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1、第３８卷第１５期Vol．３８No．１５２０１４年８月１０日Aug．１０,２０１４DOI:１０．７５００/AEPS２０１４０６１３００７从智能电网到能源互联网:基本概念与研究框架董朝阳１,２,赵俊华３,４,文福拴３,５,薛禹胜６(１．南方电网科学研究院,广东省广州市５１００８０;２．SchoolofElectricalandInformationEngineering,TheUniversityofSydney,NSW２００６,澳大利亚;３．浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市３１００２７;４．CentreforIntelligentElectri
2、cityNetworks,TheUniversityofNewcastle,NSW２３０８,澳大利亚;５．文莱科技大学,文莱斯里巴加湾BS８６７５;６．南瑞集团公司(国网电力科学研究院),江苏省南京市２１１１０６)摘要:以化石能源集中式利用为特征的传统经济和社会发展模式正在逐步发生变革,而以新能源技术和互联网技术为代表的第三次工业革命正在兴起.作为第三次工业革命的核心技术,能源互联网力图结合可再生能源技术与互联网技术,推动分布式可再生能源的大规模利用与分享,促进电力、交通、天然气等多种复杂网络系统的相互融合,最终实现改变能源利用模式,推动经济与
3、社会可持续发展的目的.在此背景下,展望了能源互联网的发展前景,并试图建立其基本的研究框架.首先,给出了能源互联网的初步定义,并概述了能源互联网的基本架构及其组成.随后,针对广域内分布式设备的协调与控制、电力系统与交通系统的融合、电力系统与天然气网络的融合、信息物理建模及安全等几个核心问题,探讨了能源互联网研究中可能面临的主要挑战.关键词:能源互联网;智能电网;天然气网络;电气化交通;信息物理建模;信息物理安全性０引言现.而以能源互联网为核心的第三次工业革命将给人类社会的经济发展模式与生活方式带来深远影自２０世纪８０年代以来,能源行业的技术基础、
4、响.组织结构与经济模式就一直在逐步发生转变.推动里夫金认为,能源互联网应具有以下四大特这一转变的主导性因素包括:①由于化石能源广泛[１]征:①以可再生能源为主要一次能源;②支持超大利用所导致的气候变化等环境危机日益深化;②随规模分布式发电系统与分布式储能系统接入;③基着人口众多的发展中国家的崛起,传统的依赖不可于互联网技术实现广域能源共享;④支持交通系统再生能源的工业与经济发展模式难以持续;③可再的电气化(即由燃油汽车向电动汽车转变).从上述生能源与信息技术的快速发展.能源行业变革的最特征可以看出,里夫金所倡导的能源互联网的内涵终目标是建立更加
5、高效、安全与可持续的能源利用主要是利用互联网技术实现广域内的电源、储能设模式,从而解决能源利用这一人类社会面临的重大备与负荷的协调;最终目的是实现由集中式化石能难题.源利用向分布式可再生能源利用的转变.由于能源美国著名学者杰里米?里夫金在其新著«第三[１]领域的变革对于工业与社会发展具有决定性影响,次工业革命»一书中,首先提出了能源互联网的愿一些主要发达国家的政府已开始关注和重点推动能景,引发了国内外的广泛关注.里夫金认为,由于化源互联网的发展.２０１２年５月２９日,欧盟在布鲁石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题,在第塞尔召开了题为“成长任务
6、:欧洲领导第三次工业革二次工业革命中奠定的基于化石燃料大规模利用的命”的会议,欧盟理事会副主席AntonioTajani在会工业模式正在走向终结.里夫金预言,以新能源技上明确提出“第三次工业革命将围绕能源互联网展术和信息技术的深入结合为特征的一种新的能源利开??,我们的２０２０战略让我们已经走在了正确的用体系,即“能源互联网”(EnergyInternet)即将出[２]道路上,但我们需要加快投入??”.德国对于能收稿日期:２０１４Ｇ０６Ｇ１３.源互联网的发展尤其积极,已经率先提出了“EＧ国家重点基础研究发展计划(９７３计划)资助项目Energy
7、”计划,力图打造新型能源网络,在整个能源(２０１３CB２２８２０２);国家自然科学基金资助项目(５１１０７１１４,供应体系中实现数字化互联及计算机控制和监５１１７７１４５).[３]测.在美国,国家科学基金会(NationalScience—１—２０１４,３８(１５)Foundation)支持建立了FREEDM(Futuretorenewableenergy).RenewableElectricEnergyDeliveryand２)支持大规模分布式电源的接入(BuildingsasManagement)研究中心,目的是研发可以实现分布powerp
8、lants).式设备即插即用的下一代电力系统,并以此作为能３)支持大规模氢储能及其他储能设备的接入[４]源互联网的原型.(Deployinghydro
