能源互聯網發展研究 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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産品特色

編輯推薦

　　第三次工業革命正在世界範圍內發生

　　能源互聯網是第三次工業革命的核心之一

　　能源互聯網是推動我國能源革命的重要戰略支撐

　　能源互聯網將改變我國能源格局

　　本書由國傢能源局主導，清華大學能源互聯網研究院組織，能源領域58位專傢和學者參與編寫的裏程碑式重量級作品；

　　全麵介紹能源互聯網的發展現狀及進展，係統闡述能源互聯網的發展戰略、關鍵技術、實踐應用和機製模式；

　　展望與解讀未來十年中國能源互聯網發展的路綫圖。

　　業內4位名傢點評與推薦：

　　國傢氣候變化專傢委員會副主任、清華大學原常務副校長 何建坤

　　原國務院參事、中國可再生能源學會理事長 石定寰

　　世紀互聯集團創始人、董事長 陳升

　　百度前投資總監 湯和鬆

內容簡介

　　能源互聯網是一種互聯網與能源生産、傳輸、存儲、消費，以及能源市場深度融閤的能源産業發展新形態。能源互聯網是推動我國能源革命的重要戰略支撐，對提高可再生能源比重，促進化石能源清潔高效利用，提升能源綜閤效率，推動能源市場開放和産業升級，形成新的經濟增長點，提升能源國際閤作水平具有重要意義。

　　本書全麵介紹瞭國內能源互聯網的發展現狀及進展，共分4篇，第1篇為戰略篇，第2篇為技術篇，第3篇為應用篇，第4篇為機製篇，分彆從發展戰略、關鍵技術、實踐應用和機製模式等層麵對能源互聯網進行瞭係統的闡述和探討。

　　本書可供政府部門、能源行業、互聯網行業及金融行業的從業人員和高校的相關學生、研究人員參考。

作者簡介

本書編委會

主編：

曾 嶸 清華大學能源互聯網創新研究院院長

副主編：

高 峰 清華大學能源互聯網創新研究院常務副院長

屈 魯 清華大學能源互聯網創新研究院博士後

陳啓鑫 清華大學能源互聯網創新研究院副院長

高文勝 清華四川能源互聯網研究院常務副院長

歐振旭 清華大學齣版社特邀編輯

編委（按姓氏筆畫排序）：

馬君華 史翊翔 孫宏斌 孫捷 劉建明 劉敦楠 何繼江 餘占清 張靖 張濤 吳辰曄 林今 歐文凱 周慶捷 果岩 楊潯英 趙爭鳴 鄭澤東 洪濤 鬍軍 彭澎 鬍澤春 夏清 郭慶來 郭焦鋒 柴麒敏 康重慶 曹軍威 曹寅 程林 溫琳 慈鬆 廖宇

主編簡介

曾嶸

清華大學電機係教授，係主任，清華大學能源互聯網研究院院長，國傢傑齣青年科學基金獲得者，IET Fellow。

1995年7月本科畢業於清華大學電機係，1999年7月博士畢業，後留校任教。2005年教育部新世紀優秀人纔，2007年清華大學電機係教授。期間多次赴斯坦福大學、新加坡大學和香港大學開展訪問閤作與研究。目前主要從事超特高壓交直流輸電中的電磁暫態及其防護，以及電磁環境與電磁測量、直流電網及其關鍵裝備等教學和科研工作。先後負責和參與973計劃、863計劃、國傢科技支撐計劃和國傢自然科學基金等幾十項科研項目。榮獲國傢科技進步二等奬1項、省部級一等奬2項、二等奬多項，並榮獲首都勞動奬章。發錶論文300餘篇，其中SCI論文 90餘篇。

現為CIGRE SC C3委員，WG C4.26秘書長，IEC TC 22/WG 19 委員，全國高壓直流輸電設備標委會委員，中國電機工程學會直流輸電與電力電子專委會委員，特高壓工程技術（昆明）及高壓電氣國傢工程實驗室技術委員會委員。

清華大學能源互聯網研究院

為瞭推動能源互聯網的前沿研究和産業培育，清華大學戰略部署瞭能源互聯網創新研究院和清華四川能源互聯網研究院。研究院緻力於發揮清華大學多學科交叉的綜閤優勢，建設能源互聯網領域的人纔培養中心和科技創新中心，並成為中國乃至國際上深具影響力的新一代能源網絡的戰略決策智庫，同時從能源互聯網的創新解決方案、關鍵技術、産品研發、科技成果轉化和産業服務孵化等方麵推動能源互聯網産業的發展。

研究院成立以來，牽頭完成瞭國傢能源局“國傢能源互聯網行動計劃戰略研究”的5個重點課題；作為核心成員全程參與編寫瞭國傢發改委、工信部和能源局聯閤發布的國傢能源互聯網綱領性文 件《關於推進“互聯網 ”智慧能源發展的指導意見》及《能源技術革命創新行動計劃（2016–2030年）》；在國傢能源局支持下發起成立瞭國傢能源互聯網産業及技術創新聯盟；積極與中電聯和IEC等閤作推進瞭多項國內外能源互聯網標準的製定。目前還在承擔多個能源互聯網的閤作研發項目。

精彩書評

　　《巴黎協定》的生效將加速世界範圍內能源體係的革命性變革和經濟發展方式的低碳轉型。建設能源互聯網是我國推動能源生産和消費革命的一個重要領域和著力點，將成為建設安全、高效、清潔和低碳的新型能源體係的重要支撐，也將成為我國實現2030年左右二氧化碳排放達峰的重要保障。本書從戰略、技術、應用和機製的角度，對能源互聯網的發展進行瞭全麵闡述，有助於廣大能源工作者和社會各界深入理解能源互聯網的知識，積極推進能源互聯網的建設和發展。

　　——國傢氣候變化專傢委員會副主任、清華大學原常務副校長 何建坤

　　本書的齣版凝聚瞭我國能源領域眾多專傢的汗水，將對讀者認知能源互聯網帶來極大幫助。由於能源互聯網的發展是以可再生能源為優先，所以本書的齣版也將對推進當前我國可再生能源的發展提供幫助。可再生能源的發展已成為一種不可逆轉的趨勢，對於推動能源革命、應對氣候變化的挑戰和治理霧霾都有重要意義。

　　——原國務院參事、中國可再生能源學會理事長 石定寰

　　本書充分展示瞭互聯網理念和技術對能源係統的改變和顛覆。通過將互聯網的“自由多邊、廣泛參與、信息對稱和用戶體驗”的理念與傳統能源的發、送、配、用的全流程管理融閤起來，將對能源行業現有的産業結構、商業模式、技術體係和利用效率帶來巨大的變化。本書對能源領域和互聯網領域的從業者都將是很好的參考。

　　——世紀互聯集團創始人、董事長 陳升

　　當前，以能源互聯網發展為代錶的能源革命正在引領新的産業革命浪潮。能源互聯網旨在推動能源係統與互聯網生態的深度融閤。這是互聯網發展到與産業相結閤的必然，也必將催生能源領域的創新浪潮，為創業和投資提供一片熱土。本書得益於各位參編專傢的深厚功底，不僅為能源行業，也為互聯網行業和投融資等行業提供瞭一份能源互聯網的全景資料。

　　——百度前投資總監 湯和鬆

目錄

第1篇 戰略篇

能源互聯網引論 曾嶸 2

能源互聯網與能源大數據戰略 鬍軍 12

能源互聯網與智能製造2025——標準化促進電力裝備製造業提質增效 果岩 18

能源互聯網與智慧城市 馬君華 25

能源互聯網與國傢能源安全 張濤 李潔 31

第2篇 技術篇

能源互聯網關鍵技術概述 高峰 38

多能協同的規劃設計 程林 50

信息物理能量係統：能量和信息融閤技術 慈鬆 60

能源與信息基礎設施的協同 曹軍威 67

能源互聯網的關鍵設備——能源路由器 曹軍威 73

新型能源網絡——直流電網技術 餘占清 82

能源互聯網與可再生能源消納 張寜 康重慶 王毅 杜爾順 88

能源互聯網與全成本電價 鍾海旺 夏清 99

能源互聯網下的信息與計算 吳辰曄 於洋 115

能源轉化的關鍵設備——熱電氣冷，與可再生能源協同互聯網 史翊翔 120

ICT與能源互聯網 劉建明 127

能源互聯網+ICT 慈鬆 135

能源互聯網標準 馬君華 張東霞 劉永東 140

讓能源無處不在——無綫電能傳輸技術及其應用 趙爭鳴 賀凡波 張藝明 陳凱楠 袁立強 147

能源互聯網與綠色交通 鄭澤東 160

第3篇 應用篇

美國能源互聯網實踐 高文勝 張靖 168

能源互聯網與“全民光伏戰略” 歐文凱 張海翔 178

能源互聯網與風電光伏智能管理 孫捷 186

能源互聯網與分布式儲能 慈鬆 192

能源互聯網與集中式儲能 鬍澤春 丁華傑 198

車電分離、自主換電 慈鬆 205

能源互聯網與電動汽車發展 鬍澤春 何繼江 張洪財 211

能源互聯網與氫經濟 林今 張亦弛 217

能源互聯網與電力需求側管理 周慶捷 221

能源互聯網與虛擬電廠 周慶捷 232

能源互聯網和碳交易市場 柴麒敏 247

能源互聯網的實施效益評估 郭慶來 何繼江 曹寅 253

天然氣分布式能源：“互聯網＋化石能源”的先行者 洪濤 262

多能協同的新一代能源網絡 郭慶來 孫宏斌 潘昭光 271

第4篇 機製篇

支撐能源互聯網的市場機製 陳啓鑫 王毅 278

能源互聯網與能源體製機製改革 劉敦楠 283

能源互聯網商業模式與實現 陳啓鑫 王毅 287

能源互聯網的市場形態和商業價值鏈革命 曹寅 294

歐洲能源互聯網的發展 廖宇 298

“互聯網＋”智慧能源催生天然氣新業態和新體製 郭焦鋒 305

“互聯網＋”煤炭：行業供給側改革新平颱 溫琳 311

當“賣油郎”牽手“互聯網＋”——小案例分享，大思維拓展 楊潯英 閆小莉 王劍 郭焦鋒 316

培育綠色能源靈活交易市場模式 彭澎 322

互聯網思維對能源互聯網的藉鑒 曹軍威 327

精彩書摘

　　能源互聯網引論

　　清華大學 曾嶸

　　1 引言

　　能源是人類生存和發展的重要基石，是社會經濟運行的動力和基礎。每一次工業革命都離不開能源類型和使用方式的革新，推動著人類社會的發展和進步。目前，第三次工業革命正在世界範圍內發生，而能源互聯網是第三次工業革命的核心之一，是未來能源行業發展的方嚮。

　　發展能源互聯網將從根本上改變對傳統能源利用模式的依賴，推動傳統産業嚮以可再生能源和信息網絡為基礎的新興産業轉變，是對人類社會生活方式的一次根本性革命。《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》提齣，“將推進能源與信息等領域新技術深度融閤，統籌能源與通信、交通等基礎設施網絡建設，建設‘源-網-荷-儲’協調發展、集成互補的能源互聯網”。當前我國正處在能源革命的關鍵時期，國傢能源局《關於推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》的發布，將在能源技術、生産、供應等多個環節激發“鏈式變革”，是推動我國能源革命的必然選擇。

　　2 能源互聯網的發展動態與現狀

　　能源互聯網作為當前國內外一個全新的研究熱點，多個國傢的科研機構已經開展瞭初步的研究工作，以力圖在此次技術革命中占領先機，並取得一定成果。

　　2.1 國外能源互聯網的發展動態與現狀

　　2004年The Economist發錶瞭Building the Energy Internet，首次提齣建設能源互聯網，通過藉鑒互聯網自愈和即插即用的特點，將傳統電網轉變為智能、響應和自愈的數字網絡，支持分布式發電和儲能設備的接入，以減少大停電及其影響。此後國際上針對能源互聯網進行瞭廣泛的研究，著力研究下一代能源係統。2011年，美國學者傑裏米?裏夫金在其著作《第三次工業革命》中提齣能源互聯網是第三次工業革命的核心之一，使得能源互聯網被更多人關注，産生瞭較大影響。下麵對歐盟、美國、日本等提齣的能源互聯網構想和相關項目進行介紹、分析。

　　2008年12月德國聯邦經濟和技術部發起瞭一個技術創新促進計劃，以信息通信技術(Information and Communication Technology，ICT)為基礎構建未來能源係統，著手開發和測試能源互聯網的核心技術。之後，德國聯邦政府發起E-Energy，並將其作為國傢性的“燈塔項目”，旨在推動基於ICT技術的高效能源係統項目, 緻力於能源的生産、輸送、消費和儲能各個環節之間的智能化。

　　2011年歐洲啓動瞭未來智能能源互聯網(Future Internet for Smart Energy，FINSENY)項目，該項目的核心在於構建未來能源互聯網的ICT平颱，支撐配電係統的智能化；通過分析智能能源場景，識彆ICT需求，開發參考架構並準備歐洲範圍內的試驗，最終形成歐洲智能能源基礎設施的未來能源互聯網ICT平颱。

　　Vision of Future Energy Networks項目由瑞士聯邦政府能源辦公室和産業部門共同發起，其重點是研究多能源傳輸係統的利用和分布式能源的轉換和存儲，開發相應的係統仿真分析模型和軟件工具。該項目提齣未來能源互聯網包含兩個元素，一是通過混閤能源路由器(hybrid energy hub)集成能源轉換和存儲設備；二是通過能源內部互聯器(energy interconnector)實現不同能源的組閤傳輸。

　　2008年，美國國傢科學基金項目在北卡州立大學啓動“未來可再生電能傳輸與管理係統”(Future Renewable Electric Energy Delivery and Management System， FREEDM)，並建立瞭FREEDM係統研究院，由17個科研院所和30餘個工業夥伴共同參與。該項目重點研究適應高滲透率分布式可再生能源發電和分布式儲能並網的高效配電係統，並稱之為能源互聯網(energy internet)。FREEDM項目的核心在於將電力電子技術和信息技術引入電力係統，效仿通信網絡中路由器的概念，提齣能源路由器的概念並實施初步開發，以希望在未來的配電網層麵構建能源互聯網，實現分布對等的係統控製與交互。

　　2010年，日本啓動“智能能源共同體”計劃，開展能源和智能電網等領域的研究。2011年，日本開始推廣“數字電網”計劃，該計劃是基於互聯網的啓發，構建一種基於各種電網設備的IP來實現信息和能量傳遞的新型能源網。通過提供異步連接、協調局域網內部 以及不同局域網係統的數字電網路由器，並將其與現有電網及互聯網相連，通過相當於 互聯網地址的“IP地址”識彆發電設備及用電設備在內的裝置，由此進行統籌管理與能量調度。

　　由上，盡管各方認知方式的側重點有所不同，但都是將互聯網技術運用到能源係統，把一個集中式、單嚮的、生産者控製的能源係統，轉變成大量分布式輔以較少集中式的新能源與更多的消費者互動的能源係統，以提高可再生能源的比重，實現多元能源的有效互聯和高效利用。

　　2.2 國內能源互聯網的發展動態與現狀

　　早在20世紀80年代，清華大學前校長高景德便提齣瞭CCCP（現代電力係統是計算機、通信、控製與電力係統以及電力電子技術的深度融閤）的概念。近年來，國內快速發展的智能電網也不斷強調信息技術與現代電網的緊密結閤。2012年8月首屆中國能源互聯網發展戰略論壇在長沙舉行，對能源互聯網概念進行瞭初步介紹。2013年12月，北京市科委組織“第三次工業革命”和“能源互聯網”專傢研討會。2014年2月，國傢能源局委托江蘇現代低碳技術研究院開展“能源互聯網戰略研究”課題。2014年6月，中國電力科學研究院牽頭承擔國傢電網公司基礎前瞻性項目“能源互聯網技術架構研究”，著力構建未來能源互聯網架構，搭建相應的能源互聯網研究平颱。中國科學院學部開展 “我國新一代能源係統戰略研究”課題，提齣瞭新一代能源係統的理念。

　　隨著黨的十八大提齣能源革命戰略、2015年政府工作報告推齣“互聯網+”行動計劃，能源與互聯網正不斷實現深度融閤，極大地促進瞭國內能源互聯網的發展。2015年4月，國傢能源局首次召開能源互聯網工作會議。2015年4月，由清華大學發起並組織，以“能源互聯網：前沿科學問題與關鍵技術”為主題的香山科學會議在北京香山飯店召開，為我國能源互聯網的發展建言獻策，在國內外産生瞭重要影響。2015年6月，國傢能源局開展“國傢能源互聯網行動計劃戰略研究”，並將其作為國傢“互聯網+”行動計劃的重要載體，由清華大學牽頭承擔其中能源互聯網的形態特徵、關鍵技術和技術標準、商業模式、效益評價等5個重點課題。2016年2月，國傢發改委、能源局、工信部聯閤發布國傢能源互聯網綱領性文件《關於推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，提齣瞭能源互聯網的路綫圖， 明確瞭推進能源互聯網發展的指導思想、基本原則、重點任務和組織實施。2016年3月，國傢“十三五”規劃綱要明確提齣“將推進能源與信息等領域新技術深度融閤，統籌能源與通信、交通等基礎設施網絡建設，建設‘源-網-荷-儲’協調發展、集成互補的能源互聯網”。2016年4月，國傢發改委、能源局正式發布《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030年）》，為未來我國能源互聯網技術的發展製定瞭行動計劃。目前，中電聯（中國電力企業聯閤會）牽頭並組織清華大學等高校和科研機構正在開展國傢能源互聯網係統標準的製定。

　　此外，清華大學、國防科技大學、華北電力大學、天津大學、中國電力科學研究院等高校與科研機構，從能源互聯網的基本概念及形態、發展模式及路徑、技術框架及拓撲、關鍵技術分析等方麵展開瞭廣泛的研究。

　　從目前的情況來看，能源互聯網已經受到瞭國內各級政府和研究機構的高度重視，能源互聯網的理念與技術也已在國內引起瞭越來越廣泛的關注，正逐漸由以基礎性研究為主的概念階段嚮以應用性研究為主的起步階段轉變。

　　3 能源互聯網的形態與特徵

　　能源互聯網理念一經提齣，國內外不同行業和領域紛紛開展瞭有益的探索研究。盡管各方認知方式的側重點有所不同，但都是將互聯網技術運用到能源係統，以提高可再生能源的比重，實現多元能源的有效互聯和高效利用。

　　3.1 能源互聯網的形態

　　本文認為能源互聯網可以分為三個層級：① 物理基礎（多能互聯能源網絡），② 實現手段（信息物理能源係統），③ 價值實現（創新模式能源運營）。

　　3.1.1 物理基礎：多能互聯能源網絡

　　能源互聯以電力網絡為主體骨架，融閤氣、熱等網絡，覆蓋包含能源生産、傳輸、消費、存儲、轉換的整個能源鏈。能源互聯依賴於高度可靠、安全的主體網架（電網、管網、路網）；具備柔性、可擴展的能力；支持分布式能源（生産端、存儲端、消費端）的即插即用。

　　能源轉換是多能互聯的核心，其包括不同類型能源的轉換（切換）以及不同承載方式的能源轉換（變換）。不同類型的能源轉換（切換）在能源生産端除瞭通常的利用發電機等各種技術手段將一次能源轉換成電力二次能源外，還包括如電解水生成氫燃料，電熱耦閤互換等多種形式；在能源消費端，能源轉換（切換）是指能源消費者可以根據效益最優的原則在多種可選能源中選擇消費。不同類型能源轉換的基本示意圖如圖1所示。不同承載方式的能源轉換（變換）主要體現在能源傳輸環節，如在天然氣

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