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能源互联网架构分析及对比研究
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2020 年(第四届)电力设备管理智能化技术研讨会 - 182 - 能源互联网架构分析及对比研究 国网安徽省电力有限公司滁州供电公司,王鹏飞、郭振华、石瑞、丁浩 摘 要:随着现代信息技术的飞速发展,互联网已经深刻改变了人类生活和工作的方方面面。人们由此得到启发, 希望借由超前的互联网思维和技术来改造传统能源工业,能源互联网就此应运而生。本文的主要研究内容是对能源互联 网架构进行分析研究,给出了当前主流的三种能源互联网架构,并详细介绍了每种架构的组成图、重要组成部分以及每 种架构中的核心技术理念,之后还对三种架构进行了比较分析。 关键词:能源互联网;架构;对比分析 能源互联网是一个以能源技术、电力电子技术 和互联网技术的深度交叉融合为显著特征的概念。 能源互联网将建立一个能源系统,使能源网络中的 能源成为信息一样的存在,任何合法机构都可以自 由访问和共享。从控制的角度来看,它是通过信息 和能源整合来实现信息导向,精确控制能源系统。 目前,能源互联网的架构、组成、主要功能等仍不 完善,有赖于人们更深层次的研究。自然界的固有 法则告诉我们结构决定功能,因此对于能源互联网 架构的研究是决定系统主要功能和基本特性的最基 础工作,其具有极大的研究意义。国外对能源互联 网的架构已进行了如火如荼的研究,并且得到了广 泛认可的几种架构模型,其中较为突出的是德国研 究出的 E-Energy 计划和美国研究出的 FREEDM 系统。 与之形成鲜明对比的是中国对于架构方面的研究起 步较晚、成果较少,因此,研究能源互联网架构具 有极其重大的理论和现实意义。 1 目前为止,世界各国的学者对于能源互联网架 构的理解有所不同,并呈现出较为有趣的差异。主 要是以下三种:(1)借鉴互联网超前的发展理念和 架构,用以创造一种全新的能源体系,这时它仍然 是能源网,如 FREEDM;(2)将互联网收集、处理、 分析能源信息的超强能力作为工具,从而控制能源 网的运转调度,这时它是信息互联网,如 E-Energy; (3)同时运用以上两种理解,互相融合,以日本的 数字电网项目最为典型。 1.1 FREEDM 系统 由美国所研究出的 FREEDM 主要由 IEM(智能能 源管理)和 IFM(智能故障管理)两个首要的部分构 成。由 DGI(分布式电网智能)软件、起到电能控制和 降低电压作用的 SST(固态变压器)和通信接口组成的 IEM 节点来作为本架构中的能源路由器[2], 这是本架构 中最主要的概念。 而 IFM 节点实质上就是嵌入了先进通 信技术和软件的 FID(故障隔离装置),主要功能就是 快速切除系统中的故障以保护整个系统的正常运行。 图 2-1 所示为由 IEM 和 IFM 组成局部系统 [2]。 图 2-1 负荷、电源和能源存储装置在 FREEDM 中的关系

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