能源互联网路由策略研究

能源互联网是以现有电网为基础，利用新型清洁能源与互联网技术，通过微网技术，实现能源存储与共享的多级分布式开放系统。其借鉴了现代互联网技术中的层次划分方法，将网络共分为4个层次。

如图1为互联网TCP/IP5层结构与能源互联网4层结构的映射关系图，在以传统电力网络、智能电网保证能源传输转移的电网潮流层之上，网络通信层和信息融合层将利用现代化“信息打包”技术，最终将能源与信息标记为最基本的能量信息流，以供余能交易层消费与收纳。

若以互联网层次结构相比较，能源互联网的网络通信层以保证网络传输通信为目的，组成了能源互联网最基本的“路由层”，以保证余能交易层实体间信息通信与能量转移。

在能源互联网中，路由层和余能交易层功能分别对应实体“能源路由器”的路由转发功能和“微电网”的能源选择与交易。

其中，微网作为能源互联网的基本组成单元，通过新能源的采集、转换、汇集、存储、消纳形成最基本的“能源局域网”。在能源互联网的发展过程中，微网将作为能源互联网中的“微商”，驱动着能源互联网经济的发展;能源路由器以保障能源信息高效安全转移为目标，实现规范化、软件可定义化的能源信息路由控制系统，是能源互联网的核心控制单元。

根据相关学者在分布式能源存储，可控性方面的综合研究成果，本文定义能源互联网为：以“能源路由器”为基础，以微电网为“能源局域网”(单元)的多级分布式能源共享复杂网络，其基本架构如图2所示。

图1能源互联网与互联网层次结构对比

图2基于能源路由器的能源互联网架构

在图2所示架构下，能源交易不再禁锢于传统集中式的能源分配与调度。能源将作为“商品”，在自由的“市场”即能源互联网上进行对等交易与兑换。即能源交易将以传统互联网的P2P形式进行，形成类似互联网形式的多级对等结构。

然而，这种自由开放的能源交互体制，势必产生更多的能源转移问题，即能源路由。不仅给能源路由器与能源互联网基础设施的设计带来挑战，同时与其相关的QoS，如能源传输效率、能源转移安全、能源传输成功率等相关问题必将影响能源互联网的安全与拓展，也是理想“能源路由环境”下，能源与信息路由策略制定过程中的NP难题，其中包括传统互联网通信面临的“拥塞控制”和“负载均衡”问题。

“拥塞控制”和“负载均衡”是基于存储转发理念网络最基本的路由评价指标。因此，如何针对能源互联网的特定结构，设计优化路由策略，防止网络拥塞、平衡网络负载、保证能源安全转移、提高吞吐量是研究能源互联网能源与信息传输效率的重要问题。

综上，根据能源互联网在能源与信息频繁转移与交易过程中面临的挑战，针对能源互联网中存在的“能量传输拥塞”和“能量负载均衡”问题，在理想网络模型下，利用复杂网络理论，提出3种不同应用场景下的路由策略。旨在规范化能源互联网能源与信息流在转移过程的路径选择策略，在保证能源与信息安全转移的同时，提高能源与信息的转移传输效率。

结论

根据以“能源路由器”为基础，与“微网”为单元的能源互联网，在能源信息流路由过程中存在的“能量传输拥塞”与“能量均衡”问题，提出3种不同考虑因素下的路由策略：

1)在只考虑能量传输拥塞的应用场景下，利用复杂网络度值中心性理论，通过量化分析网络中的节点，继而为所对应的边赋权值，提出基于边权性质的能源互联网路由策略—EWS。仿真实验发现：EWS策略优于SPS策略，比传统EPS策略在能量传输拥塞控制能力上提升26.5%。

2)在只考虑能量负载均衡的应用场景下，通过实时获取邻居节点的能量负载信息，提出基于邻居节点能量负载动态信息的路由策略—ANL。仿真实验证明：ANL策略比传统的SPS、EPS策略在能量负载均衡控制能力上分别提升67.3%和2.5%。

3)在联合考虑能量传输拥塞和能量负载均衡的应用场景下，利用现有研究提出一种联合属性路由策略—URS。仿真实验表明：URS策略在能量传输拥塞控制能力上，分别比传统SPS、EPS策略提升214%和14.2%;网络负载均衡控制能力比采用SPS、EPS策略的分别提升55%和2.1%，是一种折中的路由策略。

原标题：能源互联网路由策略研究