基于分布式可再生能源发电的能源互联网系统
能源互联网下的源网荷互动体系及应用
荷随网动
荷
可控刚性负荷 可调柔性负荷 需求侧响应负荷
网 网
网
小概率高风险的备 用容量不足
线路或设备潮流越 限
网随网动
网
柔性开放的接入能力 调度控制中心对电网进行主动
的监视、分析、预警、辅助决 策和自愈控制 UPFC，VSC-HVDC，SVC
技术框架
“源-网-荷” 特性及互动行
为建模
• 循环泵等
11
可行性
1 有序削峰
削峰区间
空调负荷已开展实践
楼宇1
空调1
电网负荷缺口
降负荷
逐 级 分 解 楼宇2
逐
级
分 解 空调2
电网运行曲线
楼宇n
空调n
12
可行性
2 虚拟调峰
调节曲线
连续调
空调负荷已开展实践
方式一
负荷曲线
楼宇1
逐 级 分 解 楼宇2
空调1
逐
级
分 解
空调2
电网运行曲线
楼宇n
空调n
单一可再生能源易 受地域、环境、气 象等因素影响
源随源动
源
多类型能源相关性互补 广域互补 大型储能平滑波动
源 荷
源
间歇性能源功率波动
荷随源动
荷
储能、电动汽车等可调度 的资源参与电网有功调节
空调、冰箱等作为需求侧 资源参与电力供需平衡
网
荷
网
小概率高风险的备用 容量不足
线路或设备潮流越限
7
必要性
电网潮流时空分布特性更趋复杂
1 分布式电源高渗透率 2 互动行为难以预知 3 电力双向潮流；局部电网潮流拥挤，窜动 4 不同电压等级可再生能源多点集中接
能源互联网的概念和实践
能源互联网的概念和实践能源互联网是指利用现代信息通信技术，构建起超级智能电网，形成全球范围的能源互联网，实现能源的高效、安全、可持续、绿色的全球调控和国际交流。
其核心是以清洁能源为主导，利用分布式能源和大规模能源储存技术，建立起从供给端到需求端全链条的电能互联网。
能源互联网是未来能源发展的方向和趋势。
它以清洁能源为主导，建立起全球范围内的能源互联网，实现能源的高效、安全、可持续、绿色的全球调控和国际交流。
其具有多个优点，例如能够降低能源消耗、减少二氧化碳排放、使能源市场更加开放、促进能源经济的快速发展等。
能源互联网的实践已经在全球范围内开展。
中国是世界上最大的新能源发电国家，也是全球能源互联网建设的积极参与者和推动者。
中国完善了包括清洁能源的生产、储存、调度和交易等多种技术，建立起了分布式能源和大规模能源储存，形成了独具特色的能源互联网。
据统计，截至2019年底，中国新能源占全国总发电量比重达到8.8%，新能源发电装机总量排名世界第一。
目前，全球各地还在不断推进能源互联网的建设和实践。
欧盟一直致力于推动能源领域的技术革新和绿色转型，拥有丰富的清洁能源资源。
因此，欧盟不断推进能源互联网建设，加强欧洲范围内的能源交流和合作。
同时，美国在可再生能源领域也有所发展，其在太阳能和风能等领域成果显著，为全球能源互联网发展提供了有益的经验和思路。
总之，能源互联网是未来能源发展的趋势和方向，建设能源互联网是全球能源发展的必经之路。
各国应该加强合作，整合资源，共同推进全球能源互联网的建设和实践，促进能源的高效、安全、可持续、绿色的全球调控和国际交流，为人类创造更美好的未来。
孙宏斌 能源互联网(中文简版)
孙宏斌 教授 清华大学 shb@
能源互联网：深度融合能源系统和互联网 的新一代能源系统。
目录
Why What How
1
Why-为什么提出能源互联网？
能源生产不可持续
• 煤炭占70% • 可再生能源消纳困难 • 环境污染严重
能源使用效率低
能源行业内向保守
• 单位GDP能耗是世界平 均水平的2.5倍
能源互联网要互联什么？
（1）能源互联问题
• 能源没联上？多能未互联，冷/热/电/气/交通割裂， 能效低； 全球互补效益未发挥。
• 能源没联好？可再生接纳问题；源的即挿即用问题，限制了 分布式发电和微网的发展；能效问题，能量传输和转换效率 低；用能不便，无线不成熟。
（2）信息互联问题
• 物理互联够了？不够！还要盘活和优化资源，靠什么？ • 靠信息互联：信息互联网，实现资源的数据化和透明化，开
能源互联网两层架构
互联网+
能源互联网操作系统
能源物联、能源管理、市场交易、互联网金融…
数据互联问题
@
居民
无线
EV
储电
蓄冷/热
工商业
集线器 路由器
燃气公司
直流传输
电网公司 热力公司
超导（光纤）
存储
燃气发电
垃圾/沼
冷热联供
气发电
能源系统的类互联网化
光伏 风力
物理互联问题
7
互联网理念和技术融入能源网
能源
热力公司
光伏 VPP
风力
互联网+（数据互联） 能源互联网的智慧操作系统：能源物联部分
数据采集下沉：实现不同位置、不同设备、不同信息的实时广域 感知和互联，在已有专网传输的基础上，新增开放传输系统，在 不影响安全等前提下实现信息的最大化共享，实现能源数据化和 透明化
分布式能源
热电联产技术
• 我国大约有80%的电能来自化 石能源的燃烧，即“火力发电” 然而，如图“火电效率”很低， • 资源贬值且浪费 • “热电联产”是指热源在生产电能 的同时，又回收废热用于供热的 联合生产过程，简称CHP。
• 热电联产系统一般由原动机、发电机、热回收系统等组成。
• 在供热方面，热电联产实现了热能的梯级利用，避免了热能的贬 值，总效率可达80%以上。
• 在发电方面，集中式的热电联产并没有什么特殊之处，但热电联 产的分布式应用，不但有助于减少热电转化的能量损失，而且贴 近用户，无需建设配电站，减少了热能输送和电能输配中的损耗， 适合多种热电比的变化。系统可以灵活的响应用户端需求，调节 热电比，从而增加设备利用率， 并有效提高大量可靠电力，弥 补了大电网安全稳定性方面的 不足，成为大电网不可缺少的 补充电源。
分布式能源技术解析
————解决能源问题的一把钥匙
• 分布式能源是一种以诸多能源资源为原料输入，以冷、热、电为 主要能源产品输出，以分布式能源系统、分布式网络和分布式 （智能）控制技术为基础的区域性能源 产、供、配、售、用 一体化体系。
目录
• 1、 能源和能源问题 • 1.1 能源概述 • 1.2 能源问题综述 • 2、分布式能源解析 • 2.1 分布式能源概述 • 2.2 分布式能源的发展和引入 • 2.3 我国分布式能源的前景 • 2.4 “智能电网”的提出及其发展 • 3、分布式能源技术 • 3.1 热电联产技术 • 3.2 可再生能源发电技术
第五级：技术性概念 1 供需双侧技术：根据用户多种能源需求和资源配置状况，监理闭环反馈能源 系统，并加以整合优化。
2 能效技术：能源梯级利用和综合利用，不断提高使用效率 3 储能技术：低谷蓄电高峰放电：主要调节手段和安全保障 4 可再生能源发电技术 5 自适应控制技术：根据反馈自行输入和输出的分析和控制 6 信息技术：智能化监控，网络化群控，远程遥控实现普通电网和互联网的结 合。 这类概念提出了支撑分布式能源系统建设和实现其远景目标所必须的技术。
能源行业能源互联网应用案例
能源行业能源互联网应用案例第1章能源互联网概述 (3)1.1 能源互联网的定义与发展历程 (3)1.1.1 定义 (3)1.1.2 发展历程 (4)1.2 能源互联网的架构与关键技术 (4)1.2.1 架构 (4)1.2.2 关键技术 (4)第2章能源互联网在国内的应用实践 (5)2.1 国内能源互联网发展现状 (5)2.1.1 政策支持 (5)2.1.2 技术研发与创新 (5)2.1.3 产业发展 (5)2.2 国内典型能源互联网项目案例 (5)2.2.1 项目一：国家能源局示范项目——江苏无锡新能源微电网 (5)2.2.2 项目二：全球首个多能互补集成优化示范项目——青海海南州光伏园区 (5)2.2.3 项目三：全国首个综合能源服务项目——浙江杭州亚运村 (6)2.2.4 项目四：全国首个能源大数据中心——北京城市副中心 (6)2.2.5 项目五：全国首个绿色能源示范县——江西万年县 (6)第3章能源互联网在国际的应用实践 (6)3.1 国际能源互联网发展现状 (6)3.2 国际典型能源互联网项目案例 (6)3.2.1 欧洲超级电网项目 (6)3.2.2 美国西部电网互连项目 (7)3.2.3 亚洲超级电网项目 (7)3.2.4 非洲可再生能源互联项目 (7)3.2.5 澳大利亚可再生能源互联项目 (7)第4章分布式能源与能源互联网 (7)4.1 分布式能源概述 (7)4.1.1 分布式能源概念 (7)4.1.2 分布式能源分类 (7)4.1.3 分布式能源发展趋势 (8)4.2 分布式能源在能源互联网中的应用案例 (8)4.2.1 分布式光伏发电系统 (8)4.2.2 分布式风力发电系统 (8)4.2.3 分布式储能系统 (9)4.2.4 分布式冷热电联供系统 (9)4.2.5 分布式充电桩 (9)第5章电力系统与能源互联网 (10)5.1 电力系统在能源互联网中的作用 (10)5.1.1 能源传输与分配 (10)5.1.2 能源转换与存储 (10)5.2 电力系统与能源互联网融合案例 (10)5.2.1 智能电网 (10)5.2.2 电动汽车与电网互动 (11)5.2.3 多能互补微网 (11)第6章智能电网与能源互联网 (11)6.1 智能电网概述 (11)6.2 智能电网在能源互联网中的应用案例 (11)6.2.1 分布式能源接入 (12)6.2.2 智能调度与优化 (12)6.2.3 智能微网 (12)6.2.4 电动汽车与电网互动 (12)6.2.5 能源大数据应用 (12)6.2.6 智能电网安全 (12)第7章储能技术与能源互联网 (12)7.1 储能技术概述 (12)7.1.1 储能技术的分类 (13)7.1.2 储能技术的特点及比较 (13)7.2 储能技术在能源互联网中的应用案例 (13)7.2.1 电池储能系统在分布式能源中的应用 (13)7.2.2 压缩空气储能系统在电力调峰中的应用 (13)7.2.3 抽水蓄能电站与风、光发电的联合调度 (13)7.2.4 超导磁储能系统在电力系统中的应用 (13)7.2.5 电容储能系统在配电网中的应用 (13)第8章新能源接入与能源互联网 (14)8.1 新能源概述 (14)8.2 新能源在能源互联网中的应用案例 (14)8.2.1 太阳能发电接入能源互联网 (14)8.2.2 风能发电接入能源互联网 (14)8.2.3 生物质能发电接入能源互联网 (14)8.2.4 地热能利用与能源互联网 (15)第9章能源大数据与能源互联网 (15)9.1 能源大数据概述 (15)9.2 能源大数据在能源互联网中的应用案例 (15)9.2.1 智能电网领域 (15)9.2.2 智能油气领域 (16)9.2.3 分布式能源领域 (16)9.2.4 智能交通领域 (16)第10章能源互联网的未来发展趋势与挑战 (16)10.1 能源互联网发展前景展望 (16)10.1.1 概述 (16)10.1.2 全球能源互联网发展趋势 (16)10.1.3 我国能源互联网发展布局 (16)10.1.4 能源互联网在能源行业中的应用前景 (16)10.2 能源互联网发展面临的挑战与应对策略 (16)10.2.1 技术挑战 (16)10.2.1.1 能源互联网关键技术突破需求 (16)10.2.1.2 信息安全与数据隐私保护 (16)10.2.2 管理与政策挑战 (17)10.2.2.1 政策法规与市场机制改革 (17)10.2.2.2 产业链整合与协同发展 (17)10.2.3 市场挑战 (17)10.2.3.1 投资与盈利模式摸索 (17)10.2.3.2 市场竞争与合作关系构建 (17)10.2.4 应对策略 (17)10.2.4.1 加强技术创新与研发投入 (17)10.2.4.2 完善政策法规体系 (17)10.2.4.3 建立健全市场机制 (17)10.2.4.4 促进产业链上下游企业合作 (17)10.3 能源互联网创新技术及应用案例展望 (17)10.3.1 分布式能源技术 (17)10.3.1.1 概述 (17)10.3.1.2 应用案例：分布式光伏发电与储能系统 (17)10.3.2 智能电网技术 (17)10.3.2.1 概述 (17)10.3.2.2 应用案例：智能电网在能源互联网中的应用 (17)10.3.3 能源大数据与云计算技术 (17)10.3.3.1 概述 (17)10.3.3.2 应用案例：能源大数据平台建设与运营 (17)10.3.4 区块链技术 (17)10.3.4.1 概述 (17)10.3.4.2 应用案例：区块链在能源交易中的应用 (17)10.3.5 5G通信技术 (17)10.3.5.1 概述 (17)10.3.5.2 应用案例：5G通信技术在能源互联网中的应用 (17)第1章能源互联网概述1.1 能源互联网的定义与发展历程1.1.1 定义能源互联网是一种基于信息通信技术、智能化控制技术与新能源技术的高度融合，以实现能源资源的高效、清洁、安全、可持续利用为目标的新型能源利用系统。
《全球能源互联网》课件
目录
• 全球能源互联网概述 • 全球能源互联网的架构与技术 • 全球能源互联网的应用场景与案例
分析 • 全球能源互联网的挑战与解决方案 • 全球能源互联网的未来展望
01 全球能源互联网概述
定义与特点
定义
全球能源互联网是一种将全球能源系统连接起来的网络 ，通过先进的能源技术和信息通信技术实现能源的高效 、安全和清洁利用。
案例分析
特斯拉的Powerwall家用储能系统，该系统通过锂离子电池 储存可再生能源，并能在断电或电力需求高峰时提供电力供 应，提高了家庭用电的可靠性和效率。
能源交易与金融
能源交易与金融
通过建立能源交易平台和金融产品， 实现能源的商品化交易和金融化运作 ，推动能源市场的开放和竞争。
案例分析
纽约州的绿色证书交易市场，该市场 通过建立绿色证书交易平台，实现了 对可再生能源的有效定价和交易，推 动了可再生能源的市场化发展和普及 。
政策挑战与解决方案
政策挑战
全球能源互联网的建设需要各国政策的支持和配合，涉及到政策协调、法律制度、环保要求等多个方 面，难度较大。
解决方案
加强国际政策协调，推动各国制定有利于全球能源互联网建设的政策；同时，加强环保标准的制定和 执行，推动全球能源互联网的可持续发展。
社会接受度挑战与解决方案
社会接受度挑战
03
02
发展阶段
21世纪10年代，随着全球气候变化和能源安全问题的加 剧，各国开始推动能源转型和互联互通，形成了区域性 能源网络和跨国性能源通道。
成熟阶段
21世纪20年代以后，全球能源互联网逐渐成熟和完善， 形成了覆盖全球的能源网络，实现了能源资源的全球优 化配置。
能源互联网信息通信关键技术综述
能源互联网信息通信关键技术综述摘要：随着科学技术的发展，可再生能源技术、通信技术以及自动化控制技术得到了飞速的发展，随着这些科学技术的发展和逐步完善，能源互联网信息通信技术开始出现。
能源互联网技术主要是电力系统为核心，主要的能量单元是集中式以及分布式的可再生能源，这种技术依靠高效的双向信息数据交互技术，这种技术的发展在煤炭开采、石油、天然气以及铁路运输等方面都有很大的帮助，本文在此基础上，对能源互联网信息通信关键技术进行了详细的分析。
关键词：能源互联网；信息通信；关键技术一、能源互联网概述能源互联网作为一新兴技术，在短时间内得到了较快发展。
但尚没有形成统一的内涵和定义。
学者RIFKINJ认为能源互联网应具有以下内涵：实现不可再生能源向分布式可再生能源利用的转型；实现分布式可再生能源的大规模并网、高效利用；实现分布式储能装置（氢储能等）的大规模应用；以互联网技术为支撑，实现电力系统的升级改造；实现交通系统向电气化交通系统的转变。
董朝阳、查亚兵及曹军威等认为能源互联网是以网络信息技术为支撑，以电力网络为核心，以风能、太阳能等分布式可再生能源大规模消纳为目的，实现电力网络、天然气网络、交通网络及信息网络的强联系、多种能量和多种网络的复杂系统。
AlexQHuang等提出能源互联网是具有即插即用接口、能源路由器及标准的开放性的操作系统的新一代的整合电力电子技术、通信技术的高效电力系统。
二、能源互联网信息通信架构从全球层面来说，首先能源互联网主要是综合了当今社会先进的信息通信技术、电力电子先进技术以及智能化管理控制技术，同时将分布式的能源采集设备、能量储存装置设备以及多种类型的负载进行互联，共同组成的新型电力网络节点，通过各种技术以及节点的相互连接和协调，最终实现能量的相互流动，使得能源能够实现对等交换和网络的共享。
所以说能源互联网是人、源、荷以及网各种能源资源共同协调实现互联的一种基础性平台，将能量以及信息进行双向对等的流动，以此来实现信息的共享，实现各种资源的相互连接，同时通过信息的融合和对等流动共享来创造更多的价值。
探究能源互联网的信息通信技术及可靠性
探究能源互联网的信息通信技术及可靠性随着社会能源消费方式的转变，原有模式已不能满足现实需要，利用可再生能源可在一定程度上缓解能源供给的紧张局面，但完成新技术与既有能源系统的有机融合仍存在诸多问题，使得当前能源体系面临新一轮变革。
与此同时，人们的生产生活在互联网技术驱动下不断发生转变，在国家互联网+战略推动下，通过互联网理念和信息技术实现传统行业提升已成为各行业发展的共识。
基于此，各国纷纷提出了自己的互联网驱动工业技术进步发展策略，通过信息通信技术、互联网技术、物联网技术等对传统行业进行改造，如美国的第三次工业革命、德国的工业4. 0、中国的坚强智能电网等。
因此，融合了可再生能源技术与互联网信息技术的能源互联网将迎合这一发展趋势，从根本上改变人们对传统能源利用模式的依赖，成为未来能源供给和应用体系的发展方向。
2011 年杰里米里夫金( Jeremy Rifkin) 在《第三次工业革命》中指出，可再生能源将是第三次工业革命的主要动力，通过可再生能源与信息技术的融合形成能源互联网，从而改变能源开发与利用方式。
能源互联网概念的提出可追溯到2008 年美国国家科学基金项目FREEDM，该计划首次从技术层面提出能源互联网概念，立足于电网并借鉴互联网开放对等的理念和架构，形成以骨干网、局域网及相关联接网络为特征的新型能源网。
同年，德国提出了技术创新计划EEnergy，旨在打造以信息通信技术( ICT) 为基础的未来能源体系，并从ICT技术与现有电力系统融合的角度提出德国的能源互联网。
2011 年，日本电气公司与东京大学等成立数字电网联盟，以互联网为基础，利用数字电网路由器使现有电网接入互联网，各电力设备因此拥有独立的IP 地址，可以被网络识别。
数字电网技术改进了能源互联网的信息交互，使电力系统运行更为可靠。
我国的能源互联网建设尚处于起步阶段，现有能源供给体系互联程度较低，灵活性与开放性较差，目前有国家风光储输示范工程等相关项目实施。
虚拟电厂简介介绍
通过能源互联网技术，虚拟电厂可实 现智能化的电力调度，平衡供需关系 ，提高电力系统的稳定性与可靠性。
分布式能源技术
就地消纳与产能
虚拟电厂采用分布式能源技术，实现在用户侧就地消纳可再 生能源，降低传输损耗，同时可根据需求灵活调整产能。
多能互补
分布式能源技术允许虚拟电厂集成多种能源类型（如光伏、 风电、储能等），实现多能互补，提高能源供应的多样性和 安全性。
收益。
虚拟电厂的分类
以资源类型分类
虚拟电厂可分为可再生能源型虚 拟电厂、储能型虚拟电厂、负荷 型虚拟电厂等，取决于其主要整
合的分布式能源资源类型。
以运营模式分类
可分为集中控制型虚拟电厂和分散 自治型虚拟电厂，取决于其管理和 调度的方式。
以功能定位分类
可分为发电型虚拟电厂、辅助服务 型虚拟电厂等，取决于其在电力市 场中的主要功能定位。
虚拟电厂的工作原理
整合分布式能源
虚拟电厂将分散的、小型的可再 生能源发电设施（如太阳能光伏 、小型风力发电等）以及可调控 的负荷（如储能设施、电动汽车
等）整合起来。
集中管理
通过先进的计量、通信和控制技 术，对这些分布式能源进行集中
管理和优化调度。
参与电力市场
虚拟电厂以整体的形式参与电力 市场的运营，进行电能的买卖交 易，实现能源的高效利用和经济
04
虚拟电厂的发展前景与挑战
虚拟电厂的发展前景与挑战
• 虚拟电厂是一种通过技术手段将分布式能源资源进行整合、优 化和调度，实现能源的高效利用和管理的系统。它具有灵活性 、可扩展性、高可靠性等优点，被认为是未来能源领域的重要 发展方向。
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虚拟电厂简介介绍
智能微电网简介
智能微电网简介智能微电网简介一、背景和概述智能微电网是指利用先进的物联网、云计算、大数据等技术手段，将清洁能源系统、负荷管理系统和智能电力系统有机结合，实现能源的高效利用和供需的平衡。
智能微电网通过集成分布式能源资源和智能用电设备，可以实现电力的可持续发展、供电可靠性提升和能源安全管理。
二、智能微电网的组成1·分布式能源资源1·1 太阳能发电系统1·2 风能发电系统1·3 氢能发电系统1·4 电池储能系统1·5 生物质发电系统2·负荷管理系统2·1 能源管理系统2·2 能量储存系统2·3 智能电网调度系统2·4 智能用电设备接入系统3·智能电力系统3·1 电力智能监控系统3·2 电力智能分析系统3·3 电力智能运维系统3·4 电力智能控制系统三、智能微电网的工作原理智能微电网采用集中控制和分布式控制相结合的方式，实现对能源资源、负荷和电网的智能调度和管理。
其工作原理如下：1·能源资源管理1·1 实时监测和管理能源发电设备的状态和输出功率1·2 根据能源需求和供应情况，自动调整能源发电设备的运行模式和输出功率1·3 充分利用可再生能源，降低对传统能源的依赖度1·4 通过能量储存系统，平衡能源的供需关系2·负荷管理2·1 实时监测和管理用户的用电行为和用电负荷2·2 根据用户的需求和用电负荷，调整智能用电设备的运行模式和用电量2·3 通过负荷管理系统，实现能源的合理分配和高效利用3·电力系统管理3·1 实时监测和管理智能微电网的电力系统状态和运行情况3·2 自动调整与外部电网的能量互换和电力负荷3·3 通过智能电力系统，实现电力的可靠性和稳定性四、智能微电网的应用领域智能微电网可应用于以下领域：1·农村电网改造和升级2·岛屿和偏远地区电力供应3·工业园区和商业综合体电力系统4·能源互联网建设和能源交易市场5·智能城市和节能住宅社区五、附件本文档附带以下附件：1·智能微电网系统示意图2·智能微电网案例分析报告六、法律名词及注释1·物联网：互联网技术、移动通信技术、感知技术的结合，构建全新的信息基础设施，实现物与物的互联和信息化。