对各种能源的需求而构建的多能源耦合系统（包括电、热、冷、气等能源），可孤立运行，亦可与外部跨区域主干网并网运行。智能电网2.0与互联能源网的能源利用体系对比如表1。
信息融合特征上，与智能电网2.0类似，均以专用网为主，但智能电网、能源网之间的专用网可以是共用的。同时引入了大数据、云计算等互联网技术，利用其所提供的计算资源及计算平台，对不同形式的能源资源进行综合管理和供需平衡调度，比如互为调峰和储能，为能源系统提供安全保障，并提高能源综合利用效率。而微网单元能量流的控制主体则为微网单元调度运营商，功能与微电网单元调度运营商类似，只是其所管理的网络物理形态不同。综合物理融合和信息融合特征，互联能源网的融合网络形态如图3所示。
图3互联能源网框架示意图
