图解能源互联网

时间:2024.3.23

1)通俗的解释能源互联网

试想下未来,人们的电动汽车、家用电器、屋顶光伏、电脑手机等等都变成互相联网的一分子,每个人的能源消耗、碳排放指标和生活需求都能够被打通变成数字化坐标,如果未来生活的每一秒钟各种需求都能被积聚起来被导向最有效的生产供给,会是什么样?

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比如下面的场景:

? 如果你拖欠电费,那么你的的门口不会被贴上一张纸催费,而是响起一记手机提醒:亲,你

忘记了交电费了列,记得时刻给自己充电,让自己电力十足哦。。随便给我个好评吧;

? 你在平板电脑上手指轻划,把自家屋顶多余的光伏发电通过微信卖给附近准备给电动汽车停

车充电的陌生人;

? 你可以对每一个家用电器会根据能耗曲线设置最佳的开关时间并随时远程遥控,建筑物的能

耗控制随时依据会议活动类型人数和实时电价进行动态调整;

?

? 城市的整体能源消耗和二氧化碳排放随时依据天气和事件变化进行需求侧编排以实现最优; 沙漠和大海里安装的各种新能源发电设备可以通过程序由各国人民竞拍投资自由交易;

是不是很cool?

所以,所谓能源互联网,简单而言,就是类似信息互联网,所有的能量信息(分布式的产生、供应、消耗),都可以通过网络互联,得到及时的反馈,并根据需求予以选择控制。

2)能源互联网和智能电网的区别

能源互联网究竟和智能电网有什么区别?

电网层面,所谓能源互联网的这些特点,在原来的智能电网理论中都讲过了,只是之前智能电网没有过多的关注新能源的占比和影响,所以这个层面,能源互联网和智能电网的些许区分就在于是当可再生能源占到80%甚至更高时,那个时候,我们的电力系统和电网怎么去支撑这个环境?

但是上升到能源层面,似乎能源互联网,Internet of Energy,包含的东西要更多,呈现的都是一种试图把各种能源形式组合成一个超级网络的大开大合。其似乎包含了智能通信、智能电网、智能交通等等众多智能与绿色概念。

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3)国内外的能源互联网

目前,美国虽然尚未明确提出能源互联网,但其提出的智能电网却与能源互联网的内涵有诸多相似之处。德国于20xx年在智能电网的基础上选择了6个试点地区进行为期4年的E-Energy技术创新促进计划,成为实践能源互联网最早的国家。

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目前市面上呈现出三种对能源互联网的理解版本:从通信的角度强调各种设备的互联,以华为等通信公司为代表;从软件的角度强调第三方数据的优化管理,以美国Opower等公司为代表;以及从国与国之间的角度强调跨区域电网的互联,以国家电网为代表。

国网刘BOSS提出的”全球能源互联网“就更加高大上了,之前我也回答过类似问题,并不是能源互联网不好,而是无限地扩大能源互联区域,不太合理和可行。

4)能源互联网的关键环节

以数据形式存在于信息互联网上的信息,其实是非常廉价且可以挖掘的,但是,能源互联网的主要载荷--能量,却只能从自然界中开采。而且还存在着成本高(相比信息而言)等等问题。

所以要满足互联网的特点,要保障精心构建的“能源互联网”有米下锅,必须让它能消化基本“无穷尽”供应的风能、太阳能等。

但由于这些渠道的能量供应有非常强的随机性、间断性和模糊性。目前将它们成功的并入电网,或用其他形式高效利用起来,还是一件很困难的事情。

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当然这更是环境保护、节能减排方面的需要。

依靠PC、智能移动设备的等个人接入者,在信息互联网接入者的数量上占绝大多数;IT业者用几十年时间构建了一套由通讯协议、路由器、交换机、数据库、服务器等等一系列软硬件设施组成的庞大系统,是人类文明迄今为止最伟大的成就之一。

能源互联网想要达到这样的运转效率,需要的技术准备只多不少:比如需要一个极强的信息流处理能力,用来预测和监视消费者的需求变化、极端不稳定的能量生产供应变化;同时它还要指挥相应的能量调配部门完成上载与下载能源的分流与整合等等。数据和习惯都是超大规模的。

然后,还需要一个极强的能量流处理能力。以智能电网为例,设想中,它需要7*24小时完成功率以亿千瓦计的电流变、输、配调节,而且还必须满足实时的供需平衡(由电能特性决定)。还要再引入分布式清洁能源和市场竞争两个超复杂的变量。

3)类似互联网技术的能源共享实现

信息互联网的一大魅力就在于它能够打破地域的限制,因为信息传输的门槛和成本都相对较低。

但当我们开始依靠现有的技术输送能量的时候,损耗问题就相当严重了。于是人们不得不考虑手段来降低损耗,这些方法要么单位成本极高(如直接运输,这个过程本身就要消耗大量的燃料),要么建设成本和科研成本极高(如特高压输电技术)。

相对于信息的传播,能量成本还是高了太多。在能源领域内,油气管道、运煤交通线、特高压输电等话题永远不会离开话题榜的前几名。这样的设施建设往往伴随着庞大的资金规模,数年的建设周期,艰难的科研攻关。

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4) 能源的移动互联实现

移动互联是目前互联网产业的一个重要趋势,但是类比到能量上,就完全是另一回事了。

可以便携的能量转换装置,要么效率太低(如内燃机),要么太贵且用起来麻烦(如燃气机),要么就是我们“喂不饱”(如电机);

储能问题是老生常谈的老大难;

无线充电技术虽然在已经能够给很多小的智能设备充电了,但是大规模应用上仍然问题多多,最简单的一问:那么多电磁能量散播到空间里,辐射谁受得了?

电动汽车,它的航程、方便性和可靠性等等,真能和同价位传统的汽油车一比了么?

以上。

PS:部分内容参考《要建成能源互联网我们还差有很长一段路要走》

编辑于 2015-05-30 15 条评论 ? 作者保留权利

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郑一鸣,清华电气工程博士,能源互联网推崇者

箜篌鸣风、wiz khalifa、知乎用户 等人赞同

谢邀。能源互联网是一个好的愿景,试着总结一下。

早在20xx年的硅谷,ET+IT(能源技术+信息技术)的概念就已经在风险投资圈内传得火热,彼时发酵出来的概念称之为Smart Grid(智能电网)。“能源互联网”的愿景最初是美国著名学者杰里米·里夫金在其新著《 第三次工业革命》(2011)一书中首先提出的。由于化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题,在第二次工业革命中奠定的基于化石燃料大规模利用的工业模式正在走向终结。 里夫金预言,以新能源技术和信息技术的深入结合为特征的一种新的能源利用体系,即“能源互联网”(Energy Internet)即将出现。

里夫金提出的能源互联网具有以下四大特征:

1.

2.

3.

4. 以可再生能源为主要一次能源; 支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入; 基于互联网技术实现广域能源共享; 支持交通系统的电气化。

由此可见,里夫金所倡导的能源互联网的内涵主要是利用互联网技术实现广域内的电源、储能设备与负荷的协调。 董朝阳基于里夫金的能源互联网愿景,给出了能源互联网的初步定义:能源互联网是以电力系统为核心,以互联网及其他前沿信息技术为基础,以分布式可再生能源为主要一次能源,与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统。(从智能电网到能源互联网:基本概念与研究框架 From Smart Grid to Energy Internet:Basic Concept and Research Framework)给出个图可以展现能源互联网的基本架构与组成元素

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20xx年7月,在电气与电子工程师学会(IEEE)电力与能源协会20xx年年会上,国家电网公司董事长刘振亚发表了署名文章《构建全球能源互联网,服务人类社会可持续发展》,提出只有树立全球能源观,构建全球能源互联网,统筹全球能源资源开发、配置和利用,才能保障能源的安全、清洁、高效和可持续供应。这其实是在为人类能源发展的描绘蓝图。刘总指出全球能源互联网,是以特高压电网为骨干网架(通道)、以输送清洁能源为主导、全球互联的坚强智能电网。看得出来,有一种借势(造势)卖私货的感觉,但人家有那个本事,有私货,还有能力造势。

20xx年年初,刘总新书《全球能源互联网》发布,完善了“全球能源互联网”的概念。这本书从全球能源的分布、发展谈到人类能源的未来蓝图,内容非常详实,数据图表非常丰富,总结得也非常精炼到位,应该是国家电网智囊的结晶之作,虽然书中几处数据意淫成分比较大,而且措辞比较官方,但是瑕不掩瑜,这本书确是不可多得的参考读物(我真不是卖书的)。

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言归正传,还是先讲讲这本书。按我的总结,这本书走了三步:分析全球能源分布+倡导清洁能源替代+构建全球能源互联

书中归纳全球清洁能源的分布,提出了“一极一道”的概念(我觉得太他妈精辟了):从世界清洁能源资源分布来看,北极圈及其周边地区(一极)风能资源和赤道及附近地区(一道)太阳能资源十分丰富,简称“一极一道”。集中开发北极风能和赤道太阳能资源,通过特高压等输电技术送至各大洲负荷中心,与各洲大型能源基地和分布式电源相互支撑,提供更安全、更可靠的清洁能源供应,将是未来世界能源发展的重要方向。

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点出了两大清洁能源——太阳能与风能在全球的分布情况,简单给出了能源中心到负荷中心的传输方案。

对于能源替代,书中提出了两个替代,也即清洁替代和电能替代。清洁替代:在能源开发上,以清洁能源替代石化能源,走低碳绿色发展道路,逐步实现从石化能源为主、清洁能源为辅向清洁能源为主、石化能源为辅转变。电能替代:在能源消费上,以电能替代煤炭、石油、天然气等石化能源的直接消费,提高电能在中断能源消费中的比重。

“两个替代”体现了闭环设计的思路,从供应端看,发展足够数量的可再生能源发电,逐步替代化石能源发电,并能满足不断增长的电力终端消费;从终端消费看,逐步以电替代煤炭、石油等化石能源,扩大电力市场,提高电气化水平。

基于全球能源分布的特性和能源替代的必要性,书中给出了坚强智能电网的概念,进一步给出了对全球能源互联网的解读。

坚强智能电网:以特高压电网为骨干网架,各级电网协调发展,涵盖电源接入、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,集成现代通信信息技术、自动化控制技术、决策支持技术与先进电力技术,具有信息化、自动化、互动化特征,适应各类电源和用电设施的灵活接入与退出,实现与用户友好互动,具有 智能响应和系统自愈能力,能够显著提高电力系统安全可靠性和运行效率的新型现代化电网。 全球能源互联网:以特高压电网为骨干网架(通道),以输送清洁能源为主导,全球互联泛在的坚强智能电网。

图解能源互联网

书中“全球能源互联网”的概念其实与前文“能源互联网”的侧重点其实是不同的。虽然只是多了“全球”二字,但细心的读者可能已经发现了,刘总书中提到的“全球能源互联网”其实可以理解为“全球电力互联网”,更甚之可以理解为“全球电力联网”。其概念比较侧重于全球能源的物理联接,对“互联网Internet”的涉及是较少的,只有在分布式发电的用户互动性上有所体现。而“能源互联网”的概念按我的理解应该是“能源+互联网”(朴素的,后来有所进化),是能源和互联网的一种融合,更强调互联网的作用,侧重能源管理的智能化。但是两个概念的内核是一致的,只是着眼点不一样,或者说格局不同。刘总的立足点在于能源,因为电网企业有足够的资源和技术积累,可以着眼于跨国、跨洲,最后达到全球能源的互联。而互联网行业或者能源行业从业者的理念更接地气,用互联网技术、信息技术、大数据技术在能源的供给、调配和消耗上实现优化,对行业对消费者都是利好。总的来说是一项事业在两个层面的实现。

理论支撑算是有了。

随后在20xx年的政府工作报告中,李克强总理提出“开发利用网络化、数字化、智能化等技术,着力在一些关键领域抢占先机、取得突破。制定“互联网+”行动计划”。还在工作总体部署中着重指出要掀起能源革命,提到“打好节能减排和环境治理攻坚战。环境污染是民生之患、民心之痛,要铁腕治理推动。推动能源生产和消费革命,大力发展风电、光伏发电、生物质能,积极发展水电,安全发展核电,控制能源消费总量,加强工业、交通、建筑等重点领域节能。积极发展循环经济。”

政府工作报告全文(全文)。

“互联网+”行动计划vs.能源生产消费革命===>"能源互联网"

政策导向也有了。

20xx年3月23日,新电改方案明确了此轮电改的主线,即按照“管住中间、放开两头”的体制架构,有序放开输配以外的竞争性环节电价,售电侧改革有望成为最大红利。关于进一步深化电力体制改革的若干意见中发〔2015〕9号

电改逐步放开售电市场也是能源互联网构建的一个利好。售电业务上游承载发电、输配电、分布式等多维供给,下游承接工商业、居民、园区等多维度客户,是未来整个能源交易体系中的数据中心,售电市场放开将带来多样的用户服务需求,以及大量智能终端的接入需求(分布式能源、电动汽车、智能家居、储能设备等),只有通过能源互联网才能实现能源供需的动态平衡,满足日益多样和智能低碳的需求。

行业壁垒也扫清了(这是一部分人的看法,尤其是鼓吹能源互联网的那一部分人,个人认为此轮的电改力度是不大的,但是放开竞争是大趋势,只能拭目以待。详见如何评价新一轮的电力体制改革? - 郑一鸣的回答)

至此,“能源互联网”的泄洪闸就被彻底打开了

找了几幅有关能源互联网的图:

图解能源互联网

图解能源互联网

图解能源互联网

自己头脑风暴了一下,罗列了一下有关“能源互联网”的关键词(排名不分先后):互联网、云、太阳能、光伏、风电、大数据、电动汽车、电源技术、储能技术、电力市场、个人终端、节能、负荷曲线、智能调度、分布式发电、智能家居。

总结一下,能源互联网可以包括六大板块:

智能发电:分布式发电,太阳能光伏。风力发电等

智能电网调度:总结更为细致的负荷曲线,引入分布式发电后,电网调度的压力会更大,需要技术创新

智能储能:电动车充电,电源技术等

智能用电:智能家居,节能技术,针对用户的用电方案制定

智能能源市场:新型电力市场,自发电交易,引入电力期货等

智能管理和服务:大数据技术在能源服务中的应用,节能公司的成立。

(修改总结自克强总理都在谈能源互联网了!)

尽管称为“能源”互联网,但其能源的传输基本是以“电”的形式,其构建需要以电网为依托。从电网角度来讲,仍有许多技术问题需要解决,中国的电网技术是走在世界前列的,也有很多技术优势,成型技术国内产能过剩,需要输出,另外一方面,能源行业长期垄断形成技术壁垒,民间资本难进入,而电网也需要更广阔的空间去发展技术、试验技术和应用技术。目前电力行业仍处于垄断地位,尽管即将逐步放开售点侧,但电网仍然把持着绝对的话语权。对能源互联网的构建来讲,资源和数据是不可或缺的,而目前这部分资源大部分是掌握在电网手中而且并没有获得很好的利用。能源互联网的构建需要打破行业中的信息不对称,可以极大提高传统能源电力系统的效率,优化资源配置,降低能耗与成本。

如果仅是如此,能源互联网也不值得这么多人趋之若鹜,更深远影响来自思维方式的革命,互联网思维渗透到传统的能源行业,融合了信息技术和能源技术,这将是一种全新的思维模式,能源消费者、能源管理者、发电企业之电网、能源服务企业都是可以连接的。

能源相关企业的商业模式、营销模式、研发模式、运营模式、服务模式等,都必须以互联网的时代特征为出发点进行重构。能源互联网,不是简单的能源+互联网,不是仅把互联网作为工具叠加在电力或者其他能源行业之上,重构能源电力企业的思维模式是最重要的,因为思维决定了行动和方向。 这个过程不仅仅是在现有电网架构上通过信息化和智能化的手段解决安全、效率、新能源接入等常规问题,而是采用互联网理念、方法和技术实现能源基础设施架构本身的重大变革。互联网+能源的革命火种其实在BAT们的手里

本文参考了大量文章和书籍,能找到出处的均已标出,网上的文章有部分很难定位原作者,如有不规范引用,请联系本人修改。


第二篇:远景能源正在酝酿的能源互联网变革


互联网巨头谷歌位于美国俄克拉荷马州的巨大的数据中心,每天处理着世界亿万次搜索和计算,这个数据中心由邻近风电场的风力发电提供电力供应。而风电场背后的能源管理系统,是由远在中国上海的远景能源全球智慧能源云中心管理着。

远景能源目前是全球领先的智慧能源技术服务提供商,其业务包括智能风机的研发与销售、智慧风场管理软件服务、智慧能源资产管理服务等,研发能力和技术水平已处于全球领先地位,曾被《福布斯》评选为“中国科技先锋封面企业”。该公司的业务规模以每年 100% 的速度增长,预计在 2014 年集团国内外销售额将达到 100 亿元人民币。

格林威治:远景智慧能源引领的灵魂

按常理,学金融而又搞能源技术的人,应该最喜欢谈技术和经济,而张雷却更加人文和历史,采访是从格林威治之于航海的意义开始的。

格林威治是泰晤士河畔的一座小山峰,是船只从海上经泰晤士河河口进入伦敦的必经之路。 1675 年,英国正在跨越大洋扩张势力,但海上航行只能凭借日月星辰来判断船只所处的纬度,因此查理二世决定在格林威治山顶建立英国皇家天文台寻找确定航海经度的办法,用以改善航海与天文学。1767年,格林威治的皇家天文学家们摸清了主要天体的准确位置和运行规律,制成世界上第一张海图。从此,英国的船队可以在海洋中根据星星的位置精密确定船的方位,从而奠定了英国在大航海时代的霸主地位。1884年,国际经度会议通过决议,以格林威治天文台的经线为本初子午线,即零度经线,以此计算地球上的经度确定。

“格林威治本初子午线的历史意义在于,它为航海家和天文学家解决了在海上测定经度的需要,为此后的航海等工作指明精确的方向和标准。”张雷说,远景能源的“格林威治”智慧风场设计云平台正是基于这一灵感,意在为能源产业发展提供一个精确的方向和标准。

在张雷看来,远景能源 “格林威治”智慧风场设计云平台,将借助大数据分析和高性能计算技术,为客户提供风电场规划、风资源评估、精细化微观选址、风场设计优化、经济性评价、资产后评估分析等全方位的技术解决方案,帮助客户提升风场实际投资收益 20% 以上。“格林威治”智慧风场设计云平台建立了专门针对复杂区域的耦合仿真模型,将中尺度模式与 CFD 模拟进行有效结合,准确模拟风场内的局部风流形态;成功开发了适用各种风电场特性的机位排布优化引擎,可高效解决宏观选址时容量规划问题,以及微观选址时多机型,多轮毂高度,多优化目标等复杂的机位最优化问题。

“新能源过去几年的发展,粗放型的方式,就像过去航海找不准经度一样。一个风电场建场前的可研和实际发电数据相差很大,模糊的回报率计算让很多资本望而却步。远景格林威治平台就是要通过软件解决设计的问题。”张雷表示,格林威治确定了经度,开启了人类航海新时代,远景格林威治平台在能源领域也要发挥这样的作用。

远景智慧能源战略推进的智慧选择

随着大数据的发展和新能源精细化管理要求的提高,越来越多的企业开始关注智慧能源管理,其中不仅有传统的能源企业,也有专业的软件企业。每个企业基因不同,创新侧重点不一样。例如,谷歌收购 Nest的目标是生活能源消费端的控制和管理。

张雷表示,远景在软件、互联网、通信、传感、控制等先进技术方面的设计集成能力,是传统能源企业无法做到的,而对能源数据的积累和对行业的深刻理解又是软件企业无法企及的。“应该说,远景的智慧能源管理目标是围绕能源全产业上下游打造的。今后的电力系统一定是更加顺畅的系统,信息越通畅,智慧管理越能带来价值。如果不是围绕全产业链开展智慧能源管理,效果将大打折扣。”他表示过去通过用电定发电,而未来随着分布式系统和可再生能源技术的发展,物理上的电网作用将越来越弱,通过发电定用电是可能的。

张雷展望的,是一个从生产端到消费端延伸全产业链的智慧能源管理系统。但他也清楚地知道,远景走的或许太超前了。“当前国内的电力市场环境和行业对可再生能源发电效率的认识都需要变化,所以我们的战略也需要智慧。国内风电场精益管理理念有待加强,对风

电场综合管理和效率提升的认识不够。但认识需要过程,过去开发企业只考虑风机效率,慢慢开始关注到风场效率,还会有整体解决方案的需求。”张雷说。

近年来,远景能源率先研发创新并设计出“智能风机”,利用自主研发的核心智能控制技术,彻底突破并超越了传统风机的技术禁锢,使得风机发电效率提升 15%-20%。无论是竞争对手还是开发企业,提到远景都直竖大拇指。但是在远景人看来,好戏还在后面。智能设备只是智慧能源的一个环节,远景的智慧能源系统解决方案中还有智能软件、智能平台等等。

目前在国内市场,远景主要以智能设备销售和服务为主,同时提供系统解决方案,与中广核、中电投、河北建投等业内领先开发商合作。以中广核集团为例,它引入远景智慧风场管理系统Wind OSTM嫁接到该公司信息化平台上,推动系统整体设计与集成,加速实现集团集中运维管理近 500 万风电资产。

在海外市场,远景智慧风场管理系统受到北美、欧洲风电场运营商的认可,陆续中标大西洋电力、Pattern能源等美国风电场运营商的智慧风场软件管理平台合同。目前远景正在管理的全球新能源资产整体规模超过 1000 万千瓦,近期还在洽谈包括全球最大的资产管理公司贝莱德、欧洲最大的能源公司德国E.ON公司以及美国Upwind、EverPower等在内的1亿千瓦风电资产。国外经验积累为等待国内市场需求到来做好准备。

能源互联网远景梦

新能源与互联网的结合,被公认为下一次产业革命的引爆点。最近,前思科副总裁兼物联网业务总经理 Guido Jouret加盟远景,担任硅谷全球数字能源创新中心总裁,帮助远景引领能源互联网的探索。

思科公司曾预计,未来十年全球物联网市场的规模将达到 14 万亿美元。物联网通过物物连接的通信方式实现人、机器和系统三者之间的智能化、交互式无缝连接。物联网技术正在迅速与电力的生产和消费结合,成为硅谷互联网发展的下一个大事件。据了解,与远景已经形成的国际化研发中心相比, Guido Jouret将在硅谷充分利用世界领先的物联网、云计算、大数据、机器学习、人工智能、智能控制、智能传感等技术,挑战和颠覆传统能源的管理和应用方式,推进数字能源革命。

远景称之为智慧能源 2.0 战略,相比其业已形成的智能风机的研发和智慧风场的管理,远景将积极构建能源互联网大格局,提升能源产生、能源消费、能源交易等各个环节的效率。“能源行业太传统,缺少创新的动力。”张雷把Guido Jouret的到来和硅谷中心的建立视为远景智慧能源 2.0 战略的起点。“硅谷将是远景走向智能世界的一个重要平台。 Guido Jouret 个人的技术背景、职业履历和人脉关系,会给远景带来更多的智慧灵感和创新动力。远景在硅谷这个充满能量的花园里,通过战略、投资和架构创新,有效整合硅谷最先进的生产力和资源,开放式创新。”

在能源领域的生产和传输端拥有无数的机器、发电设备组、设施和系统网络,在能源的消费端有城市、工厂、各种商业和生活设施以及亿万个家庭的用能设备。远景的“能源互联网”首先会用先进的传感器、控制和软件应用程序将这些设备和设施连接起来,然后再利用“能源互联网”平台,整合生产端和消费端的运行数据,以及天气数据、气象数据、电网数据、电力市场数据等,进行大数据分析和预测分析,打通并优化能源生产和能源消费端的运作效率,在此基础上进行自由的能源交易,以及衍生出的虚拟电厂(VPP)的业务模式。除此之外,人们还可以自由地在“能源互联网”平台上,进行能源信息检索和能源交易的匹配,整个能源体系将更市场化、民主化、去中心化。

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