分布式能源最終都是轉(zhuǎn)化為電能進行傳輸，經(jīng)過配電環(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)的關鍵技術主要體現(xiàn)在能源發(fā)電管理側、電能合理分配側和智能用戶端，并以信息通信技術為支撐采用智能化手段實時連接各電能環(huán)節(jié)搭建互動管理平臺。能源互聯(lián)網(wǎng)應具有一個統(tǒng)一的能源云平臺，依照電網(wǎng)絡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)度自動化、配電自動化和用電自動化三大領域的關鍵技術。如圖所示，信息通信可以完成分布式能源基站管理、配用電技術的無縫連接，構成包括基礎設施、關鍵技術參數(shù)的管理平臺的整體網(wǎng)絡，實現(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)彌補火電帶來的環(huán)境污染等一連串的問題，新能源在量上擴充的同時也帶給電網(wǎng)新的技術難題，微網(wǎng)控制技術、電力路由技術、電力電子變壓器與儲能技術是傳統(tǒng)網(wǎng)絡向新型網(wǎng)絡升級過程中遇到的重點和難點。

 

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

 

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

 

（3）電力電子控制技術在能源互聯(lián)網(wǎng)中主要包括兩個核心部件：電力電子變壓器和電力路由器，它們是構成新型能源互聯(lián)網(wǎng)配電網(wǎng)與微網(wǎng)連接、儲能與能源分配控制的關鍵性裝備。目前10KV以上可用于實際輸配電系統(tǒng)的電力電子變壓器還沒有很大的進展，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；采用多個變流器串聯(lián)工作，會產(chǎn)生大量的諧波，對于散熱的要求相應提高了，并且任一個出現(xiàn)故障時會導致整個模塊工作的功能異常。另外一個核心器件是實現(xiàn)電力路由的功能，將一定區(qū)域內(nèi)的發(fā)電源和需求側接入互聯(lián)網(wǎng)，相當于互聯(lián)網(wǎng)上的“IP地址”識別一樣，進行分布式電源或者可再生能源發(fā)電的定位，可以根據(jù)來自相鄰電力路由器的頻率來判斷相鄰區(qū)域網(wǎng)絡是否出現(xiàn)缺電，并在區(qū)域的能源云平臺上指示諸如“區(qū)域A儲電向區(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，方便于分布式能源和儲能裝置以 “即插即用”的形式投入使用，實現(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)對于電網(wǎng)的改革來說是一次重大設備和數(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，是一項重大的工程。對于能源互聯(lián)網(wǎng)的靈活應用，必須從基礎的產(chǎn)品技術出發(fā)，落實應用平臺建設，建立相應的運營體系，促進整個系統(tǒng)的健康運行。

 

根據(jù)能源互聯(lián)網(wǎng)的智慧互動原理建立了smart模型，主要分為三個層次：技術整合層，平臺建設層，應用評估層，總體上涵蓋了技術規(guī)劃、能源互聯(lián)、信息互通、管理調(diào)度、運營保護5個方面。技術主要是指儲能、電力電子控制技術；能源互聯(lián)是指新能源可靠的接入大電網(wǎng)；應用主要包括儲能檢測平臺、電動汽車管理平臺等；管理主要是根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的技術和應用需求特征進一步提升電網(wǎng)的堅強、全面性；運行保護是實現(xiàn)用電互動資源共享的關鍵步驟。將整個網(wǎng)絡建設成一體化管理，不管哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，能源互聯(lián)網(wǎng)要求做到不影響其他回路的健康運行，并且以最快的速度啟動后備保護，當電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可啟動儲能供電系統(tǒng)，自動隔離故障線路，爭取維修時間，減少電網(wǎng)損失，做到電網(wǎng)的強關聯(lián)強保護持續(xù)運行。

 

5、以園區(qū)建設為中心的能源互聯(lián)網(wǎng)

 

能源互聯(lián)網(wǎng)是依靠大電網(wǎng)骨架靈活構建微單元系統(tǒng)的集群體，以清潔環(huán)保、互動可調(diào)、能源最大化利用為目標進行設計。目前電力電子變壓器和電力路由器都受到電力電子技術的限制，在電壓等級和設備容量上難以上升到大電網(wǎng)傳輸應用上。通過smart模型分析，我們提出適用于園區(qū)的配電網(wǎng)建設，以園區(qū)為單元構建互補互調(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，整個系統(tǒng)可以就地取能，減少電能的傳輸損耗。將風能、太陽能與儲能裝置統(tǒng)一于電力路由器的調(diào)度權限，分層管理，將每個小區(qū)的路由器連接成一個大范圍區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)一個以園區(qū)為單元的自給輸入和輸出的能量系統(tǒng)。

 

目前相關技術的研究部分已具備可實現(xiàn)性，還有一些核心技術處在研發(fā)試驗階段，但都是單方面的應用，運用信息通信技術連接各領域技術產(chǎn)品構成整體區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的解決方案還沒有得到完善，也是一項新的挑戰(zhàn)。從目前技術角度來看，園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的搭建可以借鑒以下應用領域的技術整合，為進一步研究奠定基礎。

 

1、智能樓宇建設已經(jīng)具有相當成熟的經(jīng)驗，對于園區(qū)小型的太陽能、風能和熱能等能量管理系統(tǒng)建設可以借助已有的網(wǎng)絡基礎進行搭建，對于新型的例如AMI智能電表技術的應用，讓園區(qū)每一戶共享能源信息，尚需進一步研究。

 

2、電動汽車的使用率越來越高，在大城市和新型園區(qū)中可作為備用電源和移動存儲器，解決能源的消納問題，當能源互聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)停電或者電能不足時，可以作為備用電源就地彌補電能缺量，等待系統(tǒng)恢復正常的運行模式。電動汽車作為能源載體具有靈活性，但目前充電時間長、能源密度低使得整個系統(tǒng)的運作效率低，因此對于快充技術和提高電池能量密度是此領域技術瓶頸。