CN105576702B - 一种社区能源网络系统及其户用型能源路由器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种社区能源网络系统及其户用型能源路由器，包括：社区能源管理平台、通信管理机、多个户用能源单元，所述多个户用能源单元均通过通信管理机与社区能源管理平台相连接，所述社区能源管理平台用于控制户用能源单元的发电、储电、用电。本发明其创造性在于通过社区能源网络管理平台、户用能源路由器将光储一体机、户用可控负荷结合在一起，使户用能源路由器与公共电网处的潮流具有一定的可控性。本发明作为能源互联网中的重要节点，对于提升家庭综合能效管理水平，提升区域户用光伏发电系统交互能力和自调节能力，实现能量、信息接口的标准化，实现户用光伏微网单元的的自动化、高效化运行具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种社区能源网络系统及其户用型能源路由器，属于能源枢纽设备技术领域。
背景技术
近年来，传统能源的日益枯竭和使用传统能源造成的巨大污染使得提高能源利用效率、加强可再生能源的利用，成为解决能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。作为能源最清洁、最高效的利用方式之一，分布式发电技术利用各种可用的分散存在的能源进行发电供能，有助于充分利用各地丰富的清洁和可再生能源，向用户提供“绿色电力”，其研究日益受到各国关注。而户用光伏发电作为分布式发电的重要形式之一，已成为提高光伏发电渗透率和电网接纳光伏发电能力的重要手段之一，近年来发展迅速。在欧美等国，户用光伏发电系统已经得到了广泛应用；在我国，随着电网公司的大力支持，分布式光伏并网、补贴等相关配套政策的逐步到位，投资成本的下降以及环境保护意识的增强，国内居民业主的建设积极性不断提高，户用光伏发电项目数量显著增长。同时，能源领域的研究学者、专家已在技术层面提出了“能源互联网”的概念，明确了未来能源的组织管理模式。国家电网公司刘振亚董事长进一步提出“全球能源互联网”构想，旨在建立构建全球能源互联网，统筹全球能源资源开发、配置和利用，这必将对全球能源发展产生巨大影响，特别是用电侧，必将发生巨大的革命性的改变。它以互联网理念构建的新型信息能源融合“广域网”，它以大电网为“主干网”，以分布式电网为“局域网”，以开放对等的信息能源一体化架构真正实现能源的双向按需传输和动态平衡使用，可最大限度的适应新能源的接入。
未来的能源互联网中，传统的用电节点将转变为发-储-用一体的能源单元。分布式能源单元依托智能电网基础架构，大力发展能源单元与电网信息交互，增加能源单元与电网互动能力，提高分布式能源单元自主决策能力。结合储能系统、智能用电负荷、电动汽车等组成户用光伏微网单元，而作为能源互联网的核心元件和枢纽的能源路由器，担当着连接电网、能源整合、能量分配、信息交互以及智能控制的重要任务。研制家庭能源路由器并将其作为能源互联网中的重要枢纽，提升家庭综合能效管理水平，实现能量、信息与交易接口的标准化，为户用光伏局域调配技术研究打下良好基础。推动电网用电侧的革命性变化，在用电侧大量利用清洁能源实现本地发电、本地消纳，广泛使用储能系统提高供电能力与供电质量，与智能用电设备紧密耦合提高家庭综合能效管理水平，转化传统的用电节点为发-储-用为一体的具备参与电网运行、能源市场能力的主动智能节点。创造分布式光伏发电接入电网便利条件，实现户用光伏微网单元的的自动化、高效化运行，提升户用光伏微网单元的经济效益。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种社区能源网络系统及其户用型能源路由器。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种社区能源网络系统，包括：社区能源管理平台、通信管理机、多个户用能源单元，所述多个户用能源单元均通过通信管理机与社区能源管理平台相连接，所述社区能源管理平台用于控制户用能源单元的发电、储电、用电。
所述户用能源单元包括：电网接入端、电网入户双向电表、户用能源路由器、入户开关配电柜、家庭负载、光伏组件、光储一体机；所述电网接入端通过电网入户双向电表与户用能源路由器相连接；所述光伏组件与光储一体机连接后与户用能源路由器相连接；所述社区能源管理平台通过通信管理机与户用能源路由器相连接；所述户用能源路由器与入户开关配电柜相连接后与家庭负载相连接。
所述户用能源路由器包括第一MODBUS通讯模块、户内双向电表、电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关、电网输入开关；所述光储一体机包括第二MODBUS通讯模块、电池管理系统、电池；所述电网入户双向电表与电网输入开关、户内双向电表、电流互感器、户内输出开关、入户开关配电柜依次连接；所述光伏组件、电池、光储一体机输入开关、电流互感器依次连接后与户内输出开关的支路相并联；所述电池、电池管理系统、第二MODBUS通讯模块依次连接后与第一MODBUS通讯模块相连接；所述户内双向电表、电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关、电网输入开关均与第一MODBUS通讯模块相连接；所述第一MODBUS通讯模块与通信管理机相连接。
所述入户开关配电柜与家庭负载之间串联有断路器、电流互感器，所述断路器、电流互感器均与第一MODBUS通讯模块相连接。
所述电网接入端与电网入户双向电表之间设置有断路器。
一种户用能源路由器，包括第一MODBUS通讯模块、户内双向电表、电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关、电网输入开关；所述电网输入开关、户内双向电表、电流互感器、户内输出开关依次连接；所述电流互感器、光储一体机输入开关相连接后与户内输出开关相并联；所述第一MODBUS通讯模块分别与电网输入开关、户内双向电表、电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关相连接。
有益效果：本发明提供的一种社区能源网络系统及其户用型能源路由器，其创造性在于通过社区能源网络管理平台、户用能源路由器将光储一体机、户用可控负荷结合在一起，使户用能源路由器与公共电网处的潮流具有一定的可控性。本发明作为能源互联网中的重要节点，对于提升家庭综合能效管理水平，提升区域户用光伏发电系统交互能力和自调节能力，实现能量、信息接口的标准化，实现户用光伏微网单元的的自动化、高效化运行具有重大意义。
附图说明
图1为社区能源网络系统示意图；
图2为一路户用能源单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2所示，一种社区能源网络系统，社区能量管理平台通过通信管理机将每户的户用能源单元利用以太网或RS485通讯线相连接。社区能量管理平台根据社区能源网络系统内信息交互和实时电力价格，基于不同时段光-储-用的平衡，采用规模化户用光伏局域调配技术，实现不同用户之间的能量互济，实现分布式光-储-用设备能量流的合理调配，减小光伏和负荷波动对电网影响，提升电网对户用光伏的接纳能力，降低电网削峰填谷压力，提升区域户用光伏发电系统交互能力和自调节能力。
户用能源单元包括电网接入端、电网入户双向电表、户用能源路由器、入户开关配电柜、家庭负载、光伏组件、光储一体机；其中核心组件是户用能源路由器与光储一体机。
在户用能源路由器并网运行时，社区能源管理平台根据微电网协调控制策略，实时监测光伏系统出力，储能系统SOC以及负荷的运行状态，通过储能的充放电控制，使户用能源路由器与公共电网之间的公共连接点处的潮流在一定的时间内维持平滑；在户用能源路由器离网运行时，社区能源管理平台根据光伏系统发电、负荷和储能的状态，通过光伏系统发电控制、负荷控制和蓄电池充放电控制，实现户用光伏微电网单元的优化运行。
光储一体机主要由光伏组件和电池完成太阳能发电和储能，最大限度减少微电网对公共电网的依赖。当光伏发电系统输出功率大于微电网中负荷所需功率时，多余的功率通过双向变流器对蓄电池进行充电；而当光伏发电系统输出功率小于微电网中负荷所需功率时，电池管理系统则控制蓄电池向负载供电。
社区能源网络系统具体结构是由能量线路和信号线路分别将各部分连接而成的。其中，能量线路主要负责电量的传输，信号线路主要负责实时信息采集、控制信息的传输。
电网接入端、电网入户双向电表、电网输入开关、户内双向电表、电流互感器、户内输出开关、入户开关配电柜、断路器、电流互感器、家庭负载通过能量线路依次连接组成了常见的公共电网用电支路；光伏组件、电池、光储一体机输入开关、电流互感器通过能量线路依次连接后与户内输出开关的支路相并联，组成了光伏用电和向公共电网发电的支路。
电网输入开关、户内双向电表、电流互感器、户内输出开关、光储一体机输入开关、断路器均通过信号线路与第一MODBUS通讯模块相连接；电池、电池管理系统、第二MODBUS通讯模块通过信号线路依次连接后与第一MODBUS通讯模块相连接；第一MODBUS通讯模块通过信号线路与通信管理机连接后接入社区能源管理平台。
使用时，第一MODBUS通讯模块、第二MODBUS通讯模块通过采集电池管理系统、光伏支路、公共电网支路、家庭负载的电流互感器、户内双向电表上的信息，发送给社区能源管理平台，了解每户的光伏组件发电量、电池存储量、家庭负载功率实时信息，从而向第一MODBUS通讯模块、第二MODBUS通讯模块发送控制信息。第一MODBUS通讯模块可以控制电网输入开关，用于实现电池电量向公共电网发电或断开公共电网接入；可以控制户内输出开关，用于实现家庭负载超负荷时断开电路；可以控制光储一体机输入开关，用于实现光伏发电网络与公共电网支路连接；第二MODBUS通讯模块可以根据电池存储量控制电池充电或放电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种社区能源网络系统，包括：社区能源管理平台、通信管理机，其特征在于：还包括多个户用能源单元，所述多个户用能源单元均通过通信管理机与社区能源管理平台相连接，所述社区能源管理平台用于控制户用能源单元的发电、储电、用电；所述户用能源单元包括：电网接入端、电网入户双向电表、户用能源路由器、入户开关配电柜、家庭负载、光伏组件、光储一体机；所述电网接入端通过电网入户双向电表与户用能源路由器相连接；所述光伏组件与光储一体机连接后与户用能源路由器相连接；所述社区能源管理平台通过通信管理机与户用能源路由器相连接；所述户用能源路由器与入户开关配电柜相连接后与家庭负载相连接；所述户用能源路由器包括第一MODBUS通讯模块、户内双向电表、第一电流互感器、第二电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关、电网输入开关；所述光储一体机包括第二MODBUS通讯模块、电池管理系统、电池；所述电网入户双向电表与电网输入开关、户内双向电表、电流互感器、户内输出开关、入户开关配电柜依次连接；所述光伏组件、电池、光储一体机输入开关、第一电流互感器依次连接后与户内输出开关的支路相并联；所述电池、电池管理系统、第二MODBUS通讯模块依次连接后与第一MODBUS通讯模块相连接；所述户内双向电表、第一电流互感器、第二电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关、电网输入开关均与第一MODBUS通讯模块相连接；所述第一MODBUS通讯模块与通信管理机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种社区能源网络系统，其特征在于：所述入户开关配电柜与家庭负载之间串联有断路器、第三电流互感器，所述断路器、第三电流互感器均与第一MODBUS通讯模块相连接。
3.根据权利要求1所述的一种社区能源网络系统，其特征在于：所述电网接入端与电网入户双向电表之间设置有断路器。
4.一种户用能源路由器，其特征在于：包括：第一MODBUS通讯模块、户内双向电表、第一电流互感器、第二电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关、电网输入开关；所述电网输入开关、户内双向电表、第二电流互感器、户内输出开关依次连接；所述第一电流互感器、光储一体机输入开关相连接后与户内输出开关的支路相并联；所述第一MODBUS通讯模块分别与电网输入开关、户内双向电表、第一电流互感器、第二电流互感器、光储一体机输入开关、户内输出开关相连接。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Feng Wei Inventor after: Wang Xudong Inventor after: Zhong Xu Inventor after: Gu Hao Inventor after: Wei Cheng Inventor after: Wang Wei Inventor after: Wang Tong Inventor after: Song Fei Inventor after: Li Guodong Inventor after: Chen Peiyu Inventor before: Zhong Xu Inventor before: Gu Hao Inventor before: Wei Cheng Inventor before: Wang Tong Inventor before: Song Fei Inventor before: Li Guodong Inventor before: Chen Peiyu Inventor before: Wang Xudong |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Feng Wei Inventor after: Wang Xudong Inventor after: Wang Yuechao Inventor after: Zhong Xu Inventor after: Gu Hao Inventor after: Wei Cheng Inventor after: Wang Wei Inventor after: Wang Tong Inventor after: Song Fei Inventor after: Li Guodong Inventor after: Chen Peiyu Inventor before: Feng Wei Inventor before: Wang Xudong Inventor before: Zhong Xu Inventor before: Gu Hao Inventor before: Wei Cheng Inventor before: Wang Wei Inventor before: Wang Tong Inventor before: Song Fei Inventor before: Li Guodong Inventor before: Chen Peiyu |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20161202 Address after: 210032 weft two road, hi tech Development Zone, Jiangsu, Nanjing Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: NANJING NARI SOLAR ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Applicant after: STATE GRID TIANJIN ELECTRIC POWER Co. Applicant after: ZHEJIANG DIANTENGYUN PHOTOVOLTAIC TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 210032 weft two road, hi tech Development Zone, Jiangsu, Nanjing Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: NANJING NARI SOLAR ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD. Applicant before: STATE GRID TIANJIN ELECTRIC POWER Co. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190305 |