10.22 能源互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代

根據(jù)美國能源信息管理局（EIA）最新公布的數(shù)據(jù)，截止到 2015 年 7 月，美國的當(dāng)年能量消耗達(dá)到 57.782 萬億 BTU，其中化石燃料的消耗量為47.109 萬億 BTU，占總數(shù)的 81.529%。自第二次工業(yè)革命到現(xiàn)在，由于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)對化石燃料的依賴，產(chǎn)生了兩個(gè)主要問題：① 能源短缺可能會成為一個(gè)重大危機(jī)；② 由于溫室氣體的排放，如從化石燃料燃燒的二氧化碳，全球變暖將持續(xù)惡化。應(yīng)對這些日益嚴(yán)重的問題，如何更好地利用可再生能源顯得迫切重要。目前，可再生能源的穩(wěn)定存儲、運(yùn)輸和再利用面臨著巨大的挑戰(zhàn)。眾所周知，新興的智能電網(wǎng)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用到不同的工業(yè)生產(chǎn)中，在某種程度上在緩解了能源危機(jī)。與傳統(tǒng)的電網(wǎng)不同，智能電網(wǎng)是結(jié)合互聯(lián)電力系統(tǒng)、智能網(wǎng)絡(luò)和智能監(jiān)控的的新型電網(wǎng)，大大提高了能源的利用率。然而，現(xiàn)今的智能電網(wǎng)仍存在一些漏洞和局限，可再生能源仍沒能作為主要的能源供應(yīng)，開發(fā)更多形式的可再生能源（風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿?#xff09;，提高可再生能源的傳輸效率變得迫切重要。

因此，一個(gè)新的能源供應(yīng)模式，即能源互聯(lián)網(wǎng)（EI）由此產(chǎn)生，如圖 1 所示。美國著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家杰瑞米 ? 里夫金在《第三次工業(yè)革命》 [1] 一書中，首次提出了能源互聯(lián)網(wǎng)的概念：“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源將集合起來所構(gòu)成的能源互聯(lián)網(wǎng)，將是實(shí)現(xiàn)能源分布式供應(yīng)的一種有效模式。”2011 年歐洲啟動了未來智能能源互聯(lián)網(wǎng)（FINSENY）項(xiàng)目，旨在構(gòu)建未來能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信技術(shù)平臺，以支撐配電系統(tǒng)的智能化，從而開拓新的創(chuàng)新服務(wù)。德國聯(lián)邦政府提出了一個(gè) E-Energy 計(jì)劃并作為一個(gè)國家性的“燈塔項(xiàng)目” [2] ，旨在推動基于信息通信技術(shù)的高效能源系統(tǒng)項(xiàng)目。瑞士聯(lián)邦政府能源辦公室和產(chǎn)業(yè)部門共同發(fā)起了未來能源網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)景的項(xiàng)目，旨在研究多能源傳輸系統(tǒng)和分布式能源的轉(zhuǎn)換和存儲，開發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)仿真分析模型和軟件工具。美國國家科學(xué)基金發(fā)起了一個(gè)未來可再生電能傳輸與管理系統(tǒng) (FREEDM）項(xiàng)目[3] ，旨在研究一種構(gòu)建適應(yīng)高滲透率分布式可再生能源發(fā)電和分布式儲能并網(wǎng)的高效配電系統(tǒng)，并將其命名為能源互聯(lián)網(wǎng)（見圖 1）。2014 年 7 月，我國國家電網(wǎng)公司董事長劉振亞在美國 IEEE 會議上發(fā)表署名文章，提出構(gòu)建以特高壓為骨干網(wǎng)架，以輸送清潔能源為主動，構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)。
能源互聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)理念滲透到傳統(tǒng)的能源行業(yè)，融合了信息技術(shù)和能源技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)和可再生能源的結(jié)合，全方位完善了智能電網(wǎng)。相比于傳統(tǒng)的智能電網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)能源的開放互聯(lián)主要體現(xiàn)在：① 以可再生能源作為主要的能源供應(yīng)，并進(jìn)行高效的聯(lián)網(wǎng)調(diào)度和利用。存在于互聯(lián)網(wǎng)上的信息，是以數(shù)據(jù)形式存在的，由于其廉價(jià)性和可挖掘性，可以實(shí)現(xiàn)廣域的共享和利用。然而，傳統(tǒng)電網(wǎng)以化石燃料為主要能源供應(yīng)，其成本遠(yuǎn)高于數(shù)據(jù)信息，直接制約了電網(wǎng)的發(fā)展。可再生能源可以提供無窮盡的能量，充分滿足互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)。能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)電體系包括常規(guī)能源、大規(guī)模新能源和大容量儲能，以可再生能源發(fā)電的廣泛應(yīng)用為基礎(chǔ)，包含多種不同類型的發(fā)電形式。② 支持超大規(guī)模分布式發(fā)電、儲能以及其他能源終端的接入平臺。智能電網(wǎng)已經(jīng)提出了支持能源終端設(shè)備的即插即入功能，而對于能源互聯(lián)網(wǎng)，可再生能源具有較強(qiáng)的地域性特點(diǎn)，來源分散，為了促使能源可以在廣域范圍內(nèi)進(jìn)行有效的收集和調(diào)度，對于每個(gè)可再生能源發(fā)電點(diǎn)，建立收集、存儲和使用能源的微型網(wǎng)絡(luò)，將每個(gè)微型網(wǎng)絡(luò)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行超大規(guī)模的能量傳輸、存儲與快速響應(yīng)，極大地提高傳統(tǒng)能源電力系統(tǒng)的效率，優(yōu)化資源配置，降低能耗和成本。③ 支持互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能源共享實(shí)現(xiàn)與移動互聯(lián)實(shí)現(xiàn)。能源互聯(lián)網(wǎng)不僅具有傳統(tǒng)電網(wǎng)的供電功能，還能提供能源共享的公共平臺。傳統(tǒng)用戶不僅是電能使用者，還是電能的創(chuàng)造者，可以沒有任何阻礙地將電能傳送到能源互聯(lián)網(wǎng)上，并取得相應(yīng)的回報(bào)。從能量交換的角度看，所有微型能量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都是平等的。

總結(jié)

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