目前我国正处在能源行业的关键转型阶段，随着化石能源的枯竭以及环境的不断恶化，传统的以化石能源为核心的能源生产消费体系已经难以为继，因此构建以风能、太阳能等新能源为核心的能源供需体系、引导能源行业转型升级，已经成为我国能源领域的重要发展方向[1-2]。而电力作为二次能源的核心，能够将新能源转化成为直接可用能量，因此引导传统电力系统向着新能源电力系统转化是实现上述能源转型的关键途径，实现这种转型也是我国能源革命的重要目标[3-4]。
1 能源互联网与新能源电力系统的兼容性分析
1.1 能源互联网的基本架构能量流与信息流的相互融合、传导是能源互联网的基本特征之一。按照能量流与信息流的流动方向，能源互联网的基本架构如图 1 所示。从信息流传导的角度看，在传统能源供应网络的基础上，能源互联网将通过互联网技术实现信息资源在能源开发利用环节的实时共享，这种资源共享机制具有双向传导特性，用户与信息控制系统、能源供应模块、多元智能输送模块之间都存在信息双向传导能力，用户与用户之间也可实现用能信息共享。在这种信息高度共享化、开放式的信息网络架构下，未来能源供需信息的发布者将更加多元化，信息共享量将出现几何级增长[18]。
1.2 能源互联网与新能源电力系统的互补协同性在我国，引导传统电力系统向新能源电力系统发展转变，仍然存在若干问题亟待解决。而能源互联网则是解决这些问题的关键手段： 1)双侧随机问题。电力系统传统运营模式下，用户用电需求的随机性较强，发电出力则相对可控。新能源电力系统背景下可再生能源发电大规模并网，这显著增加了发电出力的随机性，造成供需双侧的不匹配问题，从而严重影响系统的安全稳定运行[21]。能源互联网使得能源生产与消费的界限模糊化，以分布式发电为主的分散式能源模块将使用户有能力实现能源供需的自我平衡，并且与集中模块、能源输送模块等实现互补协调，从而提高供需双侧的匹配度[22]。 2)规划设计问题。当前我国电力系统整体规划失调，具体表现为电源与电网规划不协调、多类型电源规划不协调、分布式电源规划不协调等问题[23-24]。在系统规划阶段的失调严重影响了新能源电力系统整体可控性、新能源与多种能源之间的协调互补。在这方面，能源互联网技术能够突破空间限制，实现各规划基本要素的可视化展示，多时间尺度下模拟各规划方案的实际运行效果，兼顾“源–网–荷–储”四个方面的互补协调，并从中选择最优规划方案[25-26]。
2 能源互联网背景下新能源电力系统协同优化运营模式
在能源互联网环境下，能源开发、利用和管理模式都将发生本质变化，能源供应体系将呈现分散和集中能源模块相结合的形式，在每个分散能源模块自平衡、自优化的基础上，实现分散模块与集中模块的协调互补，进而在能源供应端自身以及能源供需双侧都达到协同优化，上述思路将是对新能源电力系统运营思路的一种提升。为提高能源互联网与新能源电力系统之间的衔接特性，本节所提出的优化运营模式与关键技术及 1.2 节的问题密切相关，三者之间的相互关系见图 2。
2.1 分散模块自平衡与交互协作模式分散能源模块主要包括能源生产与供应、能源传输、能源利用 3 个基本组成部分，是整个能源互联网框架的能源供应基础模块。各个能源模块之间紧密相连，各自具备自平衡能力，同时又具备自身独有的特点，因此还应当在自平衡的基础上实现交互协作。
2.2 能源供需协调优化规划模式能源供需协调优化规划模式是针对目前能源系统规划设计问题的解决方案之一，该规划模式分为两个层面：第一，分散能源模块层面，在规划阶段就要求充分考虑分布式发电及灵活可控发电资源的选址定容优化，为分散模块内部的运营优化提供基础[29-30]。同时规划设计与分散式能源供应模块相适应的配套设备，包括微网、储能设备等;第二，广域能源供需层面，对广域范围内未来能源供需发展情况进行定量分析预测，以此为依据规划设计和构建能源供应模块、能源输送模块。
2.3 广域能源供需协同优化运行模式除分散模块外，能源互联网的能源供应侧还包括大量集中模块。能源集中模块与分散模块、能源需求之间的协调互补是能源互联网的关键运营模式——广域能源供需协同优化模式的核心内容。与分散模块不同，集中模块的能源供应容量较大，并且也更为多元化，其主要构成包括传统化石燃料发电机组、大型风电基地、光伏发电基地等[34-35]。除电力供应外，还包括煤炭生产、石油和天然气等其他能源形式的开采与开发。在集中模块层面上，能源供应与生产变得更为广域化，集中模块与分散模块在信息交换、能量互联互通方面有着密切的相互关系，如图 4 所示。
3 能源互联网与新能源电力系统衔接关键技术
为进一步强化能源互联网技术在推动新能源并网、构建新能源电力系统方面的推动作用，应当在目前已有的智能电网技术基础上，嵌套更为先进的互联网技术，建设能源互联网与新能源电力系统之间的能量信息连接桥梁，同时配合广域能源规划技术、运营技术，实现能源系统的整体优化。
3.1 能源模块信息能量交互分析技术能源互联网框架下，各个模块之间信息能量充分互联互通，这需要以强有力的交互技术为基础，该技术也是分散模块自平衡模式、广域能源供需协同优化运行模式的关键技术支撑。主要包括以下两个方面[38]。
在信息交互方面，未来主要的技术研发方向为云端大数据信息交互，包括大数据采集技术、识别技术、数据挖掘技术等。将这些技术与云计算技术、云存储技术等相结合，将能源大数据采集到云端后，通过数据识别技术筛选有用数据，并对异常数据进行修正，通过数据挖掘技术对多能源模块的能源信息进行深度信息挖掘。各方面用户都可通过具有普适性的接口接入该云存储系统，从而获取能源数据信息。对于分散式能源模块，用户可根据自身需求订制适合的能源信息服务，根据系统优化计算结果进行用电安排，调整分布式发电自用和上网方式[39-40]。对于集中式能源模块，可从云端系统获取系统调度计划安排、实时状态数据等，参与调度计划制定等过程，对系统能量流动进行动态调整。
3.2 广域能源资源协调优化规划技术能源互联网以电力系统为核心，同时还包括石油、天然气、煤炭等多种一次能源系统，这些能源系统与电力系统乃至新能源电力系统有许多共性特点，在能源互联网的建设过程中，必须重点考虑能源系统长期性、多样性、大量性等特征，因此要充分发挥能源互联网相关技术对新能源电力系统建设的推动作用，必须要在系统规划阶段就实现优化协调，并将其作为系统优化运行的基础。因此广域能源资源协调优化规划技术也是能源互联网的关键技术支撑之一，与能源供需协调优化规划模式相对应。
3.3 广域综合能源协同调度技术在系统运行方面，能源系统的共性特征和区别也较多，其中电力系统“发–输–配–售”瞬间完成的特性是其区别于其他能源系统最显著的特征。这个特征使得电力系统运行过程的精细化程度要超过其他能源系统。目前多种能源系统之间相互结合的关键点主要是能源的供需双侧：在供应侧有风电制氢、电气互联等多能源协同方式;能源需求侧则可实现在多种能源之间自由切换、自由选择，因此能源供需两端是能源互联网中多种能源之间的相互结合点，该结合点需要广域综合能源协同调度技术来实现，该技术与广域能源供需协同优化运行模式相对应，主要包括两方面：
在能源供应侧，通过机器学习、模式识别、大数据分析、趋势预测与建模技术，建立新能源发电出力与周边环境因素之间的相关关系分析模型，以聚类分析结果为基础，更好地管理新能源的多变特性，形成优化的机组出力组合。在能源需求侧，利用大数据技术对宏观能源消费数据及区域用能数据进行精细化预测分析，寻找能源消费数据与其他信息数据之间的相互关系，建立差异化的大数据分析模型。利用大数据技术对用户的需求侧响应过程进行动态模拟仿真，对不同用户的负荷响应速率、响应负荷进行分层分析，预测不同需求侧响应措施的实施效果，为系统运行过程中的动态需求侧响应方案设计提供数据支撑。在调度方案设计及执行的过程中，分散与集中模块的系统运营商都可根据云技术及大数据技术分析结果制定及执行调度计划，综合能源供应侧及需求侧的先进技术，引导用户负荷主动追踪清洁能源发电出力。
4 建议及展望
要推动能源互联网的建设发展，尤其发挥能源互联网对新能源电力系统发展的促进作用，应当进一步完善目前的政策体系，制定具有针对性的相关产业政策，促进能源互联网产业健康、有序、可持续发展。第一，制定能源互联网相关规范和标准体系。建立统一的规范和标准体系是推动我国能源互联网建设的关键，也是未来能源互联网能够实现多能源互联以及信息实时交互的重要保证[52]。因此，建议由国家统一部署制定能源互联网的规范和标准体系。组织各方面的力量集中科研攻关，依托电力、石油和天然气、传统互联网等相关行业现有的标准体系，完善融合后纳入到我国能源互联网体系框架中，形成完整的能源互联网规范和标准体系[53]。第二，构建并完善能源互联网市场体系。能源互联网形成的关键是开放的市场，因此有必要深化能源体制改革，建立统一开放、有序竞争的现代能源互联网市场体系，发挥市场在优化资源配置的作用[54-55]。同时，应进一步深入研究应对开放性市场的电网关键技术，包括三个方面：第一，融合三种关键技术，通过储能技术(分散与集中的储能设备)、智能家居技术(促进数据搜集管道下沉到用户设备侧)、需求侧资源综合调控技术等调动用户侧参与市场的积极性和能力水平;第二，运营两个平台：主动配电网平台、在线互动服务平台，将柔性的理念贯穿整个电网规划运营过程，加深服务业、互联网思维和电网调控的相互融合;第三，提供一种方案：综合能源解决方案，而不仅仅是用电方案。第三，推动示范性工程建设。积极争取国家支持在相关领域先行先试，通过试点示范，形成带动引领效应;结合区域特色、领域特点和各自基础，组织开展能源互联网试点示范区建设，探索新型建设推广模式;推动云计算、物联网等新一代信息技术和智能微电网系统等智能化物理通道的协调规划，加快应用示范点和产业化基地建设[56-57]。
5 结论
促进新能源的开发利用、提高新能源在我国终端能源消费的比重，目前是我国能源行业改革的主要目标。作为二次能源的核心，电力将在此次能源行业变革中起到至关重要的作用，建设与发展新能源电力系统将是实现改革目标的关键手段。而能源互联网的建设能够推动我国能源行业的产业技术升级和结构调整，通过对能源供需结构的根本性变革，在分散和集中两个层面提高新能源的渗透率，因此能源互联网与新能源电力系统两者在设计层面上和实施层面上都密切相关，能源互联网能够推动新能源电力系统的建设发展。
因此，要进一步发挥这种促进作用，必须在运营模式上实现分散能源模块和集中能源模块的优化协调，实现广域层面上的各能源系统协同互补;在技术层面上将互联网技术引入传统能源行业，加强能量流与信息流的广泛交互;在政策层面上尽快完善各项机制政策，促进能源互联网与新能源电力系统有序健康发展。
参考文献
[1] 刘吉臻.新能源电力系统建模与控制[M].北京：科学出版社，2015. Liu Jizhen.The modeling and control on renewable energy electrical power system[M].Beijing：Science Press，2015(in Chinese).
[2] 刘振亚.智能电网承载第三次工业革命[J].国家电网， 2014(1)：30-35. Liu Zhenya.Smart grid supports the third industrial revolution[J].State Grid，2014(1)：30-35(in Chinese).
《能源互联网背景下新能源电力系统运营模式及关键技术初探》来源：《中国电机工程学报》，作者：曾鸣，杨雍琦，李源非，曾博，程俊，白学祥
