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编辑推荐

适读人群 ：关心能源产业与互联网+融合的各界人员，专业领域的专业研究人员

　　想了解互联网+如何深入到能源产业，想明晰中国能源产业未来如何发展转型，本书能带您纵览能源互联网全局，从宏观到微观掌握智慧能源的各条脉络。

　　《能源互联网与智慧能源》作者系国网能源研究院未来能源方面的首席专家，多次参与国网及国家重大政策的制定工作。

　　《能源互联网与智慧能源》序言为中国工程院院士、中国工程院副院长、国家能源咨询专家委员会副主任杜祥琬院士所写。众多业内专家也对本书给与充分肯定。

　　《能源互联网与智慧能源》既从宏观政策和产业角度解析能源产业与互联网技术的深度融合，也从微观角度讲解具体技术的发展实施成果。

内容简介

《能源互联网与智慧能源》分上下两篇。上篇主要从能源互联网的角度分析了其发展背景、定义、功能、特征和架构；详细阐述了建设能源互联网需要的关键技术，包括能源基础设施关键技术、信息通信关键技术、电力电子技术和平台技术。下篇主要研究、介绍了以信息通信技术为基础的智慧能源体系；分析了国际和国内能源产业的发展现状；然后给出了智慧能源的定义、功能、特征和体系结构；指出了智慧能源网络的特点是能源的多元化、集约化、清洁化、精益化、低碳化和智能化，其目标是推动能源生产智能化与能源消费的精益化，通过能源总量控制、能源生产和消费的智能配置，保证我国能源安全、清洁、高效。

作者简介

冯庆东，具有30年的电力系统从业背景，熟悉电力系统及其自动化专业，对电力系统运行、检修、试验、调度、信息化、自动化及能量管理（EMS）有实践经验及科研经历。熟悉IEC-61850、IEC-61970技术标准。自2006年以来，主要研究智能电网、主动配电网、能源互联网、分布式发电与微电网、基于微电子与电力电子及信息通信技术的配电网广域测控系统、储能技术在智能电网中的应用、分布式能量管理系统、智能信息处理、信息技术与能源基础设施融合、大数据及其在智能电网中的分析与决策支持应用。

内页插图

精彩书评

《能源互联网与智慧能源》一书的特色之处在于没有盲目跟风，没有炒作概念，没有过分渲染，而是基于理性思维，对我国能源转型中的实际问题全面深入研究，清晰认识，客观研判，博采众家之长，从我国能源实际情况出发，以解决我国能源实际问题为着力点，根据技术成熟度，以客观公正，严谨务实的态度系统地介绍了国内外能源互联网与智慧能源关键技术，解决方案，新进展及发展趋势，并从具体工程实践出发，对国内外能源互联网与智慧能源的试点工程及案例进行了分析。该书的出版对国家能源互联网与智慧能源的建设具有重要意义。

国网能源研究院院长 张玮

2015年10月

目录

序

前言

上篇　能源互联网

第1章　能源互联网的定义与特征 3

1.1　能源互联网的定义 3

1.2　能源互联网的特征 5

1.3　发展目标和原则 6

1.3.1　发展目标 6

1.3.2　发展原则 7

1.4　对我国能源战略的意义 8

1.5　对能源生产与消费模式的影响 9

第2章　国内外能源互联网的研究与进展 12

2.1　美国：“FREEDM”系统与能源互联网 12

2.2　美国：能源网络集成 13

2.3　德国：能源的互联网 14

2.4　欧洲：智能电网标准体系 14

2.5　欧洲：综合能源网络 15

2.6　日本：以智能电网为核心的智慧能源共同体 16

2.7　日本：数字电网 17

2.8　我国：能源互联网 18

第3章　能源互联网的功能定位与技术需求 19

3.1　可再生能源与清洁能源接入 19

3.2　需求侧参与能源网络互动 19

3.3　基于分布式能源网络的优化管理 20

3.4　能源的灵活转换与能源综合利用 21

3.5　能源交易与商业服务模式 21

3.6　输电网与配电网管理智能化 22

第4章　能源互联网的技术框架 24

4.1　能源基础设施 25

4.2　信息和通信技术 26

4.3　开放互动平台 27

4.4　架构 27

第5章　能源互联网基础设施关键技术 28

5.1　固态变压器与功率器件 28

5.1.1　固态变压器原理及其与传统变压器的区别 28

5.1.2　固态变压器的特征 28

5.1.3　固态变压器现状及未来对电力电子技术的要求 29

5.2　能量路由器 31

5.2.1　能量路由器的架构 31

5.2.2　能量路由器的概念 33

5.2.3　能量路由器的现状和未来发展 34

5.3　分布式能源设备 34

5.3.1　分布式能源设备的概念 34

5.3.2　分布式能源设备的技术特征和经济性分析 35

5.3.3　分布式能源设备的应用现状和未来发展 36

5.3.4　分布式发电并网标准 39

5.4　微网 44

5.4.1　微网的概念 44

5.4.2　微网的组成 44

5.4.3　微网的应用现状和未来发展 50

5.5　储能系统 55

5.5.1　储能技术在发电侧需求分析 56

5.5.2　储能技术在输电侧需求分析 60

5.5.3　储能技术在配电侧需求分析 62

5.5.4　储能技术在用户侧需求分析 64

5.5.5　储能技术在微网侧需求分析 65

5.5.6　储能技术在应急电源侧需求分析 65

5.5.7　储能技术国内外发展趋势 67

5.5.8　储电相关技术 71

5.5.9　储热相关技术 73

5.5.10　储气相关技术 74

5.5.11　储氢相关技术 75

5.5.12　储能配置方法与原则 83

5.5.13　储能产业技术路线图 86

5.6　主动配电网 88

5.6.1　主动配电网的概念 88

5.6.2　主动配电网的技术特征 88

5.6.3　我国配电网的现状及主动配电网的发展前景 89

5.6.4　IEC 61850数据建模 90

5.6.5　主动配电网分布式控制系统 94

5.6.6　基于μPMU的主动配电网广域量测与故障诊断技术 101

第6章　能源互联网能量及故障管理技术 116

6.1　智能能量管理技术 116

6.1.1　能量设备即插即用管理技术 118

6.1.2　分布式能量管理与协同控制技术 119

6.1.3　基于可再生能源预测的控制策略优化技术 120

6.1.4　储能管理技术 120

6.2　智能故障管理技术 130

第7章　能源互联网信息和通信技术 132

7.1　微电子技术 132

7.1.1　信息采集芯片对微电子技术的挑战 132

7.1.2　通信芯片对微电子技术的挑战 135

7.2　复杂软件技术 136

7.2.1　能源互联网中复杂软件系统的定义和特点 136

7.2.2　能源互联网对软件技术提出的挑战及应对法则 137

7.2.3　应对法则对软件技术的要求 139

7.3　信息物理系统技术 142

7.3.1　能源互联网中信息物理系统的定义与发展 142

7.3.2　信息物理系统的架构 143

7.3.3　信息物理系统的重要特性 145

7.3.4　信息物理系统在能源互联网中的应用 146

7.3.5　能源互联网对信息物理系统的挑战和未来发展 147

7.4　信息和通信技术 150

7.4.1　能源互联网对信息和通信技术提出的挑战 150

7.4.2　信息和通信技术的未来发展 151

7.5　大数据和云计算技术 153

7.5.1　大数据分类及对应的处理系统 153

7.5.2　大数据分析与计算———云计算技术 155

7.5.3　大数据及云计算技术在能源互联网中的应用 156

7.5.4　能源互联网对大数据及云计算技术提出的挑战 157

第8章　能源互联网应用与服务平台 158

8.1　能源市场交易平台 158

8.2　能源需求侧管理平台 159

8.2.1　需求侧管理平台的结构层次 159

8.2.2　需求侧管理平台的实现策略 161

8.3　能源需求响应平台 162

8.3.1　需求响应的措施 162

8.3.2　需求响应平台技术 164

8.4　能效分析平台 164

8.4.1　能效分析平台的结构层次 165

8.4.2　能效分析平台的功能结构 167

8.4.3　能效分析平台的通信网络 167

第9章　能源互联网架构设计 169

9.1　参考架构 169

9.1.1　面向服务的架构 169

9.1.2　分布式自治实时架构 170

9.1.3　软件定义光网络架构 171

9.2　能源互联网架构 173

第10章　能源互联网标准 175

10.1　能源互联网标准化体系架构 175

10.2　国内外标准化现状与最新进展 176

10.3　对我国能源互联网标准化工作的建议 183

10.4　我国能源互联网标准化路线图 184

第11章　能源互联网的规划与发展趋势 185

11.1　重点任务 185

11.2　建设路径 191

11.3　保障措施 194

114　发展趋势 196

下篇　智慧能源

第12章　智慧能源的定义与特征 201

12.1　智慧能源的定义 201

12.2　智慧能源的基本特征和基本内涵 201

12.2.1　基本特征 201

12.2.2　基本内涵 202

12.3　智慧能源的体系架构 203

12.4　智慧能源发展的战略目标 203

12.5　以智能电网及能源互联网为基础发展智慧能源 204

12.5.1　智能电网和能源互联网将在未来能源供消和输配体系中发挥重大作用 204

12.5.2　能源消费方式将转向基于能效最优的多元化能源综合利用 205

12.5.3　智能电网是实现能源转型的重要载体 206

12.5.4　智能电网是实现智慧能源网络的关键设施 206

12.5.5　智能电网体系架构已经具备成为智慧能源网络的良好基础 207

第13章　发展智慧能源的机遇与挑战 208

13.1　发展智慧能源的基础 208

13.1.1　技术基础 208

13.1.2　实践基础 210

13.2　发展智慧能源面临的重要机遇 213

13.2.1　发展智慧能源的国际环境 213

13.2.2　当前是发展智慧能源的战略机遇期 214

13.2.3　发展智慧能源有助于我国实现应对气候战略 214

13.3　发展智慧能源面对的主要问题与挑战 215

13.3.1　发展智慧能源面对的主要问题 215

13.3.2　发展智慧能源面对的主要挑战 216

第14章　智慧能源发展的重点领域 218

14.1　加快推进智能电网建设 218

14.1.1　发展智能电网的重要意义 218

14.1.2　我国关于促进智能电网发展的重要文件 222

14.1.3　促进智能电网发展的主要工作 226

14.2　推进能源网络智能化 228

14.2.1　煤炭行业的清洁化、智能化发展 228

14.2.2　石油行业的智能化发展 232

14.3　智能电网支撑智慧能源公共服务平台的发展 237

14.3.1　公共服务通信信息平台服务多网融合 237

14.3.2　智能配电网支撑智能社区的建设 238

14.3.3　智能配电网支撑智慧城市的发展 242

第15章　智慧能源关键技术 246

15.1　分布式能量管理系统 246

15.1.1　分布式能量管理系统概述 246

15.1.2　分布式能量管理系统架构 247

15.1.3　分布式能量管理系统功能 247

15.2　柔性能源协调控制技术 251

15.2.1　冷热电联供技术 251

15.2.2　冷热电联供地源热泵技术 253

15.2.3　相变储能技术 254

15.2.4　区域能量管理优化技术 254

15.3　智慧能源标准化设计 255

15.3.1　物联网技术在智慧能源领域的应用 255

15.3.2　标准化的智慧能源设计 256

15.4　物联网、大数据及云计算在智慧能源中的应用 257

15.4.1　基于ZigBee技术的企业智慧能源云平台 261

15.4.2　智慧能源云平台 265

15.4.3　基于智能用电需求响应的云平台 267

第16章　能源互联网与智慧能源项目及案例分析 270

16.1　面向园区的试点项目与案例分析 270

16.1.1　项目概述 270

16.1.2　项目特点 270

16.1.3　用电负荷估算与需求分析 271

16.1.4　项目实施方案 272

16.1.5　案例分析 275

16.2　面向工商业的试点项目与案例分析 276

16.2.1　项目概况 276

16.2.2　设计依据 277

16.2.3　设计目标 277

16.2.4　智能用电设计方案 278

16.2.5　需求响应技术方案 280

16.2.6　智慧能源管理方案 282

16.2.7　智慧能源管理系统与微网联动设计方案 289

16.2.8　容量配置及模拟仿真 297

16.3　园区微能源网系统与智慧能源云平台项目及案例分析 303

16.3.1　项目概要 303

16.3.2　系统组成及功能介绍 305

16.3.3　光伏系统 306

16.34　燃气内燃机冷热电联供系统 307

16.3.5　水储能空调系统 308

16.3.6　磁悬浮立轴风力发电机组 308

16.3.7　燃气燃料电池 309

16.3.8　微能源网能量管理系统及智慧能源云平台 309

16.3.9　案例分析 312

16.4　能源互联网环境下数据中心能耗优化管理案例分析 313

16.4.1　专用数据中心能耗组成和优化管理方案 313

16.4.2　案例分析 323

16.5　德国E-Energy项目及案例分析 324

16.5.1　库克斯港eTelligence示范项目及案例分析 324

16.5.2　曼海姆示范城市项目及案例分析 326

16.5.3　莱茵鲁尔区示范项目及案例分析 327

16.5.4　哈尔茨地区100％可再生能源发电项目及案例分析 328

16.6　日本综合能量管理系统项目及案例分析 331

16.6.1　综合能源与社会网络项目及案例分析 331

16.6.2　孤岛微网系统项目及案例分析 340

参考文献 347

前言/序言

我们正处在能源转型的大背景下，将带来以下变化：太阳能与风能大量接入将改变电力系统结构；电源侧基荷火电厂将逐步减少，可再生能源发电比例将逐步提高；电网侧将实现灵活扩容、灵活接线、灵活的拓扑结构，支撑区域能源优化与分布式能源的协调控制；负荷侧将提升用能优化及需求响应水平，实施能源总量控制，发展柔性负荷与主动负荷。　　

目前，我国的能源利用效率还低于国际平均水平，能源发展要从实际出发，因地制宜，走“开源与节流”并重的方针，开源的主要任务是尽可能多地接纳与使用可再生能源，节流的主要任务是节能与提高能源利用效率。　　

能源互联网与智慧能源将成为未来的发展趋势。期望通过能源互联网与智慧能源建设，能够为尽可能多地接纳可再生能源、提高能源利用效率推动能源生产与能源费的实现根本性改变提供可行的解决方案。　　

能源互联网是以电力系统为基础，以智能电网为基础，以接入可再生能源为主，采用先进信息及通信技术及电力电子技术，通过分布式动态能量管理系统对分布式能源设备实施广域优化协调控制，实现冷、热、气、水、电等多种能源互补，提高用能效率的智慧能源管控系统。从系统科学的角度来说，能源互联网是智能电网的扩展和延伸，本质上也属于复杂交互工网络与系统的范畴。　　

能源互联网是智能电网的丰富和发展，能源互联网与智能电网研究的内容高度交叉重叠。从系统科学的角度来说，能源互联网与智能电网，都是要通过能源互联、信息互联、能量信息融合、能量高效转换、集成能量及信息架构（Integrated Energy and Communication Systems Architecture，IECSA），来建设复杂交互式网络与系统（Complex Interactive Networks/Systems Initiative，CIN/SI）。　　

我国的智慧能源体系建设要从我国实际出发，因地制宜、循序渐进，按照技术成熟度，以分布式能源、微网、需求侧管理、需求响应、储能、节能及提高能效为切入点，首先在终端用能层面实现全监测、全计量、全互动、选择性控制及数据可视化，然后采用先进信息和通信技术(Information Communication Techno Iogy，ICT)遵循开放性体系架构，融合模型、技术标准、通信协议，将电力网、热力网、天然气管网、交通网等互联，形成“智慧能源网”，实现智能协同控制，开展能量管理及能量交易。　　

本书的编写目的主要是为国家能源互联网与智慧能源建设提供参考与服务。　　

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