能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

要真正實(shí)現(xiàn)能源的互聯(lián)互通，涉及到眾多的技術(shù)應(yīng)用。與傳統(tǒng)電網(wǎng)不同，能源互聯(lián)網(wǎng)是由多個(gè)微電網(wǎng)互聯(lián)而成。每個(gè)微電網(wǎng)內(nèi)部又包括發(fā)電（各種形式的發(fā)電）、儲(chǔ)能、用戶、輸配電以及并網(wǎng)系統(tǒng)。因此，能源互聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)要比傳統(tǒng)電網(wǎng)的面更為寬廣。例如，能源轉(zhuǎn)化、能源的收集、電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合、能源存儲(chǔ)等諸多方面。為了方便起見(jiàn)，我們分為智能微電網(wǎng)和廣域的能源互聯(lián)網(wǎng)兩部分介紹相關(guān)技術(shù)。 一、智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 作為能源互聯(lián)網(wǎng)的細(xì)胞，大量微電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)是能源互聯(lián)網(wǎng)存在的基礎(chǔ)。而微電網(wǎng)中的許多關(guān)鍵技術(shù)與現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)也大不相同。 （一）各類(lèi)新能源發(fā)電設(shè)備 能夠作為微電網(wǎng)的電源的其它可再生能源有如下幾種： 光伏發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電，小型水力電站，生物質(zhì)能電站（主要是沼氣發(fā)電，可與垃圾處理、有機(jī)肥的生產(chǎn)相結(jié)合），采用天然氣的微型燃?xì)廨啓C(jī)。 上述各種形式的新能源技術(shù)現(xiàn)在基本成熟，但在如何提高能源的轉(zhuǎn)換效率方面還有許多可以改進(jìn)的地方。 （二）儲(chǔ)能技術(shù) 微電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)要滿足以下三種情況的要求：1）在電源或電網(wǎng)事故情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠迅速替代電源；2）在微網(wǎng)內(nèi)大型負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)，由于電流往往數(shù)倍于運(yùn)行電流，需要儲(chǔ)能系統(tǒng)提供瞬時(shí)大電流；3）在光伏以及其它電網(wǎng)發(fā)電不足時(shí)，起到為微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷供電的功能。 目前，較為成熟的儲(chǔ)能技術(shù)是鉛酸蓄電池，但有壽命短和鉛污染的問(wèn)題。能夠適用于智能光伏微電網(wǎng)的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)有如下幾種：釩流體電池，飛輪儲(chǔ)能，超級(jí)電容。這幾種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)各有優(yōu)缺點(diǎn)，隨著產(chǎn)業(yè)化程度的不斷成熟，相信產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、穩(wěn)定性均將有大幅提高，成本也可以大幅度下降。 （三）微網(wǎng)控制技術(shù) 與傳統(tǒng)電網(wǎng)不同，智能微電網(wǎng)的網(wǎng)內(nèi)有多個(gè)電源和多處負(fù)荷。負(fù)載的變化、電源的波動(dòng)，都需要通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)或外部電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這些電源的調(diào)節(jié)、切換和控制就是由微網(wǎng)控制中心來(lái)完成的。 微網(wǎng)控制中心除了監(jiān)控每個(gè)新能源發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)載的電力參數(shù)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)和電力質(zhì)量與能量參數(shù)外，還要進(jìn)行節(jié)能和電力質(zhì)量的提高。 （四）智能微電網(wǎng)的信息系統(tǒng) 微電網(wǎng)在正常運(yùn)行時(shí)，通常采取與主干電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的方式。微電網(wǎng)內(nèi)部的控制系統(tǒng)需要與主干網(wǎng)的電力調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息通訊，要做到在電源或負(fù)荷變化時(shí)，將信息通報(bào)給主電網(wǎng)，并給主電網(wǎng)以充足的時(shí)間進(jìn)行調(diào)度，這樣，就可以保證微電網(wǎng)的供電和主電網(wǎng)的穩(wěn)定。 微電網(wǎng)和主網(wǎng)要進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交換，這是通過(guò)微電網(wǎng)的信息系統(tǒng)來(lái)完成的，微電網(wǎng)的信息系統(tǒng)還可以幫助微電網(wǎng)之間的互聯(lián)和互相調(diào)度，這樣，有助于主電網(wǎng)的穩(wěn)定，減少主電網(wǎng)的供電壓力。信息系統(tǒng)是微電網(wǎng)與外界信息交互的基站。它不僅可以大大減少微電網(wǎng)發(fā)電的波動(dòng)性，也能夠因地制宜，充分利用微電網(wǎng)所在地區(qū)的各種可再生能源和資源。 以上四大類(lèi)技術(shù)就微電網(wǎng)涉及的主要技術(shù)。此外，在能源綜合利用的微能源網(wǎng)的情形，還要涉及垃圾處理、沼氣及有機(jī)肥的生產(chǎn)技術(shù)，甚至于供暖系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，制冷技術(shù)，地?zé)岬鹊取?二、能源互聯(lián)網(wǎng)的廣域技術(shù) 多個(gè)微電網(wǎng)的互聯(lián)即構(gòu)成能源互聯(lián)網(wǎng)。因此，能源互聯(lián)網(wǎng)的廣域技術(shù)主要指微電網(wǎng)的網(wǎng)際互聯(lián)以及多種能源形式的集成所設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。 （一）能源互聯(lián)傳輸相關(guān)技術(shù) 微電網(wǎng)之間的電力傳輸可以通過(guò)主電網(wǎng)，但更多的是需要建設(shè)新的輸電線路。除了電纜外，新型輸電材料如常溫超導(dǎo)材料也是能源互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)距離輸電研究的技術(shù)方向。要實(shí)現(xiàn)電力在低壓傳輸過(guò)程中有效輸送和回收，充分利用各分布式小功率能源采集和生產(chǎn)單元的余電并網(wǎng)，使用常溫超導(dǎo)體可以大大降低輸電損耗。 此外，是高壓還是低壓，交流還是直流，微電網(wǎng)的建成可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行重新選擇。 （二）信息的互聯(lián)互通技術(shù) 能源互聯(lián)網(wǎng)的信息互通可以利用現(xiàn)有的信息互聯(lián)網(wǎng)。但是，如前所述，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求非常高的控制信號(hào)，可能需要更可靠的信息傳輸方式。利用電力網(wǎng)加載高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)信息通信，是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。 要將數(shù)據(jù)分類(lèi)，通常實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)，量并不大，而數(shù)據(jù)量大的如圖像視頻等，實(shí)時(shí)性要求不高。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)分級(jí)是必要的。 （三）多種能源方式的集成技術(shù) 電力是能源的主要形式，但并非是唯一形式。對(duì)于居民和工業(yè)來(lái)說(shuō)，除了電作為能源的一種形式外，還有供暖、制冷、燃?xì)獾男枨?。如果家庭取暖，可能用光熱比光伏發(fā)電再帶動(dòng)空調(diào)的方式能源效率更高。此外，家庭的燃?xì)馊绻捎谜託獾脑?，如何保證沼氣供應(yīng)的質(zhì)量的穩(wěn)定，也是能源互聯(lián)網(wǎng)需要考慮的問(wèn)題。對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的充電，也要考慮許多新的技術(shù)手段。多種能源集成的時(shí)候，相互之間也有許多互補(bǔ)的作用可以提高相互的效率。這些都需要在使用過(guò)程中逐步使用和解決。 總之，能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)涉及到很廣泛的技術(shù)，并非只是電力專(zhuān)業(yè)一門(mén)技術(shù)。鑒于其中大量的技術(shù)都是已經(jīng)在其它行業(yè)里應(yīng)用的成熟技術(shù)，只不過(guò)在能源互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新的框架下需要重新找到實(shí)現(xiàn)的新的方式。