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冯庆东:能源互联网的关键在于能源基础设施的数字化和智能化

作者:冯庆东  来源:太阳能发电网  发布时间:2017-1-12 11:20:40

中国储能网讯:2016年12月22-23日,“2016首届中国分布式光伏品质建设高峰论坛”在京举行。国家电网能源研究院首席专家冯庆东先生在本次论坛上以《能源互联网与分布式光伏》为题进行了主旨演讲。

冯庆东表示,未来的能源互联网,是以电力系统为核心、以智能电网为基础、以大规模接入可再生能源为主的采用先进信息通信技术和电力电子技术的分布式能源的管理系统。

他认为,能源互联网采用什么样的信息通信技术来实现协调控制,是非常重要的问题。目前互联网技术还不能用于能源领域的协调控制,存在许多先天不足,能源互联网的协调控制需要采用先进的信息通信技术(ICT),而不仅仅是互联网。互联网思维还没有形成严谨完善的理论体系,在能源领域实施跨界思维要慎之又慎。

同时,冯庆东表示,目前对能源互联网的信息层、业务层炒得过热,忽视了过程层也就是能源基础设施的物理层有哪些问题需要解决,而后者可能才是能源互联网发展的瓶颈。

以下是冯庆东先生在本次论坛上的发言实录: 

我今天主要讲讲能源互联网的关键技术与实施方案等内容。

我们正处在一个能源转型的时代,大家都已经意识到了,随着风力发电和光伏发电大量接入电力系统以后,我们面对一系列问题,可再生能源的随机性和波动性,对电源结构、电网结构和负荷结构都会带来比较大的变化。 

当然,这个变化是渐进性的,而且是长期的。

因此,面对未来的能源互联网,特别是未来可再生能源大量发展的时候,会出现什么样情况,其中有很多理论问题和技术问题都需要研究和解决。

当下,对于能源互联网,还有不同的认识,不同的角度、不同的研究方向会得出不同的结论,许多理论问题和技术问题并没有达成共识,这很正常。

我们理解的能源互联网,是以电力系统为核心、以智能电网为基础、以大规模接入可再生能源为主的、采用先进的信息通信技术和电力电子技术的分布式能源的管理系统,还包括信息物理系统,对物理设施进行广域的协调控制,能够实现多种能源的互补。 

现在多能互补的概念炒得很热,其实,多能互补的主要目的是要接纳可再生能源和提高能源利用效率,因为我们的能源利用效率很低,但用能总量却很高。

我们认为,能源的基础设施主要包括光伏发电、风电、储能装置、变流器、分布式能量管理系统、高速通信网络和测控终端等。

未来能源互联网的总体架构,在主干网这一层,要发展成交直流混合电网,这个现在已经在发展。

在配电网层面,主要通过环状或辐射状的网络形成交直流混合配电网,未来会出现直流配电网,还有直流供电,在低压配网会出现直流负荷。包括LED、电动汽车、电梯等。

在用户层面,则要实现分布式的能源微网。这也是未来最有活力的层面,是未来发展的重点,将面向工厂、商业楼宇、社区、乡镇等诸多场景。

能源互联网未来的基本形态是风电、光伏发电高渗透率接入,是以大规模的分布式电源和微网为基础的。而且在区域能源的基础上,力争实现区域内的能源平衡。

所以,将会面临很多问题,有技术方面的,有成本方面、政策方面的。大家现在更多关注的是政策,对技术和成本重视不足,实质上很多问题最后的瓶颈还是归结为技术上没有突破。

能源转型是一个长期的系统工程,不光技术上要突破,成本上也要突破。成本没有突破是不能大面积推广的,高成本的大面积推广会造成财政负担过重。那么,成本靠什么突破?很大一部分还是靠技术创新。

因此,未来能源互联网的发展,要借助先进的信息通信技术(ICT)。这种提法在能源转型过程中比“互联网+智慧能源”的提法更准确。“互联网+”的具体落实,实质上也是靠先进信息通信技术,来实现资源的灵活聚合与分解。

我们未来要实现电源、电网、负荷等各种资源的灵活协调、控制、聚合与分解。为什么我们建了那么多大型风场、大型地面光伏电站不能并网?会出现弃风、弃光的现象?很大一部分的原因,是缺少灵活的、可调控的资源,不能很好的实现聚合与分解,这是一个核心问题。

能源互联网要实现的主要目标中,就包括提高电源的灵活性与调节性,提升电网的灵活性,提升负荷的灵活性等等。

那么,如何提升电网的灵活性?将来大量的光伏发电、风电接入配电网后,怎么去灵活调整网价来转移负荷,这是我们要面对的问题。

负荷的灵活性,可以通过实施需求侧管理、需求响应,包括对空调、蓄冷、电动汽车、储能等进行协调和控制来实现。

关于能源基础设施的数字化和智能化问题。我们认为,首先是能源基础设施的数字化问题,然后是智能化问题。如果这些问题不解决,实时数据采集不上来、传输不上去,远程运维、能源交易等很多功能都会受到限制。包括能源大数据也是一样,如果数据不全,挖掘出来的可能就是一个啼笑皆非的结果。

能源大数据应用的瓶颈是实时数据能不能采集上来、历史数据积累够不够的问题。要想实现多能互补,热的数据怎么来?水的数据怎么来?气的数据怎么来?电的数据怎么来?都在不同的行业领域里面掌握着,不是随便就能拿出来的。

所以,我们一定要把核心问题关注到过程层,不要老在业务层畅想,而其实底下的问题被忽视了,并没有解决。

因此,能源互联网要分阶段地建设,要根据不同技术的成熟度和进展情况,解决不同的问题,不能急于求成。

什么样的阶段要做什么事,一定是根据技术的成熟度来决定的。能源互联网是个系统工程,需要自上而下的设计、自下而上的实施,需要做好规划、做好顶层设计。

还要以分布式能源、智能微网、需求侧管理、需求响应为切入点,要做好光伏发电和风电的功率预测,做好负荷预测,做好电价预测,等等。

我们认为,中国的能源互联网要从中国的实际出发,主要在于创新,一是突破技术瓶颈,二是突破成本瓶颈。创新需要专注,创新需要潜心研究,创新不需要炒作。

创新的过程具有很多的不确定性,一是光伏、储能、电动汽车的进步,不一定是完全同步的,二是能源基础设施的技术进步并不一定严格遵循摩尔定律,三是要勇于承认中国有的技术与国际先进水平的差距,而且在关键领域的差距还很大。

(作者为国家电网能源研究院首席专家)

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