能源互联网信息技术研究综述 - MIT - Massachusetts(11)

自身价值判断的影响，越多的能源体参与越能够体现该类网络结构的效率，设计合适的激励合作机制是推广该类网络的关键。为实现能源消费的最小化和能源需求的平稳化，文献[42]基于能源消费调度器设计给出了一种激励合作机制，探索了该结构的应用前景。

3.3 信息传输与共享——通信网络技术

保证控制策略的及时性、有效性和可靠性，收集和分享必要信息是不可或缺的工作，通信网络是重要的技术支撑。在边缘部署通信交换设备、定义接口涵盖多元化底层技术、实现易扩展、便维护、多业务支持的信息互联网架构给能源互联网的信息支撑框架设计提供了借鉴。

以电力能源为例，当前基础设施部署广泛、已投入高额成本，且技术为人们所熟知，革命性的更换会带来巨大的资金投入和实现时延。基础设施向后兼容、服务逐步更新的实施策略是可行选择。回顾互联网的发展，互联网最初被部署在电话网络之上，通过采用富有弹性的组织原则，在功能优先的基础上，不断完善设施，最终发展成今天互联网的规模。类似地，能源互联网通信网络架构需要充分利用现有的基础实施（如电网的通信网络等），实现特有功能，并力求在效率和耐用性上实现突破。在功能上，能源互联网强调智能通信协议与电能传输相互融合，有效分发能源价格信号、可用电量分布信号、控制决策指令等，并支持分布式控制，可行的通信架构为在边缘配置标准化智能“接口”，通过汇总负荷和电力供应，利用储能和调度管理使供需趋于平稳，并支持独立供电、分布式发电和电力交易等业务，力争实现能源实时调度生产、资源存储规划等，把当前满足高峰/最坏情况的生产战略转变为关注平均需求的生产规划。在实现方法上，数据分享功能依赖于层次架构、聚合、分层、应用编程接口（API）协议等，目标在于调节储能装置，破解发电和用电负荷间强平衡的限制，与互联网智能边缘和哑管道类似，能源互联网中的通信网络应具备普遍用电情况感知功能，为“随供电量调整负荷”提供信息支持。

3.4 能源调配和控制——电子控制技术

电子控制技术是实现能源互联、能源调控和网络分布式控制的支撑技术，能源质量调节、能源远程调配、网络信息监控与策略部署等无不涉及电子控制技术，它是承接能源流控制与信息流融合的桥

梁。在能源互联网的架构中，电子控制技术亟需支持分布式可再生能源的接入和精细粒度的控制策略实施。

以电力能源为例，为接纳分布式可再生能源到电能的转化和并网，电力电子技术被广泛使用。针对分布式可再生能源间歇性、微量性、分散性的特点，为保证它们所生产电能能够成功并网，专门的电力电子技术设备已被广泛应用在下列典型的联接设备中：并网逆变器、光伏电池、风机、燃料电池、储能元件等。电力电子技术的采用使得该类变换器具有响应速度快、惯性小、过流能力弱等特性，但为更好地保证能源质量，还需集成一些控制功能，如有功-频率下垂控制和电压-无功下垂控制等。能源流精细化管控也需要电子控制技术支持，如对能源流的精细调节和全局控制指令的快速响应等。如当前智能电力变压器通过由电力电子变换技术和电能变换技术相结合实现了电流的调节，可实现所有FACTS/DFACTS功能，具备了可控性强，接口灵活多样、体积小、便于电源接入等特点。嵌入式控制模块可实现控制指令的快速响应，开发基于通信网络的自适应嵌入式控制设备对能源流控制具有重要意义。

3.5 模块融合与协同——网络标准和协议

集成通信协议是实现信息能源基础设施一体化的基础，功能要求能够从物理设施中获取数据，并完成能源互联网的高级应用，如：实时价格控制、能源传输双向控制等。目前，已存在多种通信协议，但通常仅能完成能源互联网体系的某一个功能侧面，尚缺乏一个集成的通信基础架构和协议组。

在能源互联网中，能源高效传输、能源精准度量、网络优化控制、网络运维管理等功能都需要相关的协议支撑，此外，为实现用户的用能定制化，支持交互的实时通信协议成为保证能源生产和负荷平衡的关键。因而，能源互联网的通信基础设施和协议应满足以下基本功能：实现双向通信，具备面向能源互联网高级应用的互操作性，实现端到端的可靠安全通信，能抵御潜在的网络攻击。表4总结了能源互联网技术体系中所应涉及的各项标准和协议[19, 43]。