基于智能电网的能源互联网模型——微能网
能源互联网是以互联网理念构建的新型信息—能源融合体,实现能源-电网双向流通、区域能源协调调配、终端用能智慧互动的网络。个人和家庭以建筑物为主体成为无数微小的能源生产单元,高度稳定和可靠的电网将这些微型能源生产单元联接起来,并将其连通原有的电网。以成熟的互联网技术提供支撑,将电力输送网络转变成能源互联网,实现对电能智能化控制,还能与用户互动即时响应用户意见,满足用户多样化的电力需求,形成一个循环的能源生态网络。
微能网是在深刻理解第三次工业革命的经济格局及能源互联网的内涵基础上以智能电网建设为基础,站在电力行业角度提出的能源互联网的模型。微能网的建设不是废旧立新,而是在现有电力基础设施上进行新建改造,在兼容传统电网的基础上,充分、广泛和有效地利用分布式可再生能源,实现多种能源协调控制和综合能效管理,建成多点接入、网络共享、需求感知的区域能源互联网。
微能网是以互联网思维构建的新型信息—能源融合体,是实现能源-电网双向流通、区域能源协调调配、终端用能智慧互动的共享网络。微能网整体架构如图4,其包含三个层次:以分布式能源、智能小区等微电网形式作为能够实现自循环-自消纳的能量自治单位;以能源路由站作为区域能源自治单位的能源接入和能源调配站;以能源集散中心作为区域间能源调度总站、电网运行状态等信息的能源集散和信息处理的中心,实现在能源路由站之间的协调控制。
能源集散中心是微能网的核心,同时是微能网的电源点、并网点和公共负荷中心。能源集散中心以智能变电站为依托,结合分布式发电、集中大型数据中心、电动汽车充换电站等公共负荷,实现多种能源转换和区域能源预测、调度与计量结算。能源集散中心能实现管控范围内能源路由站之间能源的汇聚及调度,并依据微网状态和电网运行等信息流,实现电能的双向按需传输和动态平衡使用。
能源路由站由较低电压的等级变电所或配电所升级而成,包含小型的储能设施、分布式电源集中接入点、终端多能协调控制中心、通信网络汇聚点。能源路由站位于微能网的中间层,路由站下游的分布式电源和负荷一般形成小型微电网,在路由站处并网。能源路由站之间应实现源-荷动态平衡,因此至少应有联络3个站的配电/冷/热环网,实现能源转发,并进行跨网结算。
能量自治单位是能源互联网的基层单元,由能源路由站下辖的局部微电网升级而来。能源自治单位主要包括微电网、分布式能源和智能小区等能够利用风能、太阳能等清洁能源进行发电的单位,这些单位既可以独立运行,能源自给自足,又可将冗余能量上传至能源路由器的储能设施,参与调度转发,并通过“分布式电源即插即用”,实现随时自动报装、自动上网、自动计费。在自身能源供给不足的情况下,除使用区域能调配的清洁能源外,可自动切换利用大电网中的电能,保证自身用电的可靠性和连续性。