能源互联网行业关键技术研究和应用_开题报告

电力系统正在发生巨变。在发电端，包括风电和光伏在内新能源装机正在全球迅速增加；在需求端，随着电动汽车的大规模普及，电力消费的波动性也在变的更加复杂。电网系统的调节空间正在从发电和用电两端被前所未有的压缩，与此同时，全球电力价值链上的企业和组织数目正在经历前所未有的增长。为了解决电力系统目前正在面临的挑战，能源互联网应运而生。

所谓的能源互联网，可以理解为综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。

能源互联网包括如下技术：

需求侧管理技术

分布式发电技术

智能电网控制和调度技术

物联网技术

大数据和云计算技术

先进的电力电子技术

新能源汽车技术

  本范文重点研究需求侧管理技术、大数据和云计算技术、智能电网控制和调度技术。

二、国内外研究水平综述

  

国外能源互联网技术的研究和现状

需求侧管理技术的现状

美国电力市场环境开放，目前是世界上实施需求响应项目最多，种类最齐全的国家；有三种典型的商业运作模式：政府直接管理模式、电网公司管理模式和独立第三方管理模式.目前，美国加州、PJM和新英格兰等7个地区电力系统以及美国PG&E和SCE等电力公司都已经建立了基于市场运作的需求响应项目；根据预测，到2019年，可以分别削减高峰负荷，分别相当于高峰负荷的4%、9%、 14%和20%。全参与方案可以削减的高峰负荷量相当于可以消纳全美10年内的电力需求增长

欧洲共有八大区域性电力市场，各自有不同的市场规则及技术标准，没有一个整体性的需求响应实施计划，因此欧洲各国所开展的需求响应项目主要依据于各自制定的方案和规则。英国和西班牙采用分时电价可中断负荷；挪威采用可中断负荷需求侧竞价；芬兰采用可中断负荷；法国采用分时电价。据统计，欧洲各国需求响应项目平均可消减峰值负荷的2.9%。   

大数据和云计算技术的现状

美国政府将大数据视为强化美国竞争力的关键因素之一，把大数据研究和生产计划提高到国家战略层面。2012年3月，美国奥巴马政府宣布投资2亿美元启动 “大数据研究和发展计划”，这是继1993年美国宣布“信息高速公路”计划后的又一次重大科技发展部署。以美国科学与技术政策办公室（OSTP）为首，国土安全部、美国国家科学基金会、国防部、美国国家安全局、能源部等已经开始了与民间企业或大学开展多项 大数据相关的各种研究开发。美国政府为之拨出超过2亿美元的研究开发预算。据悉，美国国防部已经在积极部署大数据行动，利用海量数据挖掘高价值情报，提高快速响应能力，实现决策自动化。而美国中央情报局通过利用大数据技术，将分析搜集的数据时间由63天缩减到27分钟。  继美国率先开启大数据国家战略先河之后，欧盟、日本等国家也进行了跟进。  欧盟委员会全新的开放数据平台（以下简称为ODP）Beta版已经向公众开放，和美国政府的数据开放平台类似，致力于推动开放、透明的政府，促进创新。  2010年4月欧盟委员会发起欧洲数字化议程,致力于利用数字技术刺激欧洲经济增长，帮助公众和企业最大化利用数字技术。ODP是欧洲数字化议程 的一部分，截至2013年1 月 12日，ODP已经开放5815个数据集，其中的5638个数据库来自欧盟统计局Eurostat，数据包括地理、大气、国际贸易、农业等各类信息。ODP提供的不仅是数据，还建立了数据的统一语法规则，保证数据发布机构、公众、应用开发者都能够利用这些数据，任何人都可以在这里下载数据，利用这些数据开发新的应用，

2013年6月，安倍内阁正式公布了新IT战略——“创建最尖端IT国家宣言”。“宣言”全面阐述了2013～2020年期间以发展开放公共数据和大数据为核心的日本新IT国家 战略，提出要把日本建设成为一个具有“世界最高水准的广泛运用信息产业技术的社会”

智能电网控制和调度技术的现状

在美国，奥巴马政府的经济刺激计划中，有大约45亿美元贷款用于智能电网投资和地区示范项目。智能电网采用数字技术收集、交流、处理数据，提高电网系统的效率和可靠性。由全球70家能源行业成员组成了智能电网联盟，该联盟认为智能电网对推动可再生能源利用和提高能源效率具有重要作用。

国内能源互联网技术的研究和现状 

需求侧管理技术的现状

随着近年来我国经济水平的飞跃，电能在那些终端能源消费当中的分量越来越重。相关省分电力公司做了关于需求侧管理技术的探索。2002年第一部《电力需求侧管理办法》在江苏省出台，2004年发改委联合电监会印发《加强电力需求侧管理指导意见》，2010年发改委、电监会等六部委联合印发《电力需求侧管理办法》，但是整体来说，电力的需求侧管理体系仍待完善，

大数据和云计算技术的现状

中国政府在美国提出《大数据研究和发展计划》的2012年也批复了“十二五国家政务信息化建设工程规划”，总投资额估计在几百 亿，专门有人口、法人、空间、宏观经济和文化等五大资源库的五大建设工程。我国的开放、共享和智能的大数据的时代已经来临！  2012年8月份国务院制定了促进信息消费扩大内需的文件，推动商业企业加快信息基础设施演进升级，增强信息产品供给能力，形成行业联盟，制定行业标准，构建大数据产业链，促进创新链与产业链有效嫁接。  同时，构建大数据研究平台，整合创新资源，实施“专项计划”，突破关键技术。大力推进国家发改委和中科院基础研究大数据服务平台应用示范项目，广东率先启动大数据战略推动政府转型，北京正积极探索政府公布大数据供社会开发，上海也启动大数据研发三年行动计划。

智电网控制和调度技术的现状

国内开展智能电网的体系性研究比较我晚，但在智能电网控制和调度技术领域做了大量的研究和实践。国家电网公司大力推进特高压电网、SG186工程、一体化调度支持系统、电力用户用单信息采集和控制系统等，打造坚强电网，强化服务，为智能电网建设奠定了扎实的基础。

小结

••••

三、需求侧管理技术

（一） 基于价格的DR

1、分时电价

2、实时电价

3、尖峰电价

（二） 基于激励的DR

1、直接负荷控制

2、可中断负荷

3、需求侧定价

4、紧急电力需求响应

四、大数据和云计算技术

 （一） 架构分析

（二） 大数据抽取

1、数据解析过程

2、数据抽取技术

3、实现技术

（二） 分布式数据存储与计算平台

1、分发式数据存储结构

2、分布式数据计算执行流程

3、数据计算分析

五、智能电网控制和调度技术

 （一） 智能用电设备数据模型

1、电源设备数据模型

2、辅助设备数学模型

（二） 控制优化运行方法

1、优化运行方法

2、设计变量

3、经济性目标函数

4、约束条件

5、参数取值。

例如：

[1]万征,于娟,张燕.需求侧管理技术现状及发展分析[J].电源技术和应用.2013年第04期 

[2]韩勇.智能需求侧管理关键技术研究及发展路线图规划[J].电力自动化设备.2011

[3] 维克托·迈尔-舍恩伯格,肯尼斯·库克耶. 《大数据时代》[M].浙江:浙江人民出版社.2013-01-01

[4] 涂子沛, 《大数据》[M],广西: 广西师范大学出版社,2012.7

[5]廖名洋. 含CCHP的微网经济运行优化研究[D].广州:华南理工大学,2014.

[6] 辛耀中,石俊杰,周京,高宗和,陶洪铸,尚学伟, 翟明玉,郭建成,杨胜春,南贵林,刘金波.智能电网调度控制系统现状与技术展望[J],电力系统自动化 2015.01.