CN105990906A - 一种能源互联网的构成及体系架构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源技术和互联网技术的融合技术领域，具体涉及一种能源互联网的构成及体系架构。其技术方案充分利用现有电力网络的基础设施，进行实质性改造和完善，并且高度融合信息互联网INTERNET，创造性提出在区域的中低压电力区域网络进行终端电力流通及电力交易；同时嫁接信息互联网INTERNET并通过电力流通区域中心利用高压电力互联网络及高压电力流通路径实现中低压电力区域网络不同终端与其他中低压电力区域网络中的相应终端进行的虚拟电力流通和交易，完成广域的点对点终端电力交易；通过本技术方案实现的能源互联网更加快捷、更加安全并且实现了更自由、更平等、更开放的电力能源的共享和交易活动。

Description

一种能源互联网的构成及体系架构
技术领域
本发明属于能源技术和互联网技术的融合技术领域，具体涉及一种能源互联网的构成及体系架构。
背景技术
众所周知，传统的以煤炭、石油等化石燃料为主的能源模式将带来一系列重大问题日益凸显，如环境污染、碳排放的急剧增加、化石能源储量下降等，为人类可持续发展造成很大的障碍。因此，近年来在全球范围应用推广可再生能源是得到普遍重视，各国政府纷纷出台政策和规划，鼓励和倡导大规模应用可再生能源替代化石燃料等一次能源；规模化的可再生能源包括太阳能、风能、潮汐能等，以太阳能为例，如果我们将地球表面1％的面积利用起来，以5％的效率将太阳能转化为电能，那么一年的能源则可供全球使用40年以上。
目前国际上提出的“第三次工业革命”概念也包含了融合互联网技术和可再生能源技术，能源互联网获得了广泛关注。作者杰瑞米·里夫金在《第三次工业革命》一书中提到未来理想的能源互联网场景：“在即将到来的时代，我们将需要创建一个能源互联网，让亿万人能够在自己的家中、办公室里和工厂里生产绿色可再生能源。多余的能源则可以与他人分享，就像我们现在在网络上分享信息一样。”
能源形式多种多样，电能源仅仅是能源的一种，但电能在能源灵活应用、广泛应用以及能源传输效率等方面具有无法比拟的优势，未来能源流通的主体必然还是电能及相应的电网，因此本发明以电能及网络作为未来能源互联网的基础原型。
需要进一步说明的是，电力能源交互和信息交互不同，这就决定了能源互联网与家喻户晓是信息互联网有着重要的甚至是实质上的区别；其重要体现之一就是电力能源交互通过共享路径并行异步完成；而信息交互是通过独占路径串行异步完成。就是说电力能源交互与流通受到更大、更多的限制，电力流通不能像信息流通那样做到任意两个终端进行点对点的交互，使得能源互联网的作用和时效性大打折扣；如何使能源互联网借助于通过与信息互联网INTENET的高度融合，实现电力能源的交互、流通以及共享、交易如同信息互联网相当或更好的效果；为此全球各国政府及科技工程技术人员都在努力给出解决方案。
发明内容
同样为了实现真正高效互联与共享的能源互联网，本发明提出一种能源互联网的构成及体系架构，包括：发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、虚拟电力贸易终端、电力流通区域中心、中低压电力区域网络、高压电力流通路径、中低压电力流通路径、终端接入及电力管控装置、高压电力流通调配中心、虚拟流通调配交易中心以及信息互联网的信息链路和一体化系统终端；
由发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、电力贸易终端及一体化系统终端分别通过各自连接的终端接入及电力管控装置接入连通中低压电力流通路径，构成各种系统终端供电和用电的电力流通路径；
电力流通区域中心通过中低压电力流通路径与发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、电力贸易终端、一体化系统终端各自分别连接的终端接入及电力管控装置相连，构成中低压电力区域网络即终端电力互联子网络以及终端电力调控的电力路径；
多个高压电力流通调配中心之间通过高压电力流通路径相连，构成区域之间的电力网络即高压电力互联子网络以及高压电力流通路径；
虚拟流通调配交易中心通过信息互联网INTERNET与发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、电力贸易终端、一体化系统终端、电力流通区域中心、中低压电力区域网络、终端接入及电力管控装置、高压电力流通调配中心的部分或全部按约定相连并交互信息，构成虚拟能源网络交易平台；
每个电力流通区域中心分别通过高压电力流通路径与相应的高压电力流通调配中心相连，构成相应中低压电力区域网络与高压电力互联子网络的互联电力流通路径；
发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、电力贸易终端、一体化系统终端、电力流通区域中心、中低压电力区域网络、终端接入及电力管控装置、高压电力流通调配中心、虚拟流通调配交易中心分别通过信息互联网的信息链路与信息互联网INTERNET相连，形成整体能源互联网；其中：
发电供电系统终端，包括：传统发电供电系统、可再生能源发电供电系统、分布式发电供电系统以及其他所有形式的发电供电系统；
储能系统终端，包括：化学、物理、机械以及其他所有形式的蓄电供电储能系统；
用电系统终端，包括：所有消纳电力的装置与系统；
一体化系统终端，是兼备发电、蓄电供电、用电以及虚拟电力贸易中的至少两项功能角色的业主系统；
虚拟电力贸易终端，是承担计划供电和用电的变更所产生的用电量和供电量变化量交易的终端，是动态产生的虚拟终端；
电力流通区域中心，是具有中低压变电及本区域输配电调控设施，负责电力流通调控和交易的网络节点，同时负责本区域与其他相连区域的电力流通和交易并具有相应管控系统；
中低压电力区域网络，是不需要通过高压电力流通路径，经中低压电力流通路径就可以直接实现电力交易和调控的由发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、虚拟电力贸易终端、一体化系统终端与电力流通区域中心共同组成的区域电力流通网络即终端电力互联子网络；
终端接入及电力管控装置是每个终端接入和连通中低压电力流通路径的端口管控装置；
高压电力流通调配中心是具有高压输变电及本区域电力调控设施，可以由多个高压电力流通调配中心相连构成高压电力流通子网络，并且由高压电力流通调配中心连接相应电力流通区域中心负责将多个连通的中低压电力区域网络之间的电力进行流通和交易调控及设有相应管控系统；
虚拟流通调配交易中心，是电力商务电子运营商搭建的网络能源交易平台；
信息互联网的信息链路，是分别由网线、光纤、网线通信链路以及电力线通信通道组成；
其特征是：
中低压电力区域网络是发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、电力贸易终端、一体化系统终端中任意类别的单独终端、由其中多个不同终端组成的微电网以及多个终端组成的多用户电力系统的至少一个，并与电力流通区域中心共同组成；
整体能源互联网至少应该分别具有各两个以上的发电供电系统终端、用电系统终端、电力流通区域中心以及相应的终端接入及电力管控装置和高压电力流通调配中心及相应的高压电力流通路径、中低压电力流通路径和信息链路：
发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、电力贸易终端、一体化系统终端必须通过终端接入及电力管控装置受控并网并实施电力流通和交易；
发电供电系统终端、储能系统终端、用电系统终端、电力贸易终端、一体化系统终端以及电力流通区域中心需要在本身所在区域的中低压电力区域网络即终端电力互联子网络内进行电力流通及电力交易，并且通过电力流通区域中心利用高压电力互联网络及高压电力流通路径实现中低压电力区域网络不同终端与其他中低压电力区域网络中的相应终端进行的虚拟电力流通和交易；
多个中低压电力区域网络之间的电力流通和交易由相应的电力流通区域中心通过高压电力流通路径和高压电力流通调配中心(10)交互实现；
整体能源互联网预先制定网络运行的技术准则和交易规约，所述的所有并网及电力流通与交易均严格按照事先约定的技术标准和交易规约进行操作；
构成整体能源互联网的所有成员可以通过信息互联网INTERNET利用虚拟流通调配交易中心搭建的网络能源交易平台按共同约定的规约进行更自由、更平等、更开放的交易活动。
本发明的一种能源互联网的构成及体系架构，所述终端接入及电力管控装置其特征是：至少具备并网及交易规约的识别与执行、电力转换、电压等级调节、电力质量掌控、电能计量、受控投切、电力输入输出及安全保护端口以及信息互联网路由器功能模块；并且根据单相交流电、三相交流电、直流电以及不同电压等级和频率分别构成相应专用类型的终端接入及电力管控装置。
本发明提出一种能源互联网的构成及体系架构，其技术方案充分利用现有电力网络的基础设施，进行实质性改造和完善，并且高度融合信息互联网INTERNET，创造性提出在区域的中低压电力区域网络进行终端电力流通及电力交易；同时嫁接信息互联网INTERNET并通过电力流通区域中心利用高压电力互联网络及高压电力流通路径实现中低压电力区域网络不同终端与其他中低压电力区域网络中的相应终端进行的虚拟电力流通和交易，完成广域的点对点终端电力交易；通过本技术方案实现的能源互联网更加快捷、更加安全并且实现了更自由、更平等、更开放的电力能源的共享和交易活动。
附图说明
图1是能源互联网的构成及体系架构原理示意图。
具体实施方式
作为实施例子，结合附图1对一种能源互联网的构成及体系架构给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
附图1给出了一种能源互联网的构成及体系架构原理示意，如图1所示，一种能源互联网的构成及体系架构，包括：发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、虚拟电力贸易终端(4)、电力流通区域中心(5)、中低压电力区域网络(6)、高压电力流通路径(7)、中低压电力流通路径(8)、终端接入及电力管控装置(9)、高压电力流通调配中心(10)、虚拟流通调配交易中心(11)以及信息互联网的信息链路(12)和一体化系统终端(13)；
由发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)及一体化系统终端(13)分别通过各自连接的终端接入及电力管控装置(9)接入连通中低压电力流通路径(8)，构成各种系统终端供电和用电的电力流通路径；
电力流通区域中心(5)通过中低压电力流通路径(8)与发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)各自分别连接的终端接入及电力管控装置(9)相连，构成中低压电力区域网络(6)即终端电力互联子网络以及终端电力调控的电力路径；
多个高压电力流通调配中心(10)之间通过高压电力流通路径(7)相连，构成区域之间的电力网络即高压电力互联子网络以及高压电力流通路径；
虚拟流通调配交易中心(11)通过信息互联网INTERNET与发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)、电力流通区域中心(5)、中低压电力区域网络(6)、终端接入及电力管控装置(9)、高压电力流通调配中心(10)的部分或全部按约定相连并交互信息，构成虚拟能源网络交易平台；
每个电力流通区域中心(5)分别通过高压电力流通路径(7)与相应的高压电力流通调配中心(10)相连，构成相应中低压电力区域网络(6)与高压电力互联子网络的互联电力流通路径；
发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)、电力流通区域中心(5)、中低压电力区域网络(6)、终端接入及电力管控装置(9)、高压电力流通调配中心(10)、虚拟流通调配交易中心(11)分别通过信息互联网的信息链路(12)与信息互联网INTERNET相连，形成整体能源互联网；其中：
发电供电系统终端(1)包括：传统发电供电系统、可再生能源发电供电系统、分布式发电供电系统以及其他所有形式的发电供电系统；
储能系统终端(2)包括：化学、物理、机械以及其他所有形式的蓄电供电储能系统；
用电系统终端(3)包括：所有消纳电力的装置与系统；
一体化系统终端(13)是兼备发电、蓄电供电、用电以及虚拟电力贸易中的至少两项功能角色的业主系统；
虚拟电力贸易终端(4)是承担计划供电和用电的变更所产生的用电量和供电量变化量交易的终端，是动态产生的虚拟终端；
电力流通区域中心(5)是具有中低压变电及本区域输配电调控设施，负责电力流通调控和交易的网络节点，同时负责本区域与其他相连区域的电力流通和交易并具有相应管控系统；
中低压电力区域网络(6)是不需要通过高压电力流通路径(7)，经中低压电力流通路径(8)就可以直接实现电力交易和调控的由发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、虚拟电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)与电力流通区域中心(5)共同组成的区域电力流通网络即终端电力互联子网络；
终端接入及电力管控装置(9)是每个终端接入和连通中低压电力流通路径(8)的端口管控装置；
高压电力流通调配中心(10)是具有高压输变电及本区域电力调控设施，可以由多个高压电力流通调配中心(10)相连构成高压电力流通子网络，并且由高压电力流通调配中心(10)连接相应电力流通区域中心(5)负责将多个连通的中低压电力区域网络(6)之间的电力进行流通和交易调控及设有相应管控系统；
虚拟流通调配交易中心(11)是电力商务电子运营商搭建的网络能源交易平台；
信息互联网的信息链路(12)是分别由网线、光纤、网线通信链路以及电力线通信通道组成；
其特征是：
中低压电力区域网络(6)是发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)中任意类别的单独终端、由其中多个不同终端组成的微电网以及多个终端组成的多用户电力系统的至少一个，并与电力流通区域中心(5)共同组成；
整体能源互联网至少应该分别具有各两个以上的发电供电系统终端(1)、用电系统终端(3)、电力流通区域中心(5)以及相应的终端接入及电力管控装置(9)和高压电力流通调配中心(10)及相应的高压电力流通路径(7)、中低压电力流通路径(8)和信息链路(12)；
发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)必须通过终端接入及电力管控装置(9)受控并网并实施电力流通和交易；
发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)以及电力流通区域中心(5)需要在本身所在区域的中低压电力区域网络(6)即终端电力互联子网络内进行电力流通及电力交易，并且通过电力流通区域中心(5)利用高压电力互联网络及高压电力流通路径实现中低压电力区域网络(6)不同终端与其他中低压电力区域网络(6)中的相应终端进行的虚拟电力流通和交易；
多个中低压电力区域网络(6)之间的电力流通和交易由相应的电力流通区域中心(5)通过高压电力流通路径(7)和高压电力流通调配中心(10)交互实现：
整体能源互联网预先制定网络运行的技术准则和交易规约，所述的所有并网及电力流通与交易均严格按照事先约定的技术标准和交易规约进行操作；
构成整体能源互联网的所有成员可以通过信息互联网INTERNET利用虚拟流通调配交易中心(11)搭建的网络能源交易平台按共同约定的规约进行更自由、更平等、更开放的交易活动。
本发明的一种能源互联网的构成及体系架构，所述终端接入及电力管控装置(9)其特征是：至少具备并网及交易规约的识别与执行、电力转换、电压等级调节、电力质量掌控、电能计量、受控投切、电力输入输出及安全保护端口以及信息互联网路由器功能模块；并且根据单相交流电、三相交流电、直流电以及不同电压等级和频率分别构成相应专用类型的终端接入及电力管控装置(9)。

Claims (2)

1.一种能源互联网的构成及体系架构，包括：发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、虚拟电力贸易终端(4)、电力流通区域中心(5)、中低压电力区域网络(6)、高压电力流通路径(7)、中低压电力流通路径(8)、终端接入及电力管控装置(9)、高压电力流通调配中心(10)、虚拟流通调配交易中心(11)以及信息互联网的信息链路(12)和一体化系统终端(13)；
由发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)及一体化系统终端(13)分别通过各自连接的终端接入及电力管控装置(9)接入连通中低压电力流通路径(8)，构成各种系统终端供电和用电的电力流通路径；
电力流通区域中心(5)通过中低压电力流通路径(8)与发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)各自分别连接的终端接入及电力管控装置(9)相连，构成中低压电力区域网络(6)即终端电力互联子网络以及终端电力调控的电力路径；
多个高压电力流通调配中心(10)之间通过高压电力流通路径(7)相连，构成区域之间的电力网络即高压电力互联子网络以及高压电力流通路径；
虚拟流通调配交易中心(11)通过信息互联网INTERNET与发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)、电力流通区域中心(5)、中低压电力区域网络(6)、终端接入及电力管控装置(9)、高压电力流通调配中心(10)的部分或全部按约定相连并交互信息，构成虚拟能源网络交易平台；
每个电力流通区域中心(5)分别通过高压电力流通路径(7)与相应的高压电力流通调配中心(10)相连，构成相应中低压电力区域网络(6)与高压电力互联子网络的互联电力流通路径；
发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)、电力流通区域中心(5)、中低压电力区域网络(6)、终端接入及电力管控装置(9)、高压电力流通调配中心(10)、虚拟流通调配交易中心(11)分别通过信息互联网的信息链路(12)与信息互联网INTERNET相连，形成整体能源互联网；其中：
发电供电系统终端(1)包括：传统发电供电系统、可再生能源发电供电系统、分布式发电供电系统以及其他所有形式的发电供电系统；
储能系统终端(2)包括：化学、物理、机械以及其他所有形式的蓄电供电储能系统；
用电系统终端(3)包括：所有消纳电力的装置与系统；
一体化系统终端(13)是兼备发电、蓄电供电、用电以及虚拟电力贸易中的至少两项功能角色的业主系统；
虚拟电力贸易终端(4)是承担计划供电和用电的变更所产生的用电量和供电量变化量交易的终端，是动态产生的虚拟终端；
电力流通区域中心(5)是具有中低压变电及本区域输配电调控设施，负责电力流通调控和交易的网络节点，同时负责本区域与其他相连区域的电力流通和交易并具有相应管控系统；
中低压电力区域网络(6)是不需要通过高压电力流通路径(7)，经中低压电力流通路径(8)就可以直接实现电力交易和调控的由发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、虚拟电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)与电力流通区域中心(5)共同组成的区域电力流通网络即终端电力互联子网络；
终端接入及电力管控装置(9)是每个终端接入和连通中低压电力流通路径(8)的端口管控装置；
高压电力流通调配中心(10)是具有高压输变电及本区域电力调控设施，可以由多个高压电力流通调配中心(10)相连构成高压电力流通子网络，并且由高压电力流通调配中心(10)连接相应电力流通区域中心(5)负责将多个连通的中低压电力区域网络(6)之间的电力进行流通和交易调控及设有相应管控系统；
虚拟流通调配交易中心(11)是电力商务电子运营商搭建的网络能源交易平台；
信息互联网的信息链路(12)是分别由网线、光纤、网线通信链路以及电力线通信通道组成；
其特征是：
中低压电力区域网络(6)是发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)中任意类别的单独终端、由其中多个不同终端组成的微电网以及多个终端组成的多用户电力系统的至少一个，并与电力流通区域中心(5)共同组成；
整体能源互联网至少应该分别具有各两个以上的发电供电系统终端(1)、用电系统终端(3)、电力流通区域中心(5)以及相应的终端接入及电力管控装置(9)和高压电力流通调配中心(10)及相应的高压电力流通路径(7)、中低压电力流通路径(8)和信息链路(12)；
发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)必须通过终端接入及电力管控装置(9)受控并网并实施电力流通和交易；
发电供电系统终端(1)、储能系统终端(2)、用电系统终端(3)、电力贸易终端(4)、一体化系统终端(13)以及电力流通区域中心(5)需要在本身所在区域的中低压电力区域网络(6)即终端电力互联子网络内进行电力流通及电力交易，并且通过电力流通区域中心(5)利用高压电力互联网络及高压电力流通路径实现中低压电力区域网络(6)不同终端与其他中低压电力区域网络(6)中的相应终端进行的虚拟电力流通和交易；
多个中低压电力区域网络(6)之间的电力流通和交易由相应的电力流通区域中心(5)通过高压电力流通路径(7)和高压电力流通调配中心(10)交互实现；
整体能源互联网预先制定网络运行的技术准则和交易规约，所述的所有并网及电力流通与交易均严格按照事先约定的技术标准和交易规约进行操作；
构成整体能源互联网的所有成员可以通过信息互联网INTERNET利用虚拟流通调配交易中心(11)搭建的网络能源交易平台按共同约定的规约进行更自由、更平等、更开放的交易活动。
2.根据权利要求1一种能源互联网的构成及体系架构，所述终端接入及电力管控装置(9)，其特征是：至少具备并网及交易规约的识别与执行、电力转换、电压等级调节、电力质量掌控、电能计量、受控投切、电力输入输出及安全保护端口以及信息互联网路由器功能模块；并且根据单相交流电、三相交流电、直流电以及不同电压等级和频率分别构成相应专用类型的终端接入及电力管控装置(9)。
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