加快推进能源全领域、全环节智慧化发展，提高可持续自适应能力。适应分布式能源发展、用户多元化需求，优化电力需求侧管理，加快智能电网建设，提高电网与发电侧、需求侧交互响应能力。推进能源与信息等领域新技术深度融合，统筹能源与通信、交通等基础设施网络建设，建设“源－网－荷－储”协调发展、集成互补的能源互联网。
《“十三五”规划纲要》提及的“源－网－荷－储”协调发展、集成互补的能源互联网指的是什么？关键技术有哪些？下面这篇曾鸣教授领衔作者的雄文给了详细的解读。本文节选编自《能源互联网“源–网–荷–储”协调优化运营模式及关键技术》，电网技术，全部作者为曾鸣 ，杨雍琦，刘敦楠，曾博，欧阳邵杰，林海英，韩旭。
什么是传统“源-网-荷-储”运营模式？
从传统意义上讲，“源-网-荷-储”协调优化模式与技术是指电源、电网、负荷与储能四部分通过多种交互手段，更经济、高效、安全地提高电力系统的功率动态平衡能力，从而实现能源资源最大化利用的运行模式和技术，该模式是包含“电源、电网、负荷、储能”整体解决方案的运营模式。
该模式主要包含以下4 个方面：
1）源-源互补。“源-源互补”强调不同电源之间的有效协调互补，通过灵活发电资源与清洁能源之间的协调互补，克服清洁能源发电出力受环境和气象因素影响而产生的随机性、波动性问题，形成多能聚合的能源供应体系。
2）源-网协调。“源-网协调”要求提高电网对多样化电源的接纳能力，利用先进调控技术将分散式和集中式的能源供应进行优化组合，突出不同组合之间的互补协调性，发挥微网、智能配电网技术的缓冲作用，降低接纳新能源电力给电网安全稳定运行带来的不利影响。
3）网-荷-储互动。“网-荷-储互动”要求把需求侧资源的定义进一步扩大化，将储能、分布式能源视为广义的需求侧资源，从而将需求侧资源作为与供应侧相对等的资源参与到系统调控运行中，引导需求侧主动追寻可再生能源出力波动，配合储能资源的有序(智能)充放电，从而增强系统接纳新能源的能力，实现减弃增效。
能源互联网广义“源-网-荷-储”协调优化运营模式基本架构
作为能源互联网的核心和纽带，电力系统的“源网荷储”协调优化模式能够更为广泛地应用于整个能源行业，与能源互联网的技术与体制相结合，形成整个能源系统的协调优化运营模式。
在能源互联网背景下，“源-网-荷-储”协调优化有了更深层次的含义；“源”包括石油、电力、天然气等多种能源资源；“网”包括电网、石油管网、供热网等多种资源网络；“荷”不仅包括电力负荷，还有用户的多种能源需求；而“储”则主要指能源资源的多种仓储设施及储备方法。具体来讲，主要包含以下2 个方面。
1）横向多源互补。“横向多源互补”是从电力系统“源源互补”的理念衍生而来，能源互联网中的“横向多源互补”是指电力系统、石油系统、供热系统、天然气供应系统等多种能源资源之间的互补协调，突出强调各类能源之间的“可替代性”，用户不仅可以在其中任意选择不同能源，也可自由选择能源资源的取用方式。
2）纵向“源-网-荷-储”协调。“纵向源-网-荷-储协调”是从电力系统“源-网协调”和“网-荷-储互动”的理念中衍生而来。能源互联网中的“纵向源-网-荷-储协调”主要是指2 个方面：①通过多种能量转换技术及信息流、能量流交互技术，实现能源资源的开发利用和资源运输网络、能量传输网络之间的相互协调；②将用户的多种用能需求统一为一个整体，使电力需求侧管理进一步扩大化成为全能源领域的“综合用能管理”，将广义需求侧资源在促进清洁能源消纳、保证系统安全稳定运行方面的作用进一步放大化。
能源互联网“源-网-荷-储”协调优化运营模式的主要架构如图1 所示。
能源互联网广义“源-网-荷-储”协调优化运营模式的基本方法
能源互联网广义“源-网-荷-储”协调优化运营模式主要分为4 个部分，按照时间顺序如图2 所示。
此处以能源互联网系统投资运营商的角度来阐述整个能源互联网“源-网-荷-储”协调优化运营模式的流程。具体如下：
1）基础条件分析。
在系统规划方案设计前，系统运营商需对建设目标区域进行经济现状评估及未来发展趋势预测，在此基础上， 结合地理信息系统(geographicinformation system，GIS)系统、信息物理融合系统(cyber physical system，CPS)系统等技术对用户的多种类能源需求做出预测，分析目前该地区已有的能源供应渠道和方式，这方面不仅包括用户的用电需求预测、负荷特征刻画及负荷发展特性预测，还包括用户供热需求、供水需求、天然气需求等多方面用能需求预测。此外，还应分析目标地区的气候地理条件，为集中式和分布式能源模块的选址提供数据信息支撑。
2）系统规划。
以基础条件分析所获取的数据信息为依据，选择合适的地点开展分散能源模块和集中能源模块的构建，分散能源模块以分布式电源及其配套设施为主，集中能源模块以大规模清洁能源发电及灵活发电资源为主。在规划阶段就要充分考虑到未来的系统运营需求，分散能源模块要在能源供需内部自平衡的基础上，为集中能源模块提供有效补充作用；另一方面，集中能源模块的规划要为运行阶段清洁能源与灵活发电资源的互补协调提供基础。
同时，系统运营商需完成能源传输模块构建，为集中和分散能源模块提供连接用户的能源通道，分散能源模块应通过微网与主能源系统相连，微网技术在其中起到缓冲和优化作用。此外，还需建设信息通讯网络及云端信息处理系统，计算系统规划方案的可行性并在多个方案中实现选择、优化，同时汇总能源信息并制定优化的系统运行方案。
3）系统运行。
在系统运行阶段，系统运营商通过信息通讯网络采集用户的全部用能信息及能源供应侧的基础数据，通过云端信息处理系统的分析处理为用户提供优化的用能方案，通过合理的电价机制及需求侧响应措施引导用户用电主动追踪清洁能源发电出力；同时根据发电侧数据信息设计合理的调度排序和出力安排，结合分散能源模块“自发自用、余量上网”的模式，实现系统的双侧协调优化、双向自适应过程。同时应充分发挥电力系统的纽带效应，优化其他能源模块(如供热、供水、燃气供应等)的运行。
在系统运营过程中，由于向用户承担了供电、供热、供气以及用电诊断、用能方案优化设计等职责，还为能源互联网覆盖区域内的用户提供了能源输送渠道，因此系统运营商的收益可包括电费、输配电费、能源信息服务费、供暖费及其他能源费用等。
4）全过程评价。
在能源互联网项目建成运营后的 3—5 年间，对该项目的运营情况进行评价分析，构建包括可再生能源使用效率、供电可靠性、设备使用率等多方面指标体系，运用综合评价方法进行对比分析，寻找项目缺陷并进行循环修正。
从能源互联网“源-网-荷-储”协调优化模式的主要内容来看，这种优化模式能够将能源互联网的能源开发、能源输送、能源需求与使用等几个环节协调统一为一个有机整体，这样的协调优化不仅能够从更高的层面出发，实现能源资源的优化配置，同时能促进清洁能源的高效开发利用，提高清洁能源在终端能源消费中的比重。
“源-网-荷-储”协调优化关键技术
“源-网-荷-储”协调优化的技术框架
为支撑上述能源互联网协调优化模式的流畅运行，需要有一定的技术架构作为基础来实现能源互联网不同模块之间的能量流与信息流互联互通，根据能量流与信息流的流动方向，能源互联网“源-网-荷-储”协调优化模式的技术架构如图3 所示。
如图3 所示，为实现能源互联网在广域范围内的“源网荷储”协调优化，技术框架包含4 个主要部分：
1）在系统规划部分，需要有专项技术优化各类型电源(包括集中式与分布式)的选址定容、微网及主网的规划设计，为“源网荷储”协调优化运行奠定基础。
2）在系统运行部分，需要有专项技术能够在微观层面上控制各分布式电源及储能设备的充放电，实现用户端各模块的内部自优化、自适应，提高各模块的可控性。在宏观层面上，形成新能源发电与传统化石能源发电出力的优化组合，通过分布式发电、储能设备等技术，引导用户用电负荷主动追踪发电侧出力。
3）在系统信息通信部分，需要有专项信息交互技术保证信息流在各个能源模块间的双向自由流动，收集各个模块的数据信息并进行初步的分类、处理，随时满足用户的初级数据需求，并且将收集来的数据输入云端信息处理部分。
4）在云端信息处理部分，需要有专项技术把能源供应模块、能源网络模块以及能源需求的数据信息进行集成、处理、分析以对外公布，同时反馈到优化模块来制定系统的优化运行计划，在较为长远的时间尺度上，将全能源系统的数据信息反馈到系统能源规划模块中，以进一步循环优化、修正系统规划设计。
“源-网-荷-储”协调优化关键技术
在“源-网-荷-储”协调运营的技术框架下，与4 个技术部分相对应的包括四种协调优化关键技术：
1）广域能源优化配置规划技术。
广域能源优化配置规划技术要求能够统筹兼顾、因地制宜地协调一定能源区域内的各种能源资源，如太阳能、风能、水资源、燃气资源、煤炭等，在规划阶段，分析资源开发利用的具体模式，结合区域内铁路网、燃气供应网络、供热网络的整体情况，确定光伏发电、燃气发电、传统煤电的容量及选址，设计相应的能源规划方案及系统运行方案，通过模型测算保证规划的合理性、可靠性，实现电力系统、铁路网系统、油气网系统的统筹协调。这方面的研究重点主要是规划模型研究，未来将以现有的智能电网规划模型为基础进一步延伸，并且以
模型为依据构建软件平台和信息处理分析系统。目前这方面的模型研究包括多类型能源协调互补协调优化模型、能源互联网示范工程规划设计模型、考虑供需双侧能源需求的清洁能源并网消纳模型等。
2）多能流互补控制技术。
能源互联网是多能源网络的耦合，这表现在能源网络架构之间的相互耦合，同时也包括网络能量流动之间的互补协调、安全控制。在能源供应与输配环节，未来能源互联网通过柔性接入端口、能源路由器、多向能源自动配置技术、能量携带信息技术等，能够显著提高电网的自适应能力，实现多能源网络接入端口的柔性化、智能化，降低网络中多能源交叉流动出现冲突、阻塞的可能性。在系统出现故障时，能够加速网络的快速重构，重新调整能源潮流分布和走向。
目前多能流互补控制技术主要聚焦于控制策略与控制技术方面，控制策略主要指多类型能源发电的优化调度模型、控制模型等；控制技术主要指以数字信号处理为基础的非传统控制策略及模型，包括神经网络控制、预测控制、电网自愈自动控制技术、互联网远程控制技术、模糊控制技术、接入端口控制技术等。在这方面，目前国内已有相关研究。
3）多能源计量监测及信息交互技术。
信息监测技术方面，智能电网的高级量测体系(advanced meteringinfrastructure，AMI)系统是基础，其未来的研发过程要向着智能化、计量能力多元化、信息交互多向化方向发展，通过无线传感器技术、遥测技术等实现能源信息的自动采集、自动分析处理。
信息交互技术方面，未来需重点研发信息交互自动感知技术、通用信息接口技术、数据清洗技术、信息数据压缩技术、数据信息融合技术等，实现用户与用户之间、用户与各个能源互联网模块之间的自由信息交换与动态反馈。
通过总结分析，多能源计量监测及信息交互技术的主要应用体现在以下2 点：
①信息收集与实时分析。借助于互联网技术、“大数据”与“云计算”技术对AMI 系统的通信模块和数据管理模块进行升级，增强其数据吞吐处理、数据存储能力、数据分析能力等。实时收集用户的用能信息及其他环境信息，对这些基础信息进行初步数据挖掘，获取用户用能行为特征、刻画用户用能特点等。
②与智能控制终端相互整合。借助能源互联网的普适性接入端口，构建能源互联网多种类能源设备的信息交互平台，借助完善的信息分析处理能力，结合数据挖掘分析结果为用户提供多能协调的综合用能方案，在一定程度上实现对用户用能设备、分布式能源设备的自动控制、自动优化协调。这种以多能源计量检测和信息交互技术为基础的综合用能管理系统将是未来实现用户侧能源利用梯级优化的重要支撑。
4）智能云端大数据分析处理技术。
在能源互联网的技术框架下，云端信息处理技术将与大数据技术实现有机结合。在微观层面上，利用互联网营销技术、云存储和云计算技术，一方面，用户可以随时随地、按自身需求订制信息服务，便捷地获取能源资源信息；另一方面，大数据信息处理技术能够在精确分析用户综合用能习惯的基础上，在多个用户之间进行比较分析，为用户提供能源综合利用优化方案，引导用户用能与能源供应相协调。
在宏观层面上，云端大数据技术将发挥数据汇总、分析、传输的职能，起到衔接各个技术模块的关键作用。规划前期，能源规划的基础数据通过大数据采集技术汇总到云端，由大数据可视化技术、大数据分析及展现技术分析计算各个规划方案的经济指标，与广域能源优化配置规划技术相结合，制定优化的规划方案；在系统运行过程中，各个能源模块之间的实时运行数据也将上传至云端，通过大数据分析技术、大数据展现技术等模拟仿真技术，预测能源模块之间的能量流，与多能流互补控制技术相结合，实现能源资源的实时优化调度与合理化分配。