分布式能源最終都是轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行傳輸，經(jīng)過(guò)配電環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為不同客戶的需求用電。因此，能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在能源發(fā)電管理側(cè)、電能合理分配側(cè)和智能用戶端，并以信息通信技術(shù)為支撐采用智能化手段實(shí)時(shí)連接各電能環(huán)節(jié)搭建互動(dòng)管理平臺(tái)。能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具有一個(gè)統(tǒng)一的能源云平臺(tái)，依照電網(wǎng)絡(luò)的范圍大小分為能源微網(wǎng)、能源局域網(wǎng)、能源廣域網(wǎng)，主要包括新能源調(diào)度自動(dòng)化、配電自動(dòng)化和用電自動(dòng)化三大領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。如圖所示，信息通信可以完成分布式能源基站管理、配用電技術(shù)的無(wú)縫連接，構(gòu)成包括基礎(chǔ)設(shè)施、關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的管理平臺(tái)的整體網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)調(diào)、配、用一體化。

 

能源的性質(zhì)在很大程度上決定了開(kāi)發(fā)方式和最終電能質(zhì)量，能源互聯(lián)網(wǎng)是將各種新型能源連接大電網(wǎng)彌補(bǔ)火電帶來(lái)的環(huán)境污染等一連串的問(wèn)題，新能源在量上擴(kuò)充的同時(shí)也帶給電網(wǎng)新的技術(shù)難題，微網(wǎng)控制技術(shù)、電力路由技術(shù)、電力電子變壓器與儲(chǔ)能技術(shù)是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)向新型網(wǎng)絡(luò)升級(jí)過(guò)程中遇到的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

 

（1）微電網(wǎng)是一個(gè)由微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能和控制裝置組成的系統(tǒng)，相對(duì)于大電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，微電網(wǎng)是其中一個(gè)可以自行輸入、輸出電能的可控單元。大電網(wǎng)在運(yùn)行的時(shí)候可能面臨微網(wǎng)單元的各種不同的運(yùn)行模式，例如并網(wǎng)功率不上網(wǎng)運(yùn)行、并網(wǎng)功率余量上網(wǎng)運(yùn)行、并網(wǎng)定功率發(fā)電運(yùn)行、離網(wǎng)運(yùn)行等，由于分布式能源的多樣性、間歇性與隨機(jī)性使得電壓和頻率的變化毫無(wú)規(guī)律，微網(wǎng)的正常運(yùn)行就會(huì)難以控制，對(duì)于系統(tǒng)的繼電保護(hù)提出了更高的要求；微電網(wǎng)包括了大量的新能源發(fā)電單元，所以不同時(shí)間段的能量傳輸變化大，造成微電網(wǎng)的不穩(wěn)定。

 

（2）儲(chǔ)能裝置是能源互聯(lián)網(wǎng)中的重要組成部分[9][10]，對(duì)間歇性能源發(fā)電實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，減少不穩(wěn)定量對(duì)局域網(wǎng)絡(luò)的影響，提高了微電網(wǎng)對(duì)分布式能源的接納能力。常用的儲(chǔ)能技術(shù)主要包括飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容儲(chǔ)能和電池儲(chǔ)能，大都以組合的方式完成余量的收集存儲(chǔ)，但存儲(chǔ)量不大。要解決大容量的分布式能源的儲(chǔ)能系統(tǒng)必須克服技術(shù)和材料的限制，能源協(xié)調(diào)控制技術(shù)和緊急防措功能的綜合應(yīng)用是新型互聯(lián)網(wǎng)單元的關(guān)鍵技術(shù)。

 

（3）電力電子控制技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)中主要包括兩個(gè)核心部件：電力電子變壓器和電力路由器，它們是構(gòu)成新型能源互聯(lián)網(wǎng)配電網(wǎng)與微網(wǎng)連接、儲(chǔ)能與能源分配控制的關(guān)鍵性裝備。目前10KV以上可用于實(shí)際輸配電系統(tǒng)的電力電子變壓器還沒(méi)有很大的進(jìn)展，面臨著一些挑戰(zhàn)，包括新材料諸如SIC之類的鐵芯替代材料的研究，可以提高磁芯利用率；采用多個(gè)變流器串聯(lián)工作，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，對(duì)于散熱的要求相應(yīng)提高了，并且任一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)模塊工作的功能異常。另外一個(gè)核心器件是實(shí)現(xiàn)電力路由的功能，將一定區(qū)域內(nèi)的發(fā)電源和需求側(cè)接入互聯(lián)網(wǎng)，相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)上的“IP地址”識(shí)別一樣，進(jìn)行分布式電源或者可再生能源發(fā)電的定位，可以根據(jù)來(lái)自相鄰電力路由器的頻率來(lái)判斷相鄰區(qū)域網(wǎng)絡(luò)是否出現(xiàn)缺電，并在區(qū)域的能源云平臺(tái)上指示諸如“區(qū)域A儲(chǔ)電向區(qū)域B的電力路由器傳輸”等控制。電力電子變壓器和電力路由器還必須統(tǒng)一借口技術(shù)，方便于分布式能源和儲(chǔ)能裝置以 “即插即用”的形式投入使用，實(shí)現(xiàn)能源的互聯(lián)互通。

 

4.能源互聯(lián)網(wǎng)Smart模型

 

能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)于電網(wǎng)的改革來(lái)說(shuō)是一次重大設(shè)備和數(shù)據(jù)信息的整合，在大電網(wǎng)骨架智慧貫通的前提下，搭建智慧微網(wǎng)，促使能源共享，是一項(xiàng)重大的工程。對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)的靈活應(yīng)用，必須從基礎(chǔ)的產(chǎn)品技術(shù)出發(fā)，落實(shí)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)，建立相應(yīng)的運(yùn)營(yíng)體系，促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的健康運(yùn)行。

 

根據(jù)能源互聯(lián)網(wǎng)的智慧互動(dòng)原理建立了smart模型，主要分為三個(gè)層次：技術(shù)整合層，平臺(tái)建設(shè)層，應(yīng)用評(píng)估層，總體上涵蓋了技術(shù)規(guī)劃、能源互聯(lián)、信息互通、管理調(diào)度、運(yùn)營(yíng)保護(hù)5個(gè)方面。技術(shù)主要是指儲(chǔ)能、電力電子控制技術(shù)；能源互聯(lián)是指新能源可靠的接入大電網(wǎng)；應(yīng)用主要包括儲(chǔ)能檢測(cè)平臺(tái)、電動(dòng)汽車管理平臺(tái)等；管理主要是根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)用需求特征進(jìn)一步提升電網(wǎng)的堅(jiān)強(qiáng)、全面性；運(yùn)行保護(hù)是實(shí)現(xiàn)用電互動(dòng)資源共享的關(guān)鍵步驟。將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成一體化管理，不管哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，能源互聯(lián)網(wǎng)要求做到不影響其他回路的健康運(yùn)行，并且以最快的速度啟動(dòng)后備保護(hù)，當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可啟動(dòng)儲(chǔ)能供電系統(tǒng)，自動(dòng)隔離故障線路，爭(zhēng)取維修時(shí)間，減少電網(wǎng)損失，做到電網(wǎng)的強(qiáng)關(guān)聯(lián)強(qiáng)保護(hù)持續(xù)運(yùn)行。

 

5、以園區(qū)建設(shè)為中心的能源互聯(lián)網(wǎng)

 

能源互聯(lián)網(wǎng)是依靠大電網(wǎng)骨架靈活構(gòu)建微單元系統(tǒng)的集群體，以清潔環(huán)保、互動(dòng)可調(diào)、能源最大化利用為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前電力電子變壓器和電力路由器都受到電力電子技術(shù)的限制，在電壓等級(jí)和設(shè)備容量上難以上升到大電網(wǎng)傳輸應(yīng)用上。通過(guò)smart模型分析，我們提出適用于園區(qū)的配電網(wǎng)建設(shè)，以園區(qū)為單元構(gòu)建互補(bǔ)互調(diào)的能源互聯(lián)網(wǎng)，如圖3所示，搭建能源路由器的功能模型以及園區(qū)能源網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)系統(tǒng)可以就地取能，減少電能的傳輸損耗。將風(fēng)能、太陽(yáng)能與儲(chǔ)能裝置統(tǒng)一于電力路由器的調(diào)度權(quán)限，分層管理，將每個(gè)小區(qū)的路由器連接成一個(gè)大范圍區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)以園區(qū)為單元的自給輸入和輸出的能量系統(tǒng)。

 

目前相關(guān)技術(shù)的研究部分已具備可實(shí)現(xiàn)性，還有一些核心技術(shù)處在研發(fā)試驗(yàn)階段，但都是單方面的應(yīng)用，運(yùn)用信息通信技術(shù)連接各領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)品構(gòu)成整體區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的解決方案還沒(méi)有得到完善，也是一項(xiàng)新的挑戰(zhàn)。從目前技術(shù)角度來(lái)看，園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的搭建可以借鑒以下應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)整合，為進(jìn)一步研究奠定基礎(chǔ)。

 

1、智能樓宇建設(shè)已經(jīng)具有相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于園區(qū)小型的太陽(yáng)能、風(fēng)能和熱能等能量管理系統(tǒng)建設(shè)可以借助已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)進(jìn)行搭建，對(duì)于新型的例如AMI智能電表技術(shù)的應(yīng)用，讓園區(qū)每一戶共享能源信息，尚需進(jìn)一步研究。

 

2、電動(dòng)汽車的使用率越來(lái)越高，在大城市和新型園區(qū)中可作為備用電源和移動(dòng)存儲(chǔ)器，解決能源的消納問(wèn)題，當(dāng)能源互聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)停電或者電能不足時(shí)，可以作為備用電源就地彌補(bǔ)電能缺量，等待系統(tǒng)恢復(fù)正常的運(yùn)行模式。電動(dòng)汽車作為能源載體具有靈活性，但目前充電時(shí)間長(zhǎng)、能源密度低使得整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作效率低，因此對(duì)于快充技術(shù)和提高電池能量密度是此領(lǐng)域技術(shù)瓶頸。