城市能源互联网需构建四张网

　　文 · 吴文炤

　　大气污染防治已迫在眉睫，世界各国能源变革极具发展，从今天的城市能源综合规划、建设来看，传统的单一能源供给、配置已经不符合新城市发展需求，亟需建立统一、集约满足区域发展的综合能源服务单元，由此城市能源互联网应运而生。

　　城市能源互联网建设就是围绕“能源供应清洁化、能源配置智能化、能源消费电气化、能源服务共享化”为目标，通过广泛互联的城市能源输送体系及系统，高效利用可再生能源，通过区域内光电/风电/光热转换、地热能转换等方式，结合远端清洁能源输电系统，为区域提供电、供冷、供热及相关辅助资源，实现多种能源的互补利用和优化匹配，最终达到城市能源结构由高碳转向低碳，能源利用由粗放转向集约，能源服务由单向供给转向智能互动。

　　以灵活的电能为核心

　　结合城市发展特点、建设要求，因地制宜以电网灵活可控、高可靠性供能为核心，广泛应用集中式、分布式可再生能量单元，依托能源生产、能源输送、能源存储、能源配置、能效消纳的整体链条，结合源-网-荷-储-用的运行思路，实现区域资源的优化配置和整合能源的高效利用。同时，利用先进的控制技术，实现区域分散能源与集中能源的协调控制，达到最大限度消纳、利用可再生能源。通过物联网技术、融合的宽带通信等技术的应用，实现城市基本元素的广泛互联及深度感知，实现海量数据的细粒度采集及高速传输，打通能源生产、能源调度和能源消费，实现城市能源互联，在此基础上进一步扩大范围和规模，推进城市整体能源生产和消费智能化，进而推动能源变革。

　　具体来说，围绕“能源供应清洁化、能源配置智能化、能源消费电气化、能源服务共享化”，依托灵活、可靠的城市供电网络，开展能源互联网基础系统建设、能源一体化通信服务网络建设、智慧交通能源网络建设、智慧能源服务网络四部分建设。在此基础上通过信息的互联互通及系统的高度集成构建城市能源大数据平台，一方面实现各能源系统的信息集成、优化调度，另一方面，依托电力数据以其同用电客户的紧密耦合可以实现对用户360度的精确定位，电力数据以其同国民经济紧密耦合可以实现对区域经济走势的准确还原的特点，开展面向行业内外提供大量高附加值的内容增值服务，辅助政府决策，服务智慧城市建设。

　　搭建坚强的四张网络

　　从城市整体规划来看，城市能源互联网建设覆盖了区域能源的生产、储运、供给等各个环节，需要通过多个子项建设构筑“能源互联网基础系统网络、能源一体化通信服务网络、智慧交通能源网络、智慧能源服务网络”四张网络，以能源建设服务对智慧城市的优化提升，最终实现城市能源互联网的建设。

　　第一张网，能源互联网基础系统网络。城市能源互联网基础系统建设是以分布式光伏及微网、电力综合能源服务中心、主动配电网等智能电网建设为基础，与区域热力管网、天然气管网、电动汽车服务网络等多种类型网络进行互联互通，构建形成横向“电-冷-热-气”多能互补、纵向“源-网-荷-储-用”综合控制的能源互联网络。

　　与目前开展的智能电网, 分布式发电, 微电网研究相比, 城市能源互联网更侧重于从顶层能源供应角度出发，在概念, 技术, 方法上都有一定的独特之处，将能源供应与需求相结合，侧重于能源消费，就新建的新区、高新区等新型城区而言，能源互联网基础系统需要通过城区整体规划设计方可执行，基于经济效益分析，综合考虑能源品类，统一规划能源供给管廊。通过能源互联互济、主从分离等运行模式，构建基础互联网络并确定建设规模及容量。

　　第二张网，能源一体化通信服务网络。从总体上看，目前我国在能源的交易、消费上不能够友好的实现双向按需传输、配置。主要是缺乏能量信息的实时交换，缺少对能源传输、变配设备状态感知、用能信息采集、多量化数据采集。传统的能源通信网络已满足不了能源的日常运行及服务需求，所以构筑覆盖城市能源的“光纤专网+无线专网+互联网”的一体化通信服务网络，实现安全高速、功能丰富、配置灵活的通信覆盖，成为支撑城市能源设备状态感知、电力生产调控操作、运维检修现场作业、双向互动用能服务等业务需求的重要抓手。

　　为了改变对能源管理缺口，进一步提升能源网络自动化、互动化要求，通过结合一次网架规划进行通信网络的同步设计、同步建设，一方面建设以光纤专网为主，开展服务调度自动化、变电设备状态监测等业务；另一方面对于接入灵活、需求分散的区域建设4G“LTE”无线宽带专网，结合无线分布式覆盖的无线专网AP，使信号覆盖所需区域，为输电设备状态监测、现场移动终端、分散布置的充电桩等提供通信保障；构建纵向贯通的中压、低压光纤接入网，横向覆盖的无线4G“LTE”、无线AP等无线专网的能源一体化通信服务网络，在统一通信传输平台，实现多种业务的传输和能源管理。

　　第三张网，智慧交通能源网络。结合城市交通发展需求，依托能源供给网络搭载智慧交通能源服务网络。目前，从我国交通运输工具来看，新能源汽车的发展已成为未来交通出行的主要需求，传统的交通网络模式已不能够满足未来城市交通发展，所以将能源供给网络嵌入到智慧交通发展当中，将电动汽车充电桩与交通网融合、将无线充电模式融合到道路建设当中。同时，实现交通能源与信息相结合，实现电动汽车服务平台等状态信息自动感知能力与汽车运营过程管控能力相结合，最终打造“能源+交通”的深度融合。

　　从新能源技术发展来看，电动汽车的市场化是世界未来发展的必然趋势，所以电动汽车充电设施建设必须要与电网规划、交通网络规划相协调，构建多维度充电服务模式。同时，构建集中式汽车运行管理平台，提供交通能源服务设施的APP、微信等交互方式，为电动汽车用户提供各类专属服务；从运营商角度来看，可以通过电动汽车管理平台远程对车辆信息、电池数据、电量数据、车辆地理信息、里程数据、行驶速度数据等信息的采集、分析及应用，能够更好地实现对于能源网络的互动服务。

　　第四张网，智慧能源服务网络。从“第三次工业革命”结果来看，对我国的能源行业带来了巨大冲击。未来，具备可再生、互联性、经济性、互动性智能化特征的城市能源互联网将成为我国城市能源发展的必然趋势。城市能源互联网将服务于城市能源基础设施服务和城市运营服务。将城市分布式能量传输网络、能源配置网络、分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型能源网络节点互联起来搭建的智慧能源公共服务平台。一方面，引入云计算、大数据、物联网及移动互联网等先进技术，构建适应用户能源应用、交易、结算的能源基础设施服务功能；另一方面，平台可提供城市信息共享、公共设施服务等支撑城市运营服务功能。公共服务平台将城市的云数据中心、大数据服务、泛在物联网进行整合，达到服务“智慧城市”发展需求。除此之外，未来智慧城市将全面建设新一代智慧型信息通信（ICT）基础设施和综合共享服务平台，形成面向城市治理、控制与服务的应用模式，促进业务协同，提升灵性服务和智能决策能力。

　　综上所述，城市能源互联网必将成为新型城市建设的基础组成部分，支撑和推动智慧城市发展建设，解决大型城市能源需求巨大、资源匮乏和环境保护问题，有效推动城市能源的合理配置，实现资源的优化共享，最终达到城市绿色、低碳、环保。

　　（作者系国网信通产业公司北京国电通网络技术有限公司高级工程师、总经理）