能源互联网的背景

杰里米・里夫金著《第三次工业革命：新经济模式如何改变世界》提到能源互联网。

2015年7月4日国务院发布了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》（国发〔2015〕40号），“互联网+”智慧能源被列为重点行动。

2015年7月6日国家发改委、国家能源局发布了《关于促进智能电网发展的指导意见》（发改运行〔2015〕1518号），鼓励开展能源互联网工程示范，以光伏发电、燃气冷热电三联供系统为基础，应用储能、热泵等技术，构建多种能源综合利用体系。

2015年7月13日国家能源局发布了《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》（国能新能[2015]265号），对新能源微电网示范项目建设提出了具体要求。

2016年2月24日国家发改委、国家能源局等4部门发布了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》（发改能源〔2016〕392号），鼓励具备条件的地区、部门和企业，因地、因业制宜地开展各类能源互联网应用试点示范。

近期，国家能源局网站发布了《关于公布首批“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目的通知》（以下简称“通知”），共有涉及城市能源互联网、园区能源互联网、基于电动汽车的能源互联网等9大类的55个项目成功入围。按照《通知》要求，首批示范项目原则上应于2017年8月底前开工，并于2018年底前建成。

能源互联网的概念和意义

能源互联网概念

能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。――关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见发改能源[2016]392号

能源互联网核心特征

设备智能：在设备的自动化程度非常高的前提下，融入智能控制实现用能高效、节能、经济；

多能协同：将各种一次、二次能源以不同方式和控制策略进行优化协同；

信息对称：在能源的发、配、输、用均植入传感器，实现各环节全方位的信息系统；

供需分散：以分布式能源接入、分散式用能管理，控制到用能终端；

系统扁平：实现水、电、气、热等用能环节集中控制；

交易开放：实现个人、家庭、分布式能源等小微用户灵活自主地参与能源市场。

能源互联网对园区、企业的意义

提高能源利用效率：通过整合冷、热、电等能源生产、传输、存储和与用户的交互，实现多品质能源的阶梯利用和相互补充，提高能源利用效率。

提升能源管理水平：实现冷、热、电的协同管理，是能源管理的一大进步，通过大量植入传感器，对能量流全面的过程监控分析，能量实现透明化管理，达到最优调度。

节能、减排降成本：燃气作为高品质一次能源，电力作为高品质二次能源，蒸汽作为中品质二次能源，建筑供热、供冷作为低品质二次能源，通过能源互联网中的协同控制、阶梯利用、转换和存储，在保证用能效果的前提下，实现提高能源使用效率，降低能源使用量，进而实现节能、减排和降低用能成本的效果。

新的能源管理模式：分布式能源和可再生能源的接入是大势所趋，便捷、智能、智慧化的用能管理系统将助力提升企业的管理水平，使企业用能管理可视化，用能成本透明化。

能源互联网构成

局域能源互联网包含要素

能源互联网简单分为三部分：一是能源，二是互联，三是网（仅讨论园区和企业）

一、能源

将企业看作一个二端网络，能源可分为输入能源和消耗能源两部分

输入的能源必然包含一次能源和二次能源：一次能源如煤、燃气、太阳能，二次能源如：电、热、冷

输入的能源的采购价格，就是区域用能的成本，能源用于有用的消耗与输入能源的比就是用能的效率。

二、互联包括两部分

1、能源的转换耦合：如：输入的燃气―热（电）―负荷

输入的电―冷（热）―负荷

2、信息控制互联：各种能源输入、转化、传输、使用信息的集成和控制

三、网

1、燃气、电力、冷、热等过程设备等构成的能源网络

2、各种传感器和控制器构成的信息控制网络

局域能源互联网物理系统：

源

是企业维持运行所输入的能源，包括燃料、电能、热（蒸汽、热水、冷）等，西方将水也列为能源。

结合企业用能的特点，最终使用的多是冷、热、电三种能源形式。

一般情况下，电能由电网提供，夏季建筑用冷由空调制冷，冬季采暖由市政供热或燃气锅炉供热。

在能源互联网的中，不同的源有不同的特点以及自身的经济性。

网

能源互联网的网络，包括区域内的电网、热（冷）网，信息控制网络三个主要部分。

1、电网：能源互联网内电网等同于智能配电网络，但包含可再生能源电源和电储能系统，

特殊场合中涉及直流配电网络。

2、热（冷）网：能源互联网内热（冷）网结构等同于普通热网，可包含蓄能系统。

3、信息控制网络：信息控制网络主要包含信息采集系统、分析控制系统两部分，是能源互联网核心部分。

信息采集系统：通过布置于网络中的各传感器，采集区域内的电、热、冷生产、传输及负荷侧的各时段信息，采集传感器可延伸到各室内温度、用电、气体传感器等，部分传感器具备采集和控制功能，如室内温度控制器，即可以测量，也可以控制温度。

控制系统：对能源互联网内各系统进行监控的网络。

荷

能源互联网内负荷，包括电负荷、热负荷、冷负荷

电负荷：包括动力负荷、照明负荷、控制负荷、充电桩、制冷等电气负载

热负荷：蒸汽负荷、采暖负荷、生活热水等负载

冷负荷：主要为制冷负荷

在能源互联网中，荷存在于负荷的预测以及用能的预测。由于电负荷和热负荷、冷负荷的用能预测对于园区未来用能的分析非常重要，对未来园区参与售电有着重要的意义。

储

储能系统，包括电储能、水蓄冷蓄热、相变储能：

电储能：蓄电池储电系统，包含系统性电池蓄电，采用低谷充电，高峰放电，并对系统的波动进行调节充电桩配备储电，减少充电桩配备变压器容量。

冷热储能：冷热蓄能是为了多采用夜间低谷电进行制冷（热），降低冷热相变蓄能同水（冰）蓄能相同作用，相变蓄能造价是水蓄能4-6倍，体积为水蓄能16%-30%，相变蓄能优点是相变温度恒定，单位蓄能量大。

控

控制系统是是实现能源互联网控制策略的主要单元，是能源互联网的神经中枢。

控实现起来难度较大，也是产生价值的核心地方。

控制系统的作用是：

系统采集信息的汇总分析

用能效率分析

用能成本及经济性分析

系统最优控制策略的实现

由控制系统计算出整个系统各种能源使用量，对冷热电的生产和传输进行控制，系统出现异常进行分析

系统用能监控

系统增值服务

包括系统内用户用能成本、用能预测、缺陷管理、节能管理、需求侧管理及能源交易等辅助服务。

能源互联网的规划

能源互联网规划设计原则：

一、提高经济性

作为企业，盈利是主要任务，降低用能成本，是能源互联网设计的重要原则，按照能源互联网方案进行测算，三到五年收回成本为最佳，投资回报率最低不应低于10%。

二、提高能源使用效率

能源使用效率较常规用能效率提高10%以上。

三、智能化设计

系统的自动化、信息化程度达到无人值守水平，系统稳定，具备一定的负荷预测和异常自愈能力，有足够的系统安全冗余。

四、可再生能源可大比例接入，减排效果明显

五、因地制宜，灵活应用

能源互联网是开放的系统，系统的组成要根据项目所处地理位置和资源状况有针对性的选择，例如控制系统根据系统情况，小系统可选择SCADA，较大系统可选择DCS系统。

结合能源局的55个示范项目，以北京地区为例进行简单的分析：

能源互联网的这55个项目中，一些企业在做能源互联网项目的时候需要一个定位，以北京地区为例，能源互联网项目可大可小，有些投资额较大，涉及到用户侧和发电产，规划比较完整，但其实施难度较大，因为牵扯到很多的各方利益。要做这些项目，需要有国家电网的认可或参与，甚至是由它们主导，但是这一块推动的难度较大。所以对于一般的企业，想做这个项目，决定于目前的环境问题。

存在着的定位问题，设定到小项目上，比如配网，甚至是园区配网这个层次上。由于北京地区的政治性较强，导致牵扯的问题较多，因此推广这种项目的难度较大。

比如北京的通州的医院项目，也是一个冷热电分联供项目，这个项目是一个优质的小项目，建立在医院这个层面上，但目前它没有进行实施的原因牵扯到电网切入这一块。

此外，技术的成熟性，没有大面积的推广，目前只处于国家的示范，会引起很多企业持有怀疑的态度，甚至是不认可的，以上是能源互联网项目在开发和推广过程中遇到的一些问题。

所以要因地制宜，灵活应用，结合企业的特点和能量来做这能源互联网。

项目案例

天津智慧楼宇三联供项目

三联供的定义是分布在用户周边，真正实现对能源的利用，全年的系统修理不低于70%。

燃气冷、热、电三联供简单地说即为：天然气发电、余热供热、余热制冷。相比于常规供能燃煤发电、燃气供热、电制冷，具有能源梯级利用，综合能源利用率高；清洁环保，减少排放CO2、SO2；与大型电网互相支撑，供能安全性高的优势及对燃气和电力有双重削峰填谷作用。

项目简介

用地面积：15676.5O

建筑高度：90米

建筑面积：共91100O

地上65100O

地下26000O

建筑构成：4层展示用裙楼

2栋21层研发楼

交付时间：2017年底

负荷预测：

经计算，本楼的总冷负荷为6618.2kW，冷负荷指标为101.7W/m2；总热负荷为5353.8kW，热负荷指标为82.2W/m2。

设计院规划：

项目制冷系统选用两台变频式离心冷水机组，单台制冷量为3460kW；

项目采暖系统选择两台真空燃气热水机组，单台制热量为3480kW。

其中制冷工况冷冻水供回水温度为6-13℃，冷却水供回水温度为32-37℃；制热工况供回水温度为60-45℃。

用电情况：

高峰时段时间：08:00-11:0018:00-23:00

平段时段时间：07:00-08:0011:00-18:00

低谷时段时间：23:00-07:00

大工业7、8、9月份执行尖峰电价，在峰段的基础上上浮10%，时段：10:00-11:0019:00-21:00

本项目执行大工业用电价，接入电压等级为10kV。

天然气情况：

天然气热值：（2017年2月份检测报告）

低位发热量：34.01MJ/Nm3

高位发热量：37.70MJ/Nm3

高低位发热量热值差3.7MJ，占全部热值10%，本方案中供热季供水温度不超过70℃，部分高位发热量在利用范围内，为保证计算冗余，全部采用低位发热量计算。

本项目天然气管道已接入，天然气价格为2.9元/Nm3。