能源互联网的核心理念总结如下:
1)通过多能源跨界互联,促进新能源消纳,创造新价值是建设能源互联网的基础。目前我国电力网、热力网、燃气网彼此分开独立运行,导致资源配置的冗余或能源尖峰需求供应压力过大的现象。在能源互联网的体系架构中,通过多种能源间的特性互补,结合能源转换的手段,提高能源系统灵活性和调节能力,提升新能源消纳能力,减少资源配置冗余,从而创造新的价值。
图3 高度融合的信息物理系统
2)高度融合的信息物理系统是能源互联网的重要载体。在能源互联网体系中,存在转换关系的多种能源之间关系复杂,对应供应网络彼此耦合,负荷种类多样,特性差异较大。在结构复杂、形式多样的能源互联网中,高度融合的能源网络和信息网络必然作为系统的重要载体,为能量流和信息流的交互提供支撑。
3)多方利益均衡、综合效益最大化的商业模式是能源互联网成功的关键。能源互联网对于推动我国能源革命,实现产业升级至关重要。能源互联网涉及到冷热电发配售多个环节,推进“政府搭台、多方参与、合作共赢”的商业模式是保证项目的切实落地关键。通过成立能源发配售一体化运营的能源供应商,对能源互联网设备终端和网络进行综合管控和优化运行,满足用户冷、热、电需求,确保整个系统运行综合效益最大化,制定灵活交易和结算机制,实现多方互动参与和利益均衡。
图4 能源互联网运营商业模式
能源互联网实践
针对北京新航城开展了能源互联网建设示范工作研究。在用地特性分析及冷热电负荷曲线预测的基础上,针对差异化的能源需求,实现能源资源禀赋和能源利用技术相结合,提出了新航城能源互联网建设的整体解决方案。通过多种途径实现分布式光伏就地消纳;通过冷、热、电负荷的协同供应,提高能源利用效率、提高清洁能源利用比例,缩小峰谷差、降低规划容量、提高设备利用率;通过相变储能等储冷、储热技术与多种能源协调互动,进一步提高能源利用效率。
1)分布式光伏大规模就地消纳。光伏发电与电力负荷曲线正相关,具有天然的削峰效果,是理想的电源形式,但由于光伏的波动性和间歇性,大量光伏接入后对电网及用户产生较大影响。采用“高频波动-电池平抑,中频波动-热泵平抑”的方式抑制光伏出力的波动性;通过分析负荷、天气与光伏出力相关性应对光伏间歇性;通过增加自发自用比例提升分布式光伏发电效益。
2)建设冷热电一体的综合能源站。综合能源站的主要作用是将示范区的供电、供热及分布式储能设备统一规划、协调运行。将园区的110kV变电站和集中供热\冷站统一布置,根据冷热电负荷需求划分能源供应范围,优化CCHP、补燃锅炉、深井地源热泵和储能设备容量。通过综合能源站的协同调控,实现供能的效益最大化。
3)实时数据采集和通信网络。实时数据监测和通信是保障能源互联网系统优化调控的重要基础。基于同步信息量测的智能终端IDU具有高刷新率、同步采样、实时数据压缩等测量特征,并且良好兼容已有的SCADA/EMS设备,为能源互联网中海量测量数据提供了采集方式。区域4G专网服务则为能源互联网实现了全局互联、信息共享功能。
4)成立发配电一体化能源供应商。构建基于物联网、互联网、大数据、移动服务的公共服务平台,提供面向电网、企业、社区、家庭、政府等不同的群体的公共服务。
能源互联网的发展将带动资源配置和消费模式的改变,进而推动能源转型和能源革命。能源互联网的建设不仅需要理论的支持,更需要切实落地的行动,对能源互联网的核心理念进行解读,应用相关关键技术予以实践,是建设能源互联网的必经之路。