能源互联网信息技术研究综述 - MIT - Massachusetts(9)

通信模块，并具备对信息整合分析、合理配置能源、实现市场需求迅速响应、公正准确计量、数据实时采集、多途径收缴费用等能力，与信息技术密切相关。在当前实践中，文献[35-36]针对智能家居应用，给出了一种基于电池阵列的智能用电装置，较好地实现了能源流、信息流和控制流的统一，是在微网范围内实现智能消费的有益探讨。 2.3.5能源调度智能化

信息技术将被广泛应用于电能信息采集、电能质量监测分析、电网能量管理、及用户侧能量管理等。功能至少包括（1）电源协调控制：支撑多个分布式、异构能源的并网，依赖能源内在特性和时间特征等因素设计策略保证系统平稳；（2）电能质量控制：在电压波形、频率、功率因数等多个角度加强综合控制，适应如太阳能、风能等随机性能源的频繁启停操作和功率输出变化；（3）高级能量管理：根据能源需求、市场信息和运行约束等实时决策，控制能源生产与能源交换，对设备和负荷进行灵活调度确保系统的最优化运行。

3 能源互联网的支撑信息技术

3.1 能源互联网的支撑技术框架

Figure 3 Technology architecture of Energy internet

图 3 能源互联网技术支撑框架 为了满足能源互联网各方面的要求，支撑技术可以分为五个组成部分（见图3）：系统规划技术、电子控制技术、信息通信网络技术、能源技术、管理调度技术。每类技术衍生分支都对应相应的技术创新要求，具体内容如下：

（1）系统规划技术：能源互联网是由多个复杂系统组成的复杂体系[37-38] (System of systems)，需要用系统的思想进行顶层谋划。主要包括体系架构设计、方法学与接口设计、发展规划设计、相关协议标准筛选等。

（2）能源技术：涉及能源生产、传输、调配、储存、使用等环节，包括分布式可再生能源利用、清洁高效的传统能源生产、新兴能源探索，降低传

输损耗、延长传输距离，稳定能源供应，实现能源高效合理流动，以及用能安全保障、个性化支撑等。

（3）信息通信技术：信息通信是系统的中枢神经，负责用能信息进行收集、传输和处理，是能源合理调配的前提和保障。包括智能计量、信息平台、人工智能、分布计算、高性能计算以及通信网络等。

（4）管理调度技术：对网络进行系统管理、资源优化与综合调度，信息收集、分析、反馈与预判断能力是优化管理调度的前提和支撑。功能包括能源利用管理、需求响应管理、费用效用价格管理以及排放管理等，涉及方法包括优化方法、机器学习、博弈论、决策理论等。

（5）电子控制技术：能源传输、调配、控制元器件和程序的设计与开发，直接决定策略的实施效果。生产过程中的工控系统、传输过程中的安全保障设备、消费阶段的能源计量和信息采集等都属于该类技术的支撑内容。

一般地，可以把涉及的信息技术分为系统优化技术、信息传输和共享技术、能源调配和控制技术、能源-信息融合技术。

3.2 组织与优化——网络结构设计

在能源互联网中，实现能源供给和消费的均衡是能源流性质的要求，建立各组成单元间信息交互和能源传输的高效通道成为了必须解决的问题。不同的网络结构对应各异的管理规范和组网模式，在可扩展性、健壮性和安全性等方面都拥有各自的特性。根据能源类型和运行需求选取相应的网络结构将是能源互联网结构的发展趋势。

以电力系统为例，灵活、健壮的拓扑结构一直是电力网络系统追求的目标，也是未来智能电网的支撑技术之一[13]。各级电网的优化配置和协同部署成为了实现电力互联网优化运行的硬件基础，目前采用的典型网络结构包括总线结构、层次化结构和自组织结构。在未来能源互联网中，三种结构根据时间、事件等因素持续演化、合理组合，将为网络优化运行提供坚实的物理基础。 3.2.1 总线结构

文献[39]指出，智能电网是微网的智能化融合，总线结构是可以选择的典型网络架构之一，如图4所示，骨干传输通道（包括能源传输高速公路和信息传输高速公路）是基础，接入单元（包括微网、消费终端、电力生产企业等）通过即插即用的方式接入网络。接入单元把其负荷或能量状况通过信息