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能源互联网的“热响应”与“冷思考”_澳门威尼斯app下载

发布时间:2020-11-19 20:53:01来源:澳门威尼斯app下载-首页编辑:澳门威尼斯app下载-首页阅读: 当前位置:首页 > 猎奇怪事 > 手机阅读

对能源系统的优化,关系到人类社会的高质量可持续发展。能源互联网(Energyinternet,EI)作为本次能源革命的排头兵,其发展态势沦为引导我国能源转型的风向标。

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能源互联网,一方面倡导源外侧分散式可再生能源的大规模终端,专责用户外侧能源产消者,构建能源的双向流动与开源建构;另一方面,通过能源软技术突破和软机制设计,构建能源系统仅有生命周期的能效提高。最后,基于资源共享、共治、分享理念,能源互联网通过超越遍布能源系统物理层、信息层和应用层的环-网-荷-贮的各环节,以及在规划、建模、运营、优化和市场等链条中的泛在之墙,构建全局优化与多方共赢。目前,能源互联网的产业发展和科学研究还正处于较慢发展和不断完善之中,因此,本文扎根我国能源互联网发展的新态势,环绕能源互联网及其样板工程中物理层、信息层和市场层的建设内容,一方面,总结能源互联网发展的较好势头、作好能源互联网的热号召;另一方面,看清楚能源互联网发展遇上的艰难、获取能源互联网发展过程中的冷思考。

以期为能源互联网的科学研究和产业发展厘清思路、获取参照。能源互联网:以电为核心,构建冻、热、气等能源,具备三斜四纵结构特征的能源生态网络能源互联网是能源系统和互联网技术深度融合的产物,也是智能电网发展的高级形态。能源互联网包容性强劲、覆盖面广、业态多样。而当前业界对能源互联网内涵外延的演绎,多是基于自身学科或产业,不一而足。

如:1.《T/CEC01.1-2016能源互联网第1部分:总则》:能源互联网,以电能为核心,构建热、冻、燃气等能源,综合利用互联网等技术,深度融合能源系统与信息通讯系统,协商多能源的生产、传输、分配、存储、切换、消费及交易,具备高效、洗手、低碳、安全性特征的开放式的能源互联网络;2.《关于引荐互联网+智慧能源发展的指导意见(发改能源[2016]392号)》:互联网+智慧能源(全称能源互联网)是一种互联网与能源的生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,具备设备智能、多能协同、信息平面、供需集中、系统扁平、交易对外开放等主要特征;3.清华大学能源互联网创意研究院:能源互联网是以电力系统为核心与纽带,建构多种类型能源的互联网络,利用互联网思维与技术改造能源行业,构建纵向多源有序,横向源-网-荷-储协商,能源与信息高度融合的新型(生态化)能源体系。尽管上述有关能源互联网的概念阐释不一,但皆引人注目了能源互联网的三大基本要素:1.物理实体上,以电为核心,构建冻、热、气等能源,构建异质能量东流的多能有序与综合利用;2.信息物理融合上,利用互联网的系统化思维和信息化手段,构建能源系统的全景感官和数据化管控;3.应用于交易价值上,能源技术创新和机制设计可遍布系统的规划、运营、市场等环节,重塑能源系统生产关系的新生态。上述特征,可以通过能源互联网的三斜四纵概念框架展开通俗阐述,即,纵向:物理流-信息流-价值东流的三流合一;横向:源-网-荷-贮的四环协同。

堪称,通过信息物理融合和市场机制设计,能源互联网执着突破物理层、信息层和价值层藩篱的深度交互,构建三流合一;通过协同设计、统一规划和构建优化,能源互联网执着超越源-网-荷-贮各环节条块分割的壁垒,构建四环协同。能源互联网物理层:以电为核心的热号召与冷思考能源互联网为何是以电能为核心,而不是以热能(冷能)为核心沦为能源互联网实行过程中常遇上的疑惑,尤其是刚刚认识能源互联网概念,来自工程热物理与动力工程学科或供热可供燃气通风及空调工程学科,专门从事暖气、加热器的学者和技术人员常会如此提问,毕竟,笔者指出:1.以电能为核心,构建冻、热、气等能源,该阐释是一个并非具备意味著数量指标的泛指,而是侧重电、热(冻)、气在有所不同应用于情景下的灵活性构建。纵观世界能源发展史,正是一个电、热(冻)、气大大趋向融合的发展史,这正是能源互联网的物理基础综合能源系统的核心所在。通过资源共享、分享、共治,能源互联网超越物理层的桎梏,构建冷电气的实时规划、建设和运营,构建物理层源-网-荷-储全生命周期的多目标优化。

实质上,能源互联网并不是一个全新的概念,而是预示工业革命的发展以及人类对能源系统的特征市场需求逐步发展而来的。如以第一次能源危机为起点,能源互联网的发展可大体分成四个阶段:孕育出阶段(1970-1997)、概念阶段(1998-2006)、启航阶段(2007-2015)、升华阶段(2016-至今)。对应能源互联网的有所不同发展阶段,虽然有所不同能源利用技术交叉共存,但又有所注重。因此,能源互联网孕育出阶段以基于能的梯级利用的天然气冷电联可供系统为代表,概念阶段以基于能的因地制宜的分布式能源系统为代表,启航阶段以基于能的多能有序的综合能源系统为代表,升华阶段以基于能的网络互济的能源互联网为代表。

最后,能源互联网将尽量地迫近能源价格合理、能源供给充裕和能源洗手环保的目标。2.能量利用及能源特性角度,一方面,电气化对世界能源转型起着了最重要的起到,人均生活用电是社会经济发展的最重要指标,而这是由电能所具备的小惯性、不易传输、好转化成特征要求的。即相对于冻、热、气等惯性较为大的能源载体,电能的惯性小、号召慢、便于传输,且更容易转换成冻、冷等能源形态;另一方面,冻/冷的用于,可以间接通过电能的用于来分析。

如冻、热、气等能源的传输与转化成,多依赖的是泵、风机等耗电量设备或锅炉、空调、热泵等热功切换设备。进而,可以间接通过电能的损耗以及设备的性能(如泵的机械效率、锅炉热效率、空调制冷系统等)换算出有冻、热、气的消耗量。

因此能源互联网物理层的热号召有以下内涵,一方面,能源互联网以电为核心的阐释,并不意味著对于所有的能源系统都将全部交由电作为意味著核心,也并不意味著推崇电能而种族歧视热(冻)能;另一方面,不应看见,能源互联网阐释的是以电为核心,构建冻、热、气等能源的整体概念,不应是因地制宜、因时制宜的。如,我国北方严寒地区的以热为核心的区域供热系统智慧化,也是能源互联网业态的具体表现之一。首批能源互联网样板项目互联网+在智能供热系统中的应用于研究及工程样板项目,针对国内集中供热系统网源间信息孤立无援的问题,以丹东城区集中供热为对象,创建了一种网络、对外开放、分享的网源一体化集中供热系统,明确提出网源一体的经济性调控策略,可行性构建了信息分享、智慧决策与集中控制。而能源互联网定义中的冷思考应当看见,一方面,相对于电力系统,冻/热能源系统热惯性大且号召快、能源设备比较坚硬、从业人员培训不系统、运维信息化程度不低,因此,不应耐心看来冻/冷可供能系统在能源互联网研究和落地上的短板。

另一方面,电能作为二次能源,在当前我国技术经济条件下,多由煤自燃的热功发电而来,后在通过电转热(冻)技术以求消费。如此,能量切换环节多、能源损失大。因此,不应前进集中式和分布式齐头并进,大大提升可再生能源发电技术的比例,并大大优化源-荷在能量与能级上给定性,方能建构低能效的能源互联网终极形态。

能源互联网能源层-信息层:以熵为视角的热号召与冷思考近几年,能源互联网及其涉及业态在我国风起云涌,如泛能网、综合能源系统(服务)、多能流(源)系统、智慧能源、虚拟世界电厂、源-网-荷-储一体化、多能有序、风光水火储、新一代电力系统、冷电联可供、微能源网、总能系统、微电网、分布式能源、能源产消者、区块链能源、自能源、智能电网、能源互联平台、市场需求外侧号召等等。2019年,国家电网公司也明确提出了以坚毅智能电网和绿在电力物联网为抓手,打造出枢纽型、平台型和分享型的世界一流能源互联网企业的愿景。

一下子,绿在电力物联网热漫延在整个能源界,也造就了对(能量)信息物理融合系统概念的热议。同时,国网公司涉及专家和业界也得出了能源互联网=坚毅智能电网+绿在电力物联网的范式框架。

那么,就能源系统而言,能量信息物理系统和能源互联网的差异在哪?笔者中举从熵的角度给与说明。如图1右图,从熵的看作(熵,热力学中密切相关物质状态的参量之一,其物理意义,是体系恐慌程度的度量),一方面,坚毅智能电网牵涉到的能的切换、传输及储存,都会不存在着内外部的能量不可逆损失,是一个能量价值大大丑化的热力学熵减过程;另一方面,要建构物理信息融合的绿在电力物联网,目的特别强调,在能源的用于、互相交换过程中,不会产生大量简单的信息,而这些新的简单的信息经过数据挖掘后,能用以指导能量东流的重构与优化,可以看作是一个减少价值的负熵过程。图1从熵的看作能源互联网及国网的三型两网尽管对信息熵和热力学熵,目前尚能无法具备共识的权重和方法展开分析、统一,但对信息物理融合系统,可看作是在利用绿在电力物联网的信息流负熵理念和技术,去更进一步减少坚毅智能电网中的热力学熵减,使其熵减过程尽量减缓,甚至执着能量系统熵的增长速度相似到零。

因此可以指出,绿在电力物理网,就是要构建有所不同综合能源系统内外部能源信息的联通和分享,以有效地承托能量的供需对话与有序配备;并且信息流将跨越于能源互联网的全生命周期,还包括其规划、设计、建设、运营、监控、确保、资产管理和资产评估与交易,等等。具体来说,必须将没相连的设备、客户都连接起来,没全线贯通的业务都全线贯通一起,没分享的数据都即时分享出来,构成跨专业数据的分享共用生态,将过去没用好的数据价值都挖出出来。因此,能源互联网信息层的热号召,即,要看见坚毅智能电网和绿在电力物联网的互补性。

除了物理层基于能的梯级利用、能的因地制宜、能的多能有序和能的网络互济等技术构建综合能源系统熵减的减少外,利用信息层云大物后移智技术,建构源-网-荷-储全链条交互的绿在电力物联网甚至绿在能源物联网,将是现阶段及未来能源互联网熵减降速的关键一环。而能源互联网信息层的冷思考,即看见能源互联网与信息物理融合系统的统一性。能源互联网可看做是坚毅智能电网与绿在电力物联网的初版,而能源界的信息物理融合系统,则可解读为坚毅智能电网与绿在电力物联网的空集。

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同时,当信息物理融合系统的能量东流与信息流构建高度融合且物理空间边界不断扩大,在特定的能源系统时空尺度下,信息物理融合系统或与能源互联网发散到统一,即构成不具备自我新陈代谢的能源生态。能源物联网应用层:技术与机制的热号召与冷思考2016起,国家发改委、国家能源局等部门,相继批准后了4批增量配电网项目、首批23个多能有序构建优化样板工程、28个新能源微电网样板项目、首批55个互联网+智慧能源(能源互联网)样板项目,遍布全国31个省、直辖市和自治区,标志着能源互联网已转入先行先试的发展阶段。其中,作为撬动新一轮能源革命的最重要支点,首批55个互联网+智慧能源(能源互联网)样板项目引发了全社会的普遍注目。

2019年3月,我国《国家能源互联网发展白皮书2018》公布,从国家层面系统建构了我国能源互联网发展的指标体系,辨别了能源互联网的产业生态现状。2019年6月,由央企集团(公司)联合的首批能源互联网样板项目也通过竣工验收。整体来看,首批落地的能源互联网样板项目,在关键技术与市场机制、综合能源服务与大众参予等方面积极开展了探索性工作,有力推展了能源互联网新技术、新模式和新的业态的发展,这些,都是对能源互联网应用层热号召的大力反映。

关键设备及系统方面:反对能源消费革命城市园区双级互联网+智慧能源样板项目,启动的多端交直流混合柔性配网网络工程,通过使用世界仅次于容量10千伏等级中压柔直换流阀、首创应用于三端口直流断路器、世界仅次于容量10千伏三端口直流变压器,构建了供电区域网络互济,增进分布式可再生能源的友好关系终端,提高电网资源用于效率和电能质量,如图4右图;互联网+在智能供热系统中的应用于研究及工程样板项目,研发了新型凝放腹供热技术、一站一优化曲线智能调节技术,并与热电联产、吸收式热泵、电蓄热技术耦合,构成源-网-荷一体化集中于智慧供热系统。关键机制及策略方面:大规模源网荷友好关系对话系统样板工程,基于互联网+市场化模式的源网荷储运营机制,构建了非工业柔性负荷调控、工业刚性负荷调控以及主动市场需求号召的终端。

并通过市场需求外侧号召激励机制,建构了可中断负荷商业化运营机制,大力引领电力市场主体积极参与产业链上下游的对话;基于电力大数据的能源公共服务建设与应用于工程样板项目,通过对外开放服务的方式为政府和社会各方获取基于电力大数据的价值信息,构建将电网数据转化成为社会公共价值的新模式,构建了电网基础数据资源的统合。同时,首批能源互联网样板项目的先行先试,促成了一批综合能源服务新的业态的经常出现,超越了项目分担单位、地方政府、通信运营商、供能企业、用能客户、汽车公司、市政企业等有所不同业态之间的壁垒,探寻了资源共享、分享、共治、共赢的理念、方式及模式。如:电网、电信网、广电网、互联网的四网融合;通信塔、电缆塔的多塔合一;变压车站、储能车站、数据中心的多站合一;路灯、监控、交通、广播的多杆合一;水、电、气、冷的多表格合一;能源互联网的微地下通道能源互联网插座;基站下人储能模式;除役电池梯次利用等等。

再行如,基于面向特大城市电网能源互联网样板项目研发出有的智慧路灯,集灯光、监控、信息公布(广播与道路指示牌)、充电桩(手机电池与电动车电池)、微基站、井盖防水等十多种功能于一体,统合后的道路杆件,由原本的52杆削减至35杆;清华大学能源互联网创意研究院研发的基于能源互联网插座的精细化用电管理模式及平台,以能源的绿在地下通道插座为抓手,将用电服务、计量和管理等功能沉降到能源系统最广泛的最底层插座,并使用物联网手段与大数据后末端融合,在能解决问题公共用场所电池无以问题的同时,设置出有多样化的套餐服务,精细化管理用户的用电不道德、提升电池设备的利用率,也需要服务于社区及其区域能源系统的削峰填谷和市场需求外侧号召。最后,为保证能源互联网生态的身体健康发展,也不应侧重能源互联网应用层的冷思考,如:1.跨界融合、强化能源互联网关键技术的构建优化:能源互联网内涵外延,牵涉到众多涉及技术的突破(如中低品位能源转换技术、高效低成本的储能技术、灵活性柔性的高压直流技术等等),而如何充分发挥多种技术之间的梯级利用、网络耦合、多元有序以及热电耦合与解法耦,进而超越各种技术之间的局部优化壁垒,构建能源互联网各元素的多元对话、构建优化,充份获释能源互联网的跨界潜力;2.数字驱动、深化能源互联网的信息物理融合:物联化已沦为能源转型的最重要趋势,通过物联化技术构建能源系统源网荷贮各环节信息流的全线贯通,进而以信息流改建能源流,充份挖出能源的数字化价值,已成绿在电力物联网建设的必然趋势;3.因地制宜、推崇政府对能源互联网项目的落地协商起到:政府在能源互联网样板项目的建设审核、机制设计和运维管理方面,特别是在有所不同门类工业园区能源系统基础设施建设以及能源数字矿产上不具相当大的挖出空间;4.科学的组织、减缓能源互联网技术涉及标准的制订:能源互联网的落地牵涉到到物理层、信息层和应用层诸多创意技术的规模化应用于。进而,要构建能源互联网项目的高质量可推展落地,各类技术需有统一的设计规范、路径模块及评价指标;5.专责谋划、提倡能源互联网的大众参予多元化市场机制:坚决以惠民利民为中心和坚决创意、协商、绿色、对外开放、分享的发展理念,就是发展能源互联网的指导方针。

或许上,轻资产市场机制设计的创意效益小于技术创新的轻资产低投放报酬。因此,要切实有效提高大众参予程度,可减缓构成以对外开放、分享为主要特征的能源产业发展新形态。【澳门威尼斯app下载】。

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