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能量路由器——构建能源互联网的神经元(上)

北极星智能电网在线  来源:电网技术  作者:盛万兴  2017/4/5 9:32:48  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:为应对全球能源安全、环境污染和气候变化的挑战,电网正在进入以“分布式能源+互联网”为特征的低碳时代,未来电网结构将会像计算机网络产业的发展路线一样向能源互联网方向发展。积极发展能源互联网,是中国应对下一次能源革命的主要策略之一。

虽然关于能源互联网的定义还未形成一致的认识,但是以电网作为能源互联网的核心网络已取得广泛的共识[1]。目前大家听得最多的是关于未来构建能源互联网的关键装备叫做“能量路由器”,那么能量路由器到底是什么,它是如何构建能源互联网的呢?

要了解能量路由器,我们先从能源互联网的相关知识讲起,理清几种概念,从而更好地理解能量路由器的定义和功能。

能源互联网

能源互联网的概念其实可以追溯到数十年前。20世纪70年代,巴克敏斯特˙福乐(RidBuckminsterFuller)在世界游戏模拟(worldgamesimulation)大会便提出,“全球能源互联网战略”是能源的最高优选战略。

1986年,由彼得˙迈森(PeterMeisen)创立的全球能源网络学会(globalenergynetworkinstitute,GENI),关注国家与国家之间的电力传输网络连接,强调利用丰富的再生能源资源,利用季节性变化、气候变化和日照变化等的差异收集再生能源,以供全球使用。

2010年美国沃顿商学院的著名经济学家、未来学家、政治顾问杰里米•里夫金(JeremyRifkin)教授在其专著《第三次工业革命》中提出了“能源互联网”的概念。由于“能源互联网”与当前需求和技术发展相适应,引起了世界各国的广泛关注,并被看作未来能源电力系统建设的发展方向之一。

狭义能源互联网

(经典定义)

其实能源互联网最初是针对电网而言的,其实质就是互联网式的电网,它是一种在现有电网基础上通过先进的电力电子技术和信息技术,融合了大量分布式可再生能源发电装置和分布式储能装置,能够实现电能和信息双向流动的对等共享网络,这是能源互联网朴素的经典定义,我们在此把它称为狭义能源互联网。狭义能源互联网把一个集中式的、单向的电网,转变成双向的、与更多消费者互动的电网;是以互联网理念构建的新型信息、能源融合的“广域网”;以大电网为“主干网”,以新型微电网为“局域网”,以开放对等的信息、能源一体化架构,真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用,可以最大限度地适应新能源的接入。它是下一代智能电网的一种实现形式,也可以称为Internet式的智能电网[2]。

狭义能源互联网VS计算机互联网

(a)计算机互联网典型架构

(b)狭义能源互联网架构

与计算机互联网典型结构相对比,狭义能源互联网具有与计算机互联网相似的结构形态。计算机互联网通过集线器、交换机等局域网设备将个人计算机、终端、计算机服务器等组成计算机局域网,局域网中还包含子网,再通过路由器、网关等网间设备接入计算机互联网。而能源互联网通过新能源发电,微能源的采集、汇聚与分享,以及储能和负荷用电消纳形成层次化结构的“狭义能源局域网”,其中狭义能源局域网中又包含了“能源子网”[3]。而组成狭义能源互联网的核心设备将是与电压容量等级相对应的高压能量路由器、中压能量路由器和低压能量路由器。

广义能源互联网

有狭义必然也就有广义,广义能源互联网是以电力系统为核心,以互联网及其他前沿信息技术为基础,以分布式可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统,这些系统以电能流和信息流为纽带,紧密耦合——即电力网系统、电气交通网系统、天然气网络系统和信息网络系统,还可进一步集成供热、制冷网络等其他二次能源网络。控制的对象已不仅仅是包含电力系统,而是多种能源的协调控制和相互转化,而能量路由器也将向能源路由器进行演进,如下图所示。

融合多种能源互联的广义能源互联网结构

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