一种适合分布式能源发展的能源互联网架构

发布时间：2020-06-19所属分类：计算机职称论文浏览：1次

摘 要： 本文结合发电业务以及分布式能源丰富的设计运营经验，提出一种适合分布式能源发展的能源互联网架构。 1、能源互联网概念 能源互联网区域智能供能就是将产能、供能、用能、蓄能和节能相互协调统一，把分散的用能和分布式的产能互相连通、实现共享。是将传统电

　　本文结合发电业务以及分布式能源丰富的设计运营经验，提出一种适合分布式能源发展的能源互联网架构。

　　1、能源互联网概念

　　能源互联网区域智能供能就是将产能、供能、用能、蓄能和节能相互协调统一，把分散的用能和分布式的产能互相连通、实现共享。是将传统电力网、现代信息网和智能热力网(供冷供热)三网融合，构建一种能源微网，即融合了电力微网、热力微网和信息网的能源互联网。区域智能供能技术按照技术组成可以分为供能侧技术、用户侧技术、储能技术、能源管理技术和数据通信技术，这些技术互相有机结合实现了区域多能互补，保障了区域供能和用能的稳定。

　　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。在能源互联网中，互联网信息技术负责能源信息的识别、采集、分析、传送、管理等方面，是实现多种能源合理调配的关键。能源互联网是信息与能源系统融合的多种能源互联网络，具有通信设备繁多(包括发电设备、各种智能负载等)、通信信息内容复杂、信息数据处理量大等特点。

　　能源互联网架构

　　通常意义上，能源互联网工程是以智能电网为基础，与热力管网、天然气管网、压缩空气管网、数据网络等多种类型网络互联互通，多种能源形态协同转化、集中式与分布式能源协调运行的综合能源网络建设。配套建设屋顶光伏、车棚光伏等可再生能源，设计接纳高比例可再生能源入网，促进灵活互动用能。采用多种逆变器和变流器，建设高灵活性的柔性能源网络，保证能源传输的灵活可控和安全稳定(见图1)。

　　能源互联网尽管被赋予了种种功能与内涵，但归根结底它是因能源系统而生的，其目的是为了提升能源系统的运行性能，满足人类对于能源的更高需求，实现社会能源的可持续供应。尽管能源互联网强调电能的核心作用，其最终作用对象仍将是包括电/气/热/冷等在内的各类能源系统，并基于各系统之间的互联实现其功能。网络设施形成一个涉及智能电网、智能气网、智能热网和电气化交通网的复杂多网流系统。能源互联开放平台是一个具备完善安全策略且具有互联开放特性的综合信息处理平台。基于此平台，通过在电网、燃气网、热网、交通网等能源系统范围内装设海量信息采集和传感设备，采集各种能源设备运行状态及各能源系统的实时运转状况等海量信息，经互联信息网络传递，并通过云计算和大数据技术对海量信息进行分析处理，进而实现在能源交易平台完成各项能源交易。

　　多能源协调管理系统根据气、热、电等能源行业的实时情况，从系统安全运行、能源价值最大化、多能源交易准则和法规的角度对多种能源交易和能源资源配置进行协调管理，保障能源的安全高效供应，维持能源互联网的健康发展。能源互联网中集中式与分布式可再生能源发电、大容量储能系统的接入实现了能源供用关系的灵活转换，同时也形成了多元市场主体，并通过能源交易平台完成电能交易、可再生能源配额交易等业务。在能源互联网中，管理者可借助能源互联网清晰地了解需求侧能源需求状况，并借助系统控制网络实现能源储备和能源需求的匹配，同时用户也可参与供电供热环节，借助能源交易平台与分布式能源储能开展能源在线交易、转售等业务。

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　　针对能源互联网工程设计多元能源互补的能源互联网架构。多元能源互补可充分利用当地能源的特点、有效提高传统单一能源效率低下、环境污染等诸多问题。多元能源互供的能源供应体系也是能源互联网发展的一种新模式，可以充分利用多种能源形式，包括光伏发电、地源或水源热泵、厨余垃圾沼气发电、蓄电设备、蓄冷蓄热设备等，有效降低区域内的用燃气成本，并通过互联网模式，将用户的用能信息实时反馈到能源站，实现用户负荷的实时预测及能源站机组的最优经济运行。多元能源互补的能源互联网架构包括：

　　1)能源供应侧和需求侧信息互通，以提高设备利用小时数，提高能效，为用户提供定制服务。

　　2)数据互联共享，采用矩阵型的数据模式，达到控制数据和管理数据共融、经济数据和技术数据共融、运行数据和检修维护及设备诊断数据共融的目标。

　　3)智能优化控制技术，即能源站和用户信息均纳入控制系统，增加智能优化控制系统，采用智能优化技术、先进控制系统实现用户负荷反馈下的能源站最佳经济效益运行。

　　以分布式能源系统为中心，多元能源互补的能源互联网架构，见图2。

　　针对可能存在的可再生能源形式，提出能源互联网设计架构具体实施如下：

　　在供能侧，增加光伏发电设备、热泵、沼气(厨余垃圾、厂区垃圾)发电设备、蓄电设备、蓄冷蓄热设备，有效降低燃气消耗成本。

　　较大规模的太阳能光伏发电不仅可以作为基础负荷的补充，分散的太阳能光伏系统可以用于电信、卫星广播电视、太阳能水泵、路侧照明，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。热泵是利用建筑商业综合体或居民去每天排放污水中的低品位热源供热制冷，可降低建筑物能耗。区域内的厨余垃圾可进行发酵产生沼气，沼气即甲烷，热值很大，可燃性很好，可以直接用于燃烧发电，也可以直接输送给其他工厂作为燃气。

　　此外，为了应对负荷的峰谷差别，节约能耗和成本，区域供能系统设置蓄电和蓄冷蓄热设备，可以在负荷较低时将多余的电和冷热水储存，在用能高峰是释放，达到稳定调峰、经济运行的目的。—— 论文作者：柳玉宾 1，王恒涛 1，孙思宇 1，于成琪 2，马汇东 3