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能源互联网 重庆大学电气工程学院周念成 1 主要内容 1 能源互联网的概念2 构架及组成3 研究内容及关键技术4 思考及建议 2 主要内容 1 能源互联网的概念2 构架及组成3 研究内容及关键技术4 思考及建议 3 能源互联网的概念 美国著名学者杰里米 里夫金在其新著 第三次工业革命 一书中 2011年出版 首先提出了能源互联网的愿景 引发了国内外的广泛关注 4 能源互联网的概念 第二次工业革命已经日薄西山建立在互联网和新能源 新材料 新制造相结合基础上的 第三次工业革命 即将来临人类进入可持续发展的后碳时代的希望人类避免灾害性气候变化的希望 5 能源互联网的概念 里夫金认为 由于化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题 在第二次工业革命中奠定的基于化石燃料大规模利用的工业模式正在走向终结 里夫金预言 以新能源技术和信息技术的深入结合为特征的一种新的能源利用体系 即 能源互联网 EnergyInternet 即将出现 而以能源互联网为核心的第三次工业革命将给人类社会的经济发展模式与生活方式带来深远影响 6 能源互联网的概念 能源互联网应具有以下四大特征 1 以可再生能源为主要一次能源 2 支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入 3 基于互联网技术实现广域能源共享 4 支持交通系统的电气化 即由燃油汽车向电动汽车转变 7 能源互联网的概念 能源互联网应具有以下四大特征 1 以可再生能源为主要一次能源 2 支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入 3 基于互联网技术实现广域能源共享 4 支持交通系统的电气化 即由燃油汽车向电动汽车转变 8 能源互联网的概念 如何应对能源互联网欧盟 2012年5月29日 欧盟在布鲁塞尔召开了题为 成长任务 欧洲领导第三次工业革命 的会议 欧盟理事会副主席AntonioTajani在会上明确提出 第三次工业革命将围绕能源互联网展开 我们的2020战略让我们已经走在了正确的道路上 但我们需要加快投入 德国对于能源互联网的发展尤其积极 已经率先提出了 E Energy 计划 力图打造新型能源网络 在整个能源供应体系中实现数字化互联及计算机控制和监测 9 能源互联网的概念 如何应对能源互联网美国 美国国家科学基金会 NationalScienceFoundation 支持建立了FREEDM FutureRenewableElectricEnergyDeliveryandManagement 研究中心 目的是研发可以实现分布式设备即插即用的下一代电力系统 并以此作为能源互联网的原型 10 能源互联网的概念 如何应对能源互联网中国 11 能源互联网的概念 如何应对能源互联网中国 今年7月 在电气与电子工程师学会 IEEE 电力与能源协会2014年会上 国家电网公司董事长刘振亚发表了署名文章 构建全球能源互联网 服务人类社会可持续发展 提出只有树立全球能源观 构建全球能源互联网 统筹全球能源资源开发 配置和利用 才能保障能源的安全 清洁 高效和可持续供应 描绘了人类能源的未来蓝图 12 能源互联网的概念 能源互联网的概念是什么 里夫金在 第三次工业革命 一书中提出的只是能源互联网的愿景 并没有给出能源互联网明确而严格的定义 13 能源互联网的概念 里夫金认为 能源互联网应当包含以下五大主要内涵 支持由化石能源向可再生能源转变 Shiftingtorenewableenergy 支持大规模分布式电源的接入 Buildingsaspowerplants 支持大规模氢储能及其他储能设备的接入 Deployinghydrogenandotherstoragetechnologies 利用互联网技术改造电力系统 Usinginternettechnologytotransformthepowergrid 支持向电气化交通的转型 Transitioningthetransportfleettoelectric plug inandfuelcellvehicles 14 能源互联网的概念 能源互联网的概念是什么 能源互联网是以电力系统为核心 以互联网及其他前沿信息技术为基础 以分布式可再生能源为主要一次能源 与天然气网络 交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统 15 主要内容 1 能源互联网的概念2 构架及组成3 研究内容及关键技术4 思考及建议 16 构架及组成 17 构架及组成 能源互联网事实上由4个复杂的网络系统 即电力系统 交通系统 天然气网络和信息网络紧密耦合构成 18 构架及组成 1 电力系统作为各种能源相互转化的枢纽 是能源互联网的核心 2 电力系统与交通系统之间通过充电设施与电动汽车相互影响 充电设施的布局及车主的驾驶和充电行为会影响交通网络流量 反之 交通网络流量也会影响车主的驾驶和充电行为 进而影响电力系统运行 19 构架及组成 3 随着水平井与压裂技术的不断进步与完善 美国首先爆发了 页岩气革命 燃气机组在发电侧的比例因此有望提高 另一方面 利用最近出现的电转气 Powertogas P2G 技术 可以将可再生能源机组的多余出力转化为甲烷 天然气的主要成分 再注入天然气网络中运输和利用 因此 未来的电力系统与天然气网络之间的能量流动将由单向变为双向 20 构架及组成 4 能源互联网还可能进一步集成供热网络等其他二次能源网络 热能是分布式燃气发电的重要副产品 以热电联产系统为纽带 可以将电力网络和供热网络相互集成和协调 通过利用燃气机组排出的余热 大大提高系统的整体能效 21 构架及组成 5 上述系统内的各种物理设备 尤其是分布式发电 储能 可控负荷及电动汽车等 需要通过一个强大的信息网络进行协调和控制 这里 信息网络将不仅是传统的工业控制网络 而应该由互联网等开放网络与工业控制网络互联构成 22 构架及组成 能源互联网与智能电网有很多相似之处 是智能电网概念的进一步发展和深化 smartgrids2 0 然而 能源互联网与智能电网也存在重要的区别 1 智能电网的物理实体主要是电力系统 而能源互联网的物理实体由电力系统 交通系统和天然气网络共同构成 23 构架及组成 2 在智能电网中 能量只能以电能形式传输和使用 而在能源互联网中 能量可在电能 化学能 热能等多种形式间相互转化 3 目前 智能电网研究对于分布式发电 储能和可控负荷等分布式设备主要采取局部消纳和控制 在能源互联网中 由于分布式设备数量庞大 研究重点将由局部消纳向广域协调转变 24 构架及组成 4 智能电网的信息系统以传统的工业控制系统为主体 而在能源互联网中 互联网等开放式信息网络将发挥更大作用 25 主要内容 1 能源互联网的概念2 构架及组成3 研究内容及关键技术4 思考及建议 26 研究内容及关键技术 技术体系及关键技术 27 研究内容及关键技术 技术体系 28 研究内容及关键技术 能源技术体系 29 研究内容及关键技术 宽禁带电力电子器件 30 研究内容及关键技术 第二代固态变压器研制成功 31 研究内容及关键技术 钠盐电池实现了商业化 32 研究内容及关键技术 电池网络已经成功应用于超算领域 33 研究内容及关键技术 研究内容1 广域内分布式设备的协调与控制广域内分布式设备的协调优化针对广域内大量分布式设备的协调优化问题 目前还没有较为成熟的解决办法 还需要进行深入研究 34 研究内容及关键技术 研究内容1 广域内分布式设备的协调与控制广域负荷侧控制智能家居系统已经部分实现了家庭能量管理 环境信息及用户用电行为采集等功能 电网公司可以尝试与智能家居企业合作 推动智能家居系统与电力信息系统的集成 从而降低实现非中断性负荷控制的难度 推动能源互联网的快速发展 35 研究内容及关键技术 研究内容1 广域内分布式设备的协调与控制分布式设备的即插即用要求能源互联网必须具有极强的可扩展性 scalability 发展支持分布式发电 储能 可控负荷等设备即插即用的物理和信息标准接口 36 研究内容及关键技术 研究内容2 电力系统与天然气网络的融合在传统的电力系统运行调度中 一般不考虑天然气供给的可靠性 即假定在机组需要时 天然气的供给不受限制 事实上 天然气供给受到管道容量和储气容量的制约 因此 随着燃气发电比例的增大 这一假定就未必总是成立 学术界和工业界开始关注和研究天然气网络与电力系统的协调规划与运行问题 37 研究内容及关键技术 研究内容3 电力系统与电气化交通系统的融合随着电池技术的逐渐成熟和成本的不断下降 以电动汽车为核心的电气化交通正在快速发展 可以预见 以电动汽车为纽带 电力系统与交通系统的耦合程度在未来将不断加深 电气化交通系统尤其是电动汽车将成为能源互联网的重要组成部分 38 研究内容及关键技术 研究内容4 能源互联网的信息物理建模及安全性信息质量及能源互联网的信息物理建模能源互联网的信息物理安全性 39 主要内容 1 能源互联网的概念2 构架及组成3 研究内容及关键技术4 思考及建议 40 思考及建议 41 思考及建议 42 思考及建议 43 思考及建议 可以借鉴信息互联网发展路线 44 思考及建议 可以借鉴信息互联网发展路线 45 思考及建议 可以借鉴信息互联网发展路线 46 思考及建议 可以借鉴信息互联网发展路线 47