目前我國正處在能源行業的關鍵轉型階段，隨著化石能源的枯竭以及環境的不斷惡化，傳統的以化石能源為核心的能源生產消費體系已經難以為繼，因此構建以風能、太陽能等新能源為核心的能源供需體系、引導能源行業轉型升級，已經成為我國能源領域的重要發展方向[1-2]。而電力作為二次能源的核心，能夠將新能源轉化成為直接可用能量，因此引導傳統電力系統向著新能源電力系統轉化是實現上述能源轉型的關鍵途徑，實現這種轉型也是我國能源革命的重要目標[3-4]。

　　1 能源互聯網與新能源電力系統的兼容性分析

　　1.1 能源互聯網的基本架構能量流與信息流的相互融合、傳導是能源互聯網的基本特征之一。按照能量流與信息流的流動方向，能源互聯網的基本架構如圖 1 所示。從信息流傳導的角度看，在傳統能源供應網絡的基礎上，能源互聯網將通過互聯網技術實現信息資源在能源開發利用環節的實時共享，這種資源共享機制具有雙向傳導特性，用戶與信息控制系統、能源供應模塊、多元智能輸送模塊之間都存在信息雙向傳導能力，用戶與用戶之間也可實現用能信息共享。在這種信息高度共享化、開放式的信息網絡架構下，未來能源供需信息的發布者將更加多元化，信息共享量將出現幾何級增長[18]。

　　1.2 能源互聯網與新能源電力系統的互補協同性在我國，引導傳統電力系統向新能源電力系統發展轉變，仍然存在若干問題亟待解決。而能源互聯網則是解決這些問題的關鍵手段： 1)雙側隨機問題。電力系統傳統運營模式下，用戶用電需求的隨機性較強，發電出力則相對可控。新能源電力系統背景下可再生能源發電大規模并網，這顯著增加了發電出力的隨機性，造成供需雙側的不匹配問題，從而嚴重影響系統的安全穩定運行[21]。能源互聯網使得能源生產與消費的界限模糊化，以分布式發電為主的分散式能源模塊將使用戶有能力實現能源供需的自我平衡，并且與集中模塊、能源輸送模塊等實現互補協調，從而提高供需雙側的匹配度[22]。 2)規劃設計問題。當前我國電力系統整體規劃失調，具體表現為電源與電網規劃不協調、多類型電源規劃不協調、分布式電源規劃不協調等問題[23-24]。在系統規劃階段的失調嚴重影響了新能源電力系統整體可控性、新能源與多種能源之間的協調互補。在這方面，能源互聯網技術能夠突破空間限制，實現各規劃基本要素的可視化展示，多時間尺度下模擬各規劃方案的實際運行效果，兼顧“源–網–荷–儲”四個方面的互補協調，并從中選擇最優規劃方案[25-26]。

　　2 能源互聯網背景下新能源電力系統協同優化運營模式

　　在能源互聯網環境下，能源開發、利用和管理模式都將發生本質變化，能源供應體系將呈現分散和集中能源模塊相結合的形式，在每個分散能源模塊自平衡、自優化的基礎上，實現分散模塊與集中模塊的協調互補，進而在能源供應端自身以及能源供需雙側都達到協同優化，上述思路將是對新能源電力系統運營思路的一種提升。為提高能源互聯網與新能源電力系統之間的銜接特性，本節所提出的優化運營模式與關鍵技術及 1.2 節的問題密切相關，三者之間的相互關系見圖 2。

　　2.1 分散模塊自平衡與交互協作模式分散能源模塊主要包括能源生產與供應、能源傳輸、能源利用 3 個基本組成部分，是整個能源互聯網框架的能源供應基礎模塊。各個能源模塊之間緊密相連，各自具備自平衡能力，同時又具備自身獨有的特點，因此還應當在自平衡的基礎上實現交互協作。

　　2.2 能源供需協調優化規劃模式能源供需協調優化規劃模式是針對目前能源系統規劃設計問題的解決方案之一，該規劃模式分為兩個層面：第一，分散能源模塊層面，在規劃階段就要求充分考慮分布式發電及靈活可控發電資源的選址定容優化，為分散模塊內部的運營優化提供基礎[29-30]。同時規劃設計與分散式能源供應模塊相適應的配套設備，包括微網、儲能設備等;第二，廣域能源供需層面，對廣域范圍內未來能源供需發展情況進行定量分析預測，以此為依據規劃設計和構建能源供應模塊、能源輸送模塊。

　　2.3 廣域能源供需協同優化運行模式除分散模塊外，能源互聯網的能源供應側還包括大量集中模塊。能源集中模塊與分散模塊、能源需求之間的協調互補是能源互聯網的關鍵運營模式——廣域能源供需協同優化模式的核心內容。與分散模塊不同，集中模塊的能源供應容量較大，并且也更為多元化，其主要構成包括傳統化石燃料發電機組、大型風電基地、光伏發電基地等[34-35]。除電力供應外，還包括煤炭生產、石油和天然氣等其他能源形式的開采與開發。在集中模塊層面上，能源供應與生產變得更為廣域化，集中模塊與分散模塊在信息交換、能量互聯互通方面有著密切的相互關系，如圖 4 所示。

　　3 能源互聯網與新能源電力系統銜接關鍵技術

　　為進一步強化能源互聯網技術在推動新能源并網、構建新能源電力系統方面的推動作用，應當在目前已有的智能電網技術基礎上，嵌套更為先進的互聯網技術，建設能源互聯網與新能源電力系統之間的能量信息連接橋梁，同時配合廣域能源規劃技術、運營技術，實現能源系統的整體優化。

　　3.1 能源模塊信息能量交互分析技術能源互聯網框架下，各個模塊之間信息能量充分互聯互通，這需要以強有力的交互技術為基礎，該技術也是分散模塊自平衡模式、廣域能源供需協同優化運行模式的關鍵技術支撐。主要包括以下兩個方面[38]。

　　在信息交互方面，未來主要的技術研發方向為云端大數據信息交互，包括大數據采集技術、識別技術、數據挖掘技術等。將這些技術與云計算技術、云存儲技術等相結合，將能源大數據采集到云端后，通過數據識別技術篩選有用數據，并對異常數據進行修正，通過數據挖掘技術對多能源模塊的能源信息進行深度信息挖掘。各方面用戶都可通過具有普適性的接口接入該云存儲系統，從而獲取能源數據信息。對于分散式能源模塊，用戶可根據自身需求訂制適合的能源信息服務，根據系統優化計算結果進行用電安排，調整分布式發電自用和上網方式[39-40]。對于集中式能源模塊，可從云端系統獲取系統調度計劃安排、實時狀態數據等，參與調度計劃制定等過程，對系統能量流動進行動態調整。

　　3.2 廣域能源資源協調優化規劃技術能源互聯網以電力系統為核心，同時還包括石油、天然氣、煤炭等多種一次能源系統，這些能源系統與電力系統乃至新能源電力系統有許多共性特點，在能源互聯網的建設過程中，必須重點考慮能源系統長期性、多樣性、大量性等特征，因此要充分發揮能源互聯網相關技術對新能源電力系統建設的推動作用，必須要在系統規劃階段就實現優化協調，并將其作為系統優化運行的基礎。因此廣域能源資源協調優化規劃技術也是能源互聯網的關鍵技術支撐之一，與能源供需協調優化規劃模式相對應。

　　3.3 廣域綜合能源協同調度技術在系統運行方面，能源系統的共性特征和區別也較多，其中電力系統“發–輸–配–售”瞬間完成的特性是其區別于其他能源系統最顯著的特征。這個特征使得電力系統運行過程的精細化程度要超過其他能源系統。目前多種能源系統之間相互結合的關鍵點主要是能源的供需雙側：在供應側有風電制氫、電氣互聯等多能源協同方式;能源需求側則可實現在多種能源之間自由切換、自由選擇，因此能源供需兩端是能源互聯網中多種能源之間的相互結合點，該結合點需要廣域綜合能源協同調度技術來實現，該技術與廣域能源供需協同優化運行模式相對應，主要包括兩方面：

　　在能源供應側，通過機器學習、模式識別、大數據分析、趨勢預測與建模技術，建立新能源發電出力與周邊環境因素之間的相關關系分析模型，以聚類分析結果為基礎，更好地管理新能源的多變特性，形成優化的機組出力組合。在能源需求側，利用大數據技術對宏觀能源消費數據及區域用能數據進行精細化預測分析，尋找能源消費數據與其他信息數據之間的相互關系，建立差異化的大數據分析模型。利用大數據技術對用戶的需求側響應過程進行動態模擬仿真，對不同用戶的負荷響應速率、響應負荷進行分層分析，預測不同需求側響應措施的實施效果，為系統運行過程中的動態需求側響應方案設計提供數據支撐。在調度方案設計及執行的過程中，分散與集中模塊的系統運營商都可根據云技術及大數據技術分析結果制定及執行調度計劃，綜合能源供應側及需求側的先進技術，引導用戶負荷主動追蹤清潔能源發電出力。

　　4 建議及展望

　　要推動能源互聯網的建設發展，尤其發揮能源互聯網對新能源電力系統發展的促進作用，應當進一步完善目前的政策體系，制定具有針對性的相關產業政策，促進能源互聯網產業健康、有序、可持續發展。第一，制定能源互聯網相關規范和標準體系。建立統一的規范和標準體系是推動我國能源互聯網建設的關鍵，也是未來能源互聯網能夠實現多能源互聯以及信息實時交互的重要保證[52]。因此，建議由國家統一部署制定能源互聯網的規范和標準體系。組織各方面的力量集中科研攻關，依托電力、石油和天然氣、傳統互聯網等相關行業現有的標準體系，完善融合后納入到我國能源互聯網體系框架中，形成完整的能源互聯網規范和標準體系[53]。第二，構建并完善能源互聯網市場體系。能源互聯網形成的關鍵是開放的市場，因此有必要深化能源體制改革，建立統一開放、有序競爭的現代能源互聯網市場體系，發揮市場在優化資源配置的作用[54-55]。同時，應進一步深入研究應對開放性市場的電網關鍵技術，包括三個方面：第一，融合三種關鍵技術，通過儲能技術(分散與集中的儲能設備)、智能家居技術(促進數據搜集管道下沉到用戶設備側)、需求側資源綜合調控技術等調動用戶側參與市場的積極性和能力水平;第二，運營兩個平臺：主動配電網平臺、在線互動服務平臺，將柔性的理念貫穿整個電網規劃運營過程，加深服務業、互聯網思維和電網調控的相互融合;第三，提供一種方案：綜合能源解決方案，而不僅僅是用電方案。第三，推動示范性工程建設。積極爭取國家支持在相關領域先行先試，通過試點示范，形成帶動引領效應;結合區域特色、領域特點和各自基礎，組織開展能源互聯網試點示范區建設，探索新型建設推廣模式;推動云計算、物聯網等新一代信息技術和智能微電網系統等智能化物理通道的協調規劃，加快應用示范點和產業化基地建設[56-57]。

　　5 結論

　　促進新能源的開發利用、提高新能源在我國終端能源消費的比重，目前是我國能源行業改革的主要目標。作為二次能源的核心，電力將在此次能源行業變革中起到至關重要的作用，建設與發展新能源電力系統將是實現改革目標的關鍵手段。而能源互聯網的建設能夠推動我國能源行業的產業技術升級和結構調整，通過對能源供需結構的根本性變革，在分散和集中兩個層面提高新能源的滲透率，因此能源互聯網與新能源電力系統兩者在設計層面上和實施層面上都密切相關，能源互聯網能夠推動新能源電力系統的建設發展。

　　因此，要進一步發揮這種促進作用，必須在運營模式上實現分散能源模塊和集中能源模塊的優化協調，實現廣域層面上的各能源系統協同互補;在技術層面上將互聯網技術引入傳統能源行業，加強能量流與信息流的廣泛交互;在政策層面上盡快完善各項機制政策，促進能源互聯網與新能源電力系統有序健康發展。

　　參考文獻

　　[1] 劉吉臻.新能源電力系統建模與控制[M].北京：科學出版社，2015. Liu Jizhen.The modeling and control on renewable energy electrical power system[M].Beijing：Science Press，2015(in Chinese).

　　[2] 劉振亞.智能電網承載第三次工業革命[J].國家電網， 2014(1)：30-35. Liu Zhenya.Smart grid supports the third industrial revolution[J].State Grid，2014(1)：30-35(in Chinese).

　　《能源互聯網背景下新能源電力系統運營模式及關鍵技術初探》來源：《中國電機工程學報》，作者：曾鳴，楊雍琦，李源非，曾博，程俊，白學祥