能源互联网亟待“互联”标准

2016-08-02王旭滕扬新李明轩舒斐李阳

互联网经济 2016年6期

□ 文/王旭滕扬新李明轩舒斐李阳

能源互联网亟待“互联”标准

□ 文/王旭滕扬新李明轩舒斐李阳

能源互联网研究为中国电力发展带来了新的机遇与挑战。我国电力行业在积极转变发展方式、调整电源结构，坚持走清洁、绿色、低碳发展之路。结合能源互联网建设需求和新技术的发展，本文从阐述电力系统“互联”的必然性和必要性入手，针对我国电力系统扩展性较差、标准不统一的问题进行深入研究，提出了物理互联、信息互联的双重标准，以期推动我国能源互联网标准化工作的进行。

能源互联网支撑能源革命

2016年3月30-31日，以“全球能源互联网—以清洁和绿色方式满足全球电力需求”为主题的2016全球能源互联网大会在北京隆重举行，旨在探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求，开创世界能源清洁绿色发展新局面。同时，全球能源互联网发展合作组织宣告成立，这是中国在能源领域发起成立的首个国际组织，也标志着全球能源互联网进入了一个新的时代。作为成员单位之一的华为认为：“在全球新一轮科技革命和产业变革中，以新ICT技术和能源电力技术融合发展的能源互联网，将是未来发展的必然趋势。”

民生证券研究报告预计，2020年中国在能源互联网领域投资与消费总规模将达到近10万亿元。The Martec Group研究机构的中国能源互联网路线图显示，我国015年至2020年能源建设目标主要集中于通过能源路由器，实现集中大电网与分布式微电网对接的能源互联，至2030年真正实现信息与能源互联一体化的能源互联网系统。由此可见，能源互联网的前景极为可观。我国作为世界上最大的能源生产国和消费国，面临着能源需求压力巨大、能源供给制约较多、能源生产和消费对生态环境损害严重、能源技术水平总体落后等挑战，建设能源互联网的任务刻不容缓。

互联网构建新型能源模式

能源互联网目前还没有被广泛认可的定义，不同组织提出了不同的概念和名称，各有侧重。当前较为认可的一个概念是由美国著名学者杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》一书中提出的“能源互联网应当包含的五大主要内涵：1）支持由化石能源向可再生能源转变；2）支持大规模分布式电源的接入；3）支持大规模氢储能及其他储能设备的接入；4）利用互联网技术改造电力系统；5）支持向电气化交通的转型。其中，能源互联网最重要的核心内涵是实现可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大规模利用和共享。”

能源互联网充分利用互联网和智能终端技术，将数以万计的能源生产单位和用能终端彼此互联，将电网转化成巨大的能源共享网络，实现能源在全网络内的分享交换和共享；同时互联网信息技术的融合有助于构建服务于城市能源管理及承载社会公共服务的能源与信息的双向互动平台，促进能源高效利用的同时支撑智慧城市的快速发展，进一步促进能源的社会价值共享。

能源互联网不仅仅是把互联网作为工具叠加在电力或者其它的能源行业之上，而是将推动电网发展模式与互联网的深度融合，从用户理念、电网运营模式、价值共享等方面带来电网思维模式的重构。未来电网将与互联网深度融合，从用户需求出发，增强互动体验和能源社交，提供精准的电力供应服务，转变当前电力被动的服务模式，通过数据分析与挖掘提供主动服务，创造电网新业态，构建新型的能源信息融合，重塑电网与用户的关系，实现产业的聚合成长。

图　传统电力行业与能源互联网对比

“互联”标准有待建立

国家电网公司原董事长刘振亚认为，能源互联网是“智能电网+特高压电网+清洁能源”，是永续供应、绿色低碳、经济高效、开放共享的能源系统，能够以清洁和绿色方式满足全球电力需求，是实现人类可持续发展的必由之路，具有巨大的经济、社会、环境综合效益。我国著名经济学家、北京大学光华管理学院名誉院长厉以宁教授认为，建设中国能源互联网将成为推动供给侧结构性改革，培育壮大新动能，加快发展新经济的重要抓手，既利当前又利长远。

能源互联网最重要的核心内涵是实现可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大规模利用和共享。为了平抑可再生能源的间歇性，储能与可控负荷等将是能源互联网的重要组成部分。因此，上述分布式设备的接入是能源互联网的重要研究内容之一。研究时，假定由于分布式电源容量较小，其运行行为对主网的影响可以忽略的情况下，将主网看成一个无穷大电源，从智能配电系统或者微型电网的角度出发，重点关注实现配电系统或微网内的功率的平衡与局部优化。当分布式电源的渗透率较低时，这样的假定是合理的。

但是，随着电力系统内分布式电源不断增多，其对大系统的影响将越来越显著。此时，不论从经济性还是安全性的角度看，仅仅对分布式进行局部协调都是不够的。因此，能源互联网研究的重点之一是扩大电力系统的互联范围。这里，互联并不仅指电力一次系统之间通过输配电网络实现的物理互联，而且更应着眼于广域内海量分布式设备之间的信息交互与协调。

多层推动“互联”标准建立

能源互联网的时代已经来临，通过能源互联网的建设，电力行业将实现整体飞跃和提升。目前西方发达国家的电网结构趋于稳定与成熟，因而更多地关注智能配电网；而中国输电网还有待加强，需要以特高压为基础发展能源互联网，通过物理信息“互联”标准的建立扩大电力系统互联范围，形成有中国特色的能源互联网技术体系。本文从国家政策层面、技术层面、标准体系建设层面给出具体建议。

国家政策层面。我国政府颁布的互联网+具体行动意见对我国能源互联网的建设提出了明确性的指导，结合当前电力体制改革工作的相关内容，融合能源互联网中物理拓扑和信息模型，推进能源互联网背景下我国电力行业的发展。

技术层面。能源互联网的即插即用接口包括物理与信息两个方面。物理接口应当支持各种符合相应电气标准的分布式设备的接入，尤其是能够支持分布式电源与储能设备通过高频电力电子接口接入配电系统；信息接口应当可以支持各种分布式设备的识别与通信，可以选择IPv6作为网络层协议。由于IPv6 可以支持对多达.4×10 38个设备的寻址，因此可以为能源互联网提供足够大的地址空间。而采用 TCP/IP 协议组也有利于与智能家居等第三方系统的互联。目前，在不同的智能配用电示范工程中，已经逐步应用了多种不同协议实现终端通信（如Ethernet，PRS， LTE， WiFi， Zigbee 等等）。此外，下一代的5G无线网络技术也正在被积极开发之中。5G可望作为提供全方位高性能多设备通讯服务的新技术。在未来的能源互联网中，各类分布式设备既可能通过工业通信网络，也可能通过互联网等开放网络接入到电力系统中。因此，通过进一步扩大各区域间的信息互联，可以更好地利用广域内分布式电源的时空互补性，并充分发挥储能和可控负荷等设备的调峰潜力，进一步提高我国电力系统的整体经济性与安全性。

标准体系建设层面。我国各种能源之间都存在独立的运行体系，应从用能终端开始，打破单一种类能源之间的信息传输和能量交换壁垒，形成开放式的终端用能系统，并进一步向区域能源系统过渡；能源互联网不仅涉及到多种能源之间的转化、传输、分配和消耗，也与能源互联网中的信息模型的接口直接相关，涉及多个标准体系的建立；与此同时，我国能源网络中信息通信系统的建设较为缓慢，标准多样化，需要在互联网+背景下，率先突破单一能源内部接口的标准化和统一化，进而扩展到多种能源。