区域能源互联网： 配电网发展的高级形态

区域能源互联网： 配电网发展的高级形态

 

当前，能源革命和数字革命相融并进，建设能源互联网，推动多种能源互联互通、互济互动，既是能源未来发展方向，也是推动能源转型的重要手段。

 

作为能源生产与能源消费之间的关键环节，配电网的功能也将升级：承接、配送上级电网的大规模电力，灵活接入各类分布式能源，并通过电、气、热网能量流交互实现多种能源形式的互联互通互补；利用先进信息支撑技术与价值创造体系，实现新能源汽车、储能、多类型负荷等多元主体的灵活便捷接入与互动，提升可再生能源消纳能力和终端用户的能源市场价值。专家学者一般将其称为“区域能源互联网”。

 

作为配电网发展高级形态的区域能源互联网一般由哪些要素组成？和传统配电网相比有何不同？在我国又有哪些探索实践？

 

能源网架、信息支撑与价值创造的深度融合

 

区域能源互联网一般指在一定范围内，以配电网为核心，面向用户实现能源网架、信息支撑与价值创造的深度融合，促进电、气、热、冷等多能耦合互联与储能、新能源汽车、电能替代负荷等聚合互动，能源生产、分配、消费、存储各环节协同发展的智慧能源网络。

 

 区域能源互联网结合不同电压等级的配电网，通过分布式冷热电三联供、“电-气”/“电-热”耦合等能源转换环节，实现电、气、热等能源网的互联互通，并依靠能源枢纽为不同类型用户提供各种能源，其供能范围可覆盖城市（城镇）、工业园区、社区、楼宇等不同层级。具体来说，区域能源互联网由以下要素构成：

 

 ●能源网架是“骨骼与肌肉”

 

 能源网架包括能源的生产转换、分配、消费及存储4个环节，涉及分布式能源、热泵、能源网络、多能负荷、多能储能等关键装备，是区域能源互联网构建的物理基础。

 

●信息支撑是“神经系统”

 

信息支撑包括信息采集、信息通信、数据分析3个环节，涉及智能传感、5G通信、数据挖掘等先进信息技术，是区域能源互联网实现横向“电-气-冷-热”互补协同，纵向“源-网-荷-储”融合互动的重要支持。

 

 ●价值创造是“大脑”

 

价值创造包括能源供需管理、运行控制、能源交易、综合服务4项内容，涉及多能需求侧管理、多时间尺度能量管理、现货交易、能耗分析与评估等服务，是开展能源互联网与综合能源服务业务的核心。

 

 区域能源互联网关键技术（装备）

 

 规划技术：解决多种能源形式耦合复杂、“源-网-荷-储”交互密集等难题，实现能源资源的优化配置，具体包括能源系统架构设计、多能互补能源站协同规划、能源网络综合规划、能源信息融合规划、智慧交通“车-桩-网”协同规划等。

 

 运行技术：解决多能流系统耦合性强、动态特性差异大等难题，实现能源系统的优化运行，具体包括多能状态感知、能源系统安全分析与多能能量管理、新能源汽车与电网互动、虚拟电厂、需求侧响应等。

 

 交易技术：解决分布式能源多主体间交易效率低、自主协调能力弱、信息壁垒严重等难题，实现分布式能源对等交易、可信交互和智能管理，具体包括能源消费特征分析、能源交易机制与商业模式设计、多能用户响应策略、区块链等。

 

 核心装备：满足区域能源互联网多种能源即插即用、协调运行、多元互动等需求，实现多能协同互补、配电网协调运行控制、用户灵活运行等目标，具体包括能量路由器、电力电子变压器等核心装备，能源互联网综合管控与服务平台等。

 

 打破能源行业壁垒，多种能源相互转换、互补应用

 

 区域能源互联网是配电网发展的高级阶段，与传统配电网相比，区域能源互联网具有哪些特征？

 

 区域能源互联网以配电网为核心，基于不同能源形式的多时间尺度、可替代存储、需求时移等特性，利用电-热（冷），电-气-热（冷）等互补技术，实现多种能源的相互转换、联合控制、互补应用。

 

 区域能源互联网将实现从集中式能源生产到分布式能源生产消费的转变，并应用互联网与“大云物移智链”等新技术为能源赋予信息属性，实现能源单元的即插即用、对等互联、协同自治。

 

 区域能源互联网将打破能源行业壁垒，并基于用户的多样化需求及多元主体整体数量多、单体容量小、地域范围大等特点，依托营销电商化、交易自由化、投资市场化等手段，降低系统运行风险与用户用能成本。

与传统配电网相比，区域能源互联网优势显著：依托各类能源的灵活转换与互通互济，可优化提升能源综合利用效率、可再生能源消纳能力与清洁能源消费占比，支撑能源电力清洁低碳转型；通过能源与信息的深度融合，可提升能源网络的资源配置、安全保障和智能互动能力，以及能源系统的数字化、智能化水平；可依托数字通信与能源交易，在电网延伸、综合能源、绿色交通、数字经济等领域，赋能传统业务、催生新的业态、构建行为生态，实现能源价值的充分挖掘。

 

 已有不同领域实践，大规模推广将开启智慧能源发展新阶段

 

 2016年，国家发展改革委、国家能源局等部门相继发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》。国内能源互联网技术攻关与工程建设全面铺开。我国区域能源互联网示范工程总体是在智能配电网的基础上加以延伸，重点关注区域能源互联网形态结构、技术框架的整体体现，实现多种能源的综合优化与业务服务多元化，按照范围划分，可大致分为园区级与城镇级两个层面。

 

 园区级能源互联网示范工程主要依托综合能源服务，以单一投资运营主体为主，旨在通过多种能源形式的融合互补与综合优化、用户灵活互动、能源运营模式创新，实现综合能源利用效率与清洁能源利用率的有效提升，降低碳排放与用户用能成本。代表工程有国网客服中心北方园区示范项目（工业型）、中新天津生态城动漫园示范项目（商业型）、上海电力大学临港新校区示范项目（教育型）等。

 

 城镇级能源互联网示范工程依托国家新型城镇化发展要求，在智能配电网基础上延伸，融合信息通信、数据分析、智能交通等先进技术，并初步探索供需互动与绿色能源交易，如天津北辰产城融合能源互联网示范区、江苏扬中能源互联网示范区、广州面向特大城市电网能源互联网示范项目等。此类工程大多是多投资运营主体，旨在提升城镇综合能源利用整体效率和水平、清洁能源消费占比、配电网运行灵活性与安全可靠性等核心指标。

 

 2016年以来，国网经济技术研究院有限公司组建了区域能源互联网技术攻关团队，针对区域能源互联网规划设计、综合评价等领域开展系统性研究，承担国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项国家级科研项目，编制多项相关技术标准，拥有国家电网公司区域能源互联网技术与应用联合实验室，并承担雄安新区、天津北辰、江苏扬中等区域能源互联网示范工程的规划、评价相关工作。

 

  随着综合规划、多能运行、信息支撑、交易运营等关键技术的不断发展，能量路由器、储能、燃料电池等核心装备的愈发成熟，以及能源架构、市场交易机制与商业运营模式的不断探索深化，区域能源互联网将呈现投资运营主体更多元、建设运营成本更低用户互动更活跃等特点，工程规模与应用范围将更加广阔。

 

 区域能源互联网工程的大规模推广应用将实现多种能源形式的优化配置与互联互通。多行为主体的对等参与也将进一步催生出多种能源消费模式与商业模式，促进能源生产与消费市场变革，开启智慧能源发展新阶段。