全球能源互联网由跨洲、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成,适应各种集中式、分布式电源,能够将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户,具有网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的特征。如果连接“一极一道”的大型能源互联网能够建成,南亚岛国夜晚用上北极的风电,内陆地区用上赤道的太阳能发电将不只是一个理论上的设想。构建全球能源互联网具有显著的规模经济性和网络经济性,意义重大,影响深远,将保障我国和全球能源安全,保护地球生态环境,实现人类社会共同可持续发展。
何为全球能源互联网?
定义、架构、组成、功能仍待完善
由于全球能源互联网的概念提出时间还比较短,其定义、架构、组成和主要功能还正处于不断发展的阶段。按照目前能源产业界主流的看法,全球能源互联网主要有以下特征:一是以风、光伏为代表的可再生能源作为主要一次能源;二是能够支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入;三是电力系统的智能化互联网化;四是新能源汽车和储能的广泛应用。
以美国为例,美国电气与电子工程师协会(IEEE)认为全球能源互联网由以下部分构成,即主干电力网络、分布式可再生能源、分布式储能设备、能源分配设备、智能能量管理设备和智能故障隔离设备等。这些设备都是以电力系统作为各种能源相互转化的枢纽,同时需要利用强大的信息网络对分布式能源发电、储能设备和电动汽车等进行广域的调度和消纳。
对全球最大的专利数据库——Derwent数据库近5年关于能源互联网的专利进行分析,能源互联网相关领域的专利在近5年内出现快速的增长,年增长率超过40%,主要的专利申请国集中在中国、美国、日本和欧盟。通过对相关专利的技术统计,数据显示有关能源互联网的专利主要集中在电能存储装置和电池组、数据收集和处理、电磁变量的测量、测控装置和供热系统等技术领域。
打造全球能源互联网
电力装备机遇与挑战并存
新一代全球能源互联网对未来的能源发展提出了新的展望,同时也给电力装备制造和科研机构带来了新的技术挑战与机遇。
一是全球能源互联网对于电力装备提出新的要求。全球能源互联网具有类似于互联网的扁平化结构,由各种规模不同的分布式微电网组成,微电网之间可以实现电能的双向共享和高效配置。作为能源互联网的基础电力装备,固态变压器几乎可以适用于各种情况下的微电网与外部电力总线之间的电压双向传递,可以将太阳能发电网络并入电网,实现低压直流电向高压交流电的转化;将风能发电网络并入电网,实现低压交流电向高压交流电的转化;为电动汽车充电,实现低压交流电向低压直流电的转化;将分布式储能装置与电力总线相连,实现直流电与交流电的双向传导。这适应了可再生能源互联网应用多样化和宽泛性的特点,以固态变压器为代表的新一代电力装备将会是未来能源互联网的重要技术基础和研究热点。