综合能源系统与能源互联网简述

综合能源系统与能源互联网简述摘要：能源是人类一切生产和生命活动的基础，直接关系到国家能源安全，能源的创新和技术变革直接推动了人类文明的进步和发展。近些年，能源技术领域出现了新的变化，不同能源形式、用户、交通、供暖等多个不同的领域系统之间融合的趋势进一步加强，研究综合能源系统以及能源互联网，对能源可持续发展有重要意义。关键词：综合能源系统；能源互联网；特征；不同1综合能源系统与能源互联网的概述1.1综合能源系统综合能源系统特指在规划、建设和运行等过程中，通过对能源的产生、传输与分配、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化系统。它主要由供能网络、能源交换环节、能源存储环节、终端综合能源供用单元和大量终端用户共同构成。1.2能源互联网能源互联网用先进的传感器、控制和软件应用程序，将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成了能源互联网的“物联基础”。大数据分析、机器学习和预测是能源互联网实现生命体特征的重要技术支撑；能源互联网通过整合运行数据、天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等，进行大数据分析、负荷预测、发电预测、机器学习，打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率，需求和供应将可以进行随时的动态调整。2综合能源系统与能源互联网的主要特征2.1综合能源系统的主要特征2.1.1提高能源利用效率不同异质能源之间相互协调，以获得较高的能源利用率。如热泵，热泵工作时消耗很小一部分电能，从环境介质中吸收4-7倍的电能，能极大地节省能耗。热泵按种类分有空气热泵、水源热泵、地源热泵等，应用前景十分开阔；如热电联供系统，发电机发电产生巨大热量，对产生的热量利用起来用于供暖，可大大提高能源利用效率。2.1.2提高供能的可靠性各能源子系统相互间紧密联系，大大提高了能源供应的可靠性。当某一能源系统出现故障时，系统内通过能源储备或其他能源子系统的能源转换来保证紧急情况下供能的可靠性。此外，由于风能、太阳能、生物质能等可再生能源供能具有明显的间歇性与波动性，对供能网络会带来很大的冲击，结合电能等进行削峰填谷、综合利用以达到稳定供能的目的。2.1.3促进相关能源产业发展综合能源系统技术的推广必定会促进相关科技领域及市场的快速发展。为了实现不同种能源之间的优化利用，异质能源间的耦合技术得到了快速发展，如目前的冷热电联供、热泵技术等；为了切实提高不同种能源间的可替代性与互补应用的水平，能源储备与能源转化技术也是科研人员研究的重点。2.2能源互联网的主要特征2.2.1优化可再生能源利用能源互联网打破了以往电、热、气等各种形式能源相互独立的格局；随着微电网技术的发展，可再生分布式发电渗透率增高；因此需要能源互联网整合多种形式的传统能源发电和新能源发电，在储能装置的配合下，管理能源的产生、分配和利用，在用户侧实现能源的互联和共享。2.2.2关键技术愈发重要随着智能电网的发展，信息通信技术、自动控制技术和电力电子技术广泛应用于电力网络中，有助于实现电能管理和控制的信息化。同时智能电网实现了电能的即插即用，具有高度灵活性和兼容性。能源互联网依托这些技术，实现灵活高效的电能变换、控制和利用。2.2.3数据蕴含价值高互联网时代，在能源系统中每时每刻都会产生、收集、存储和处理这海量的数据，数据呈现指数级的爆炸性增长，通过大数据分析可以从中提炼出有价值的信息，有助于电网规划和资源整合。并且依托于大数据分析、机器学习等智能算法，能源从生产到利用整个过程通过自我学习的方式可以实现智能化，自动化管理。3综合能源系统与能源互联网之间存在的不同3.1综合能源系统主要着眼于解决能源系统自身面临的问题和发展需求，而能源互联网则更强调能源系统的互联及与ICT技术的深度融合对于能源系统自身而言，随着社会对各类能源需求的不断增加，不同形式能源之间耦合日益紧密，以往不同能源系统各自独立运行的状况，越来越难以适应未来社会的能源需求。从单一能源系统跳出，站在更高层次上对多种能源进行协调优化，以满足人类日益增长的用能需求，是社会发展的必然结果，也是催生综合能源系统的内在动力。因此，综合能源系统更强调不同能源间的协同优化，而不过分倚重网络互联和ICT技术，因为即使一个孤立的微网系统，同时采用较为传统的控制手段，也能达到能效提升、满足用户多样性需求的目的。能源互联网可看作是互联网理念向能源系统渗透或对能源系统再造的产物，因此它更强调能源网络的互联，追求的目标包含了目前互联网所具有的诸多特征，如对等开放、即插即用、广泛分布、双向传输、高度智能、实时响应等，因此它特别强调互联网及ICT技术与能源系统的深度融合。正是由于上述特点，综合能源系统研究更受传统能源领域学者和企业关注，能源互联网则更为IT行业所推崇，这些企业已成为能源互联网的一个重要推动力量。3.2综合能源系统研究不过分强调何种能源的主导地位，而能源互联网则更倚重电能综合能源系统追求的是能源系统的协同优化，不同的能源形式在不同应用场合会承担不同角色，主导能源会随着应用场景的不同而不同。对于能量的长距离和大容量传输，往往需由电力网和天然气网完成，此时电能和天然气将占主导地位；对于能量存储，则会根据品级高低、容量大小以及响应速度快慢等因素，选择电储能、天然气储能或冷/热储能，对应的能源形式将在其中起主导作用。而在微网中，为满足用户的电/冷/热等多样性用能需求，则可能出现多种组合方式，如可采用单一电力网供能，其他所需的冷热能均由电能转换获得；也可以是电力+天然气供能方式，电/冷/热需求既可来源于电能，也可来源于天然气；还可以是电力+天然气+热力混合供能。3种方式下，电/气/冷/热等能源所担负角色各不相同，没有必然的主导能源形式。而能源互联网的追求目标，决定了电力网和电能必将在其中起主导作用。这主要源于电力网络具有能源实时传输、自动化程度较高和用户侧已基本实现即插即用等优点，而电能本身也具有易于传输、转换和使用的特点。因此，将智能化的电力网作为骨干网络或核心平台，更利于能源互联网目标实现，而里夫金在其《第三次工业革命》一书中，更是做出智能电网+分布式能源即是能源互联网的论断。3.3综合能源系统是能源互联网的物理载体能源互联网尽管被赋予了多种功能与内涵，但归根结底它是因能源系统而生，其目的是为了提升能源系统的运行性能，满足人类对于能源的更高需求，实现社会能源的可持续供应。尽管能源互联网强调电能的核心作用，其最终作用对象仍将是包括电/气/热/冷等在内的各类能源系统，并基于各系统之间的互联实现其功能，而这也