能源互联网的关键技术

要真正实现能源的互联互通，涉及到众多的技术应用。与传统电网不同，能源互联网是由多个微电网互联而成。每个微电网内部又包括发电（各种形式的发电）、储能、用户、输配电以及并网系统。因此，能源互联网涉及的技术要比传统电网的面更为宽广。例如，能源转化、能源的收集、电网与互联网融合、能源存储等诸多方面。为了方便起见，我们分为智能微电网和广域的能源互联网两部分介绍相关技术。 一、智能微电网的关键技术 作为能源互联网的细胞，大量微电网的建设和运营是能源互联网存在的基础。而微电网中的许多关键技术与现有的电网技术也大不相同。 （一）各类新能源发电设备 能够作为微电网的电源的其它可再生能源有如下几种： 光伏发电，风力发电，小型水力电站，生物质能电站（主要是沼气发电，可与垃圾处理、有机肥的生产相结合），采用天然气的微型燃气轮机。 上述各种形式的新能源技术现在基本成熟，但在如何提高能源的转换效率方面还有许多可以改进的地方。 （二）储能技术 微电网的储能系统要满足以下三种情况的要求：1）在电源或电网事故情况下，储能系统能够迅速替代电源；2）在微网内大型负荷启动时，由于电流往往数倍于运行电流，需要储能系统提供瞬时大电流；3）在光伏以及其它电网发电不足时，起到为微网内负荷供电的功能。 目前，较为成熟的储能技术是铅酸蓄电池，但有寿命短和铅污染的问题。能够适用于智能光伏微电网的新型储能系统有如下几种：钒流体电池，飞轮储能，超级电容。这几种新型储能系统各有优缺点，随着产业化程度的不断成熟，相信产品的质量、性能、稳定性均将有大幅提高，成本也可以大幅度下降。 （三）微网控制技术 与传统电网不同，智能微电网的网内有多个电源和多处负荷。负载的变化、电源的波动，都需要通过储能系统或外部电网进行调节。这些电源的调节、切换和控制就是由微网控制中心来完成的。 微网控制中心除了监控每个新能源发电系统、储能系统和负载的电力参数、开关状态和电力质量与能量参数外，还要进行节能和电力质量的提高。 （四）智能微电网的信息系统 微电网在正常运行时，通常采取与主干电网并网运行的方式。微电网内部的控制系统需要与主干网的电力调度系统联网进行信息通讯，要做到在电源或负荷变化时，将信息通报给主电网，并给主电网以充足的时间进行调度，这样，就可以保证微电网的供电和主电网的稳定。 微电网和主网要进行实时信息交换，这是通过微电网的信息系统来完成的，微电网的信息系统还可以帮助微电网之间的互联和互相调度，这样，有助于主电网的稳定，减少主电网的供电压力。信息系统是微电网与外界信息交互的基站。它不仅可以大大减少微电网发电的波动性，也能够因地制宜，充分利用微电网所在地区的各种可再生能源和资源。 以上四大类技术就微电网涉及的主要技术。此外，在能源综合利用的微能源网的情形，还要涉及垃圾处理、沼气及有机肥的生产技术，甚至于供暖系统的相关技术，制冷技术，地热等等。 二、能源互联网的广域技术 多个微电网的互联即构成能源互联网。因此，能源互联网的广域技术主要指微电网的网际互联以及多种能源形式的集成所设计的关键技术。 （一）能源互联传输相关技术 微电网之间的电力传输可以通过主电网，但更多的是需要建设新的输电线路。除了电缆外，新型输电材料如常温超导材料也是能源互联网的远距离输电研究的技术方向。要实现电力在低压传输过程中有效输送和回收，充分利用各分布式小功率能源采集和生产单元的余电并网，使用常温超导体可以大大降低输电损耗。 此外，是高压还是低压，交流还是直流，微电网的建成可能会对现有的技术进行重新选择。 （二）信息的互联互通技术 能源互联网的信息互通可以利用现有的信息互联网。但是，如前所述，对于实时性要求非常高的控制信号，可能需要更可靠的信息传输方式。利用电力网加载高频信号实现信息通信，是当前研究热点之一。 要将数据分类，通常实时性要求高的数据，量并不大，而数据量大的如图像视频等，实时性要求不高。因此，实时数据库和数据分级是必要的。 （三）多种能源方式的集成技术 电力是能源的主要形式，但并非是唯一形式。对于居民和工业来说，除了电作为能源的一种形式外，还有供暖、制冷、燃气的需求。如果家庭取暖，可能用光热比光伏发电再带动空调的方式能源效率更高。此外，家庭的燃气如果采用沼气的话，如何保证沼气供应的质量的稳定，也是能源互联网需要考虑的问题。对于电动汽车的充电，也要考虑许多新的技术手段。多种能源集成的时候，相互之间也有许多互补的作用可以提高相互的效率。这些都需要在使用过程中逐步使用和解决。 总之，能源互联网的实现涉及到很广泛的技术，并非只是电力专业一门技术。鉴于其中大量的技术都是已经在其它行业里应用的成熟技术，只不过在能源互联网这个新的框架下需要重新找到实现的新的方式。