CN107465209A - 基于能源路由器的新型配电网系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于能源路由器的新型配电网系统，该系统包括电力网、热力网、燃气网、配电变、户用型能源路由器、核心型能源路由器、分布式光伏、分布式风电、集中式光伏、集中式风电和负荷；户用型能源路由器方便了用户侧分布式电源的就地接入，实现了“即插即用”；核心型能量路由器作为该系统的控制主体，不仅负责集中式新能源的接入，还可根据需求实时调控该系统各个户用型能源路由器、热力网和燃气网，实现该系统的并网和孤岛运行。同时，该配电网结构将电力网、热力网、燃气网三网融合，以电为主体，互为补充，大幅提高了能源利用的多样性、经济性、控制的灵活性和系统运行的稳定性，实现了清洁能源接纳、节能减排的作用。

Description

基于能源路由器的新型配电网系统及方法
技术领域
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种基于能源路由器的新型配电网系统。
背景技术
随着化石能源的短缺、电力需求的持续增长以及电力市场的开放性正驱动电网朝着高效、灵活、智能和可持续发展，以适应未来的技术需求。可持续性是未来电网的基础特征，其本质表现为分布式电源尤其是可再生能源的规模化接入与应用。但是分布式电源的大量接入将对配电网造成广泛的影响，主要表现在：继电保护策略的复杂度加大影响网络的供电可靠性、电能质量问题突出、不利于电能供给侧和需求侧管理以及经济性差等。目前，虽然微电网技术的不断成熟为分布式电源接入提供了解决方案，但无法普及应用，原因有两点：一是储能技术仍有瓶颈，成本较高、无法大规模储存电力，二是分布式电源接入系统不够便捷，控制较为复杂。
近些年，得利于电力电子技术的快速发展，能源路由器应运而生。其具备很多优点：一是能够实现电压变换和能量双向流动，在配网中可以替代箱变；二是能够提供多样化的电能标准化接口，实现多种交、直流装置“即插即用”式接入，方便配电用户使用；三是具有良好的动态特性，可实现潮流多向流动的继电保护功能和短路故障隔离；能够实现对各个用户及分布式电源的数据采集，便于电能供给侧和需求侧管理。因此，在配电网中广泛应用能源路由器是未来的发展方向。
发明内容
发明目的：
为了解决能源路由器在配电网中的应用方式，本发明提供了一种基于能源路由器的新型配电网系统。
技术方案：
本发明是通过以下技术方案实施的：
一种基于能源路由器的新型配电网系统，其特征在于：该系统包括电力网（1）、热力网（6）、燃气网（17）、配电变（2）、户用型能源路由器（3、7、10）、核心型能源路由器（14）、分布式光伏（4、11）、分布式风电（8、13）、集中式光伏（15）、集中式风电（16）和负荷（5、9、12）；
电力网（1）通过配电变（2）与户用型能源路由器和核心路由器（14）相连，其中，户用型能源路由器为用户提供多种接口，分别与分布式光伏、分布式风电和交、直流负荷接口相连。
户用型能源路由器分为户用型能源路由器A（3）、户用型能源路由器B（7）和户用型能源路由器C（10）；分布式光伏分为分布式光伏A（4）和分布式光伏B（11）；分布式风电包括分布式风电A（8）和分布式风电B（13）；负荷分为负荷A（5）、负荷B（9）和负荷C（12）；
电力网（1）通过配电变（2）与户用型能源路由器A（3）、户用型能源路由器B（7）、户用型能源路由器C（10）以及核心路由器（14）相连，其中，户用型能源路由器A（3）连接分布式光伏分为分布式光伏A（4）和负荷A（5），户用型能源路由器B（7）连接分布式风电A（8）和负荷B（9），户用型能源路由器C（10）连接分布式光伏B（11）、分布式风电B（13）和负荷C（12）；方便用户“即插即用”。
核心型能源路由器（14）是系统的核心控制主体，核心型能源路由器（14）与集中式光伏（15）、集中式风电（16）和燃气网（17）冷热电三联产中的供电相连；不仅负责集中式新能源的接入，还可根据需求实时调控该系统各个户用型能源路由器、热力网和燃气网，使系统能量平衡，从而实现该系统的并网和孤岛运行。
热力网（6）与负荷A（5）、负荷B（9）和负荷C（12）相连；为供热负荷提供热能，可根据需求与电力网中的电负荷（空调或电暖气等）切换为用户供给热能。
燃气网（17）利用冷热电三联产，与冷热负荷即负荷A（5）、负荷B（9）、负荷C（12）相连，同时燃气网（17）与核心型能源路由器（14）相连，为供热负荷提供热能的同时，还可以为电力网补充电能，同时也作为该配电网孤岛运行时的主电源。
利用上述的基于能源路由器的新型配电网系统所实施的基于能源路由器的新型配电方法，其特征在于：该方法中：当该配电网并网运行时，如果清洁能源分布式光伏、分布式风电、集中式光伏（15）、集中式风电（16）充足，该配电网优先使用电能，即利用电负荷空调（5）、电储热（9）、电磁炉（12）给冷负荷（18）、热负荷（19）、燃气负荷（20）供热和供气，实现“自发自用，余电上网”。
如果清洁能源不足且电力网非用电高峰时，实行“经济运行”，即根据实时的电价、煤价和天然气价格选择是用电力网（1）、热力网（6）还是燃气网（17）；如果清洁能源不足且电力网用电高峰时，热力网（6）优先为冷负荷（18）和热负荷（19）供热，燃气网（17）利用冷热电三联产优先给配电网供电，且余量上网缓解电力网（1）用电紧张。
当大电网检修或故障时，该配电网由核心型能源路由器（14）作为主控形成孤岛运行，执行主从V-f控制策略。
燃气网（17）作为主电源支撑配电网母线电压和频率，其余户用型能源路由器（3、7、10）以及分布式电源（4、8、11、13）作为从微源共同为配电网供电，而此时热力网（6）根据负荷情况作为补充。
优点和效果：
本发明提供了一种基于能源路由器的新型配电网系统，其优点和效果包括：
1)使用户型能源路由器替代了箱变，方便了用户侧分布式电源的就地接入，实现了“即插即用”。集中式分布式电源接入核心型能量路由器，便于需求侧和用户侧统一管控；
2)该配电网使三网（电力网、热力网、燃气网）融合，同时给配电网供能，实现系统经济、节能和稳定运行。其中电力网是核心网络，配电网系统的主控由核心型能量路由器执行；
3)燃气网实行冷热电三联产，在给燃气负荷、热负荷和冷负荷供能的同时，还作为配电网的备用电源。当大电网故障或检修时，配电网可形成孤岛运行，由燃气网供电，增加系统稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明一个具体实施例示意图。
附图标记说明：
1、电力网，2、配电变，3、户用型能源路由器A，4、分布式光伏A，5、负荷A，6、热力网，7、户用型能源路由器B，8、分布式风电A，9、负荷B，10、户用型能源路由器C，11、分布式光伏B，12、分布式风电B，13、负荷C，14、核心能源路由器，15、集中式光伏，16、集中式风电，17、燃气网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体说明：
本发明提供一种基于能源路由器的新型配电网系统，其特征在于：该系统包括电力网（1）、热力网（6）、燃气网（17）、配电变（2）、户用型能源路由器（3、7、10）、核心型能源路由器（14）、分布式光伏（4、11）、分布式风电（8、13）、集中式光伏（15）、集中式风电（16）和负荷（5、9、12）；
电力网（1）通过配电变（2）与户用型能源路由器和核心路由器（14）相连，其中，户用型能源路由器为用户提供多种接口，分别与分布式光伏、分布式风电和交、直流负荷接口相连。
户用型能源路由器分为户用型能源路由器A（3）、户用型能源路由器B（7）和户用型能源路由器C（10）；分布式光伏分为分布式光伏A（4）和分布式光伏B（11）；分布式风电包括分布式风电A（8）和分布式风电B（13）；负荷分为负荷A（5）、负荷B（9）和负荷C（12）；
电力网（1）通过配电变（2）与户用型能源路由器A（3）、户用型能源路由器B（7）、户用型能源路由器C（10）以及核心路由器（14）相连，其中，户用型能源路由器A（3）连接分布式光伏分为分布式光伏A（4）和负荷A（5），户用型能源路由器B（7）连接分布式风电A（8）和负荷B（9），户用型能源路由器C（10）连接分布式光伏B（11）、分布式风电B（13）和负荷C（12）；方便用户“即插即用”。
核心型能源路由器（14）是系统的核心控制主体，核心型能源路由器（14）与集中式光伏（15）、集中式风电（16）和燃气网（17）冷热电三联产中的供电相连；不仅负责集中式新能源的接入，还可根据需求实时调控该系统各个户用型能源路由器、热力网和燃气网，使系统能量平衡，从而实现该系统的并网和孤岛运行。
热力网（6）与负荷A（5）、负荷B（9）和负荷C（12）相连；为供热负荷提供热能，可根据需求与电力网中的电负荷（空调或电暖气等）切换为用户供给热能。
燃气网（17）利用冷热电三联产，与冷热负荷即负荷A（5）、负荷B（9）、负荷C（12）相连，同时燃气网（17）与核心型能源路由器（14）相连，为供热负荷提供热能的同时，还可以为电力网补充电能，同时也作为该配电网孤岛运行时的主电源。
图2为本发明一个具体实施例示意图。如图2所示，当该配电网并网运行时，如果清洁能源分布式光伏（4、11）、分布式风电（8、9）、集中式光伏（15）、集中式风电（16）充足，该配电网优先使用电能，即利用电负荷空调（5）、电储热（9）、电磁炉（12）给冷负荷（18）、热负荷（19）、燃气负荷（20）供热和供气，实现“自发自用，余电上网”；如果清洁能源不足且电力网非用电高峰时，实行“经济运行”，即根据实时的电价、煤价和天然气价格选择是用电力网（1）、热力网（6）还是燃气网（17）；如果清洁能源不足且电力网用电高峰时，热力网（6）优先为冷负荷（18）和热负荷（19）供热，燃气网（17）利用冷热电三联产优先给配电网供电，且余量上网缓解电力网（1）用电紧张。当大电网检修或故障时，该配电网由核心型能源路由器（14）作为主控形成孤岛运行，执行主从V-f控制策略。其中燃气网（17）作为主电源支撑配电网母线电压和频率，其余户用型能源路由器（3、7、10）以及分布式电源（4、8、11、13）作为从微源共同为配电网供电，而此时热力网（6）根据负荷情况作为补充。
本发明提供了一种基于能源路由器的新型配电网系统，户用型能源路由器方便用户侧分布式电源就地接入，实现了“即插即用”；集中式分布式电源接入核心型能量路由器，便于需求侧和用户侧统一管控。同时将电力网、热力网、燃气网三网融合，以电为主体，互为补充，大幅提高了能源利用的经济性、控制的灵活性和系统运行的稳定性，实现了清洁能源接纳、节能减排的作用。

Claims (6)

1.一种基于能源路由器的新型配电网系统，其特征在于：该系统包括电力网（1）、热力网（6）、燃气网（17）、配电变（2）、户用型能源路由器（3、7、10）、核心型能源路由器（14）、分布式光伏（4、11）、分布式风电（8、13）、集中式光伏（15）、集中式风电（16）和负荷（5、9、12）；
电力网（1）通过配电变（2）与户用型能源路由器和核心路由器（14）相连，其中，户用型能源路由器为用户提供多种接口，分别与分布式光伏、分布式风电和交、直流负荷接口相连。
2.根据权利要求1所述的基于能源路由器的新型配电网系统，其特征在于：
户用型能源路由器分为户用型能源路由器A（3）、户用型能源路由器B（7）和户用型能源路由器C（10）；分布式光伏分为分布式光伏A（4）和分布式光伏B（11）；分布式风电包括分布式风电A（8）和分布式风电B（13）；负荷分为负荷A（5）、负荷B（9）和负荷C（12）；
电力网（1）通过配电变（2）与户用型能源路由器A（3）、户用型能源路由器B（7）、户用型能源路由器C（10）以及核心路由器（14）相连，其中，户用型能源路由器A（3）连接分布式光伏分为分布式光伏A（4）和负荷A（5），户用型能源路由器B（7）连接分布式风电A（8）和负荷B（9），户用型能源路由器C（10）连接分布式光伏B（11）、分布式风电B（13）和负荷C（12）；
核心型能源路由器（14）是系统的核心控制主体，核心型能源路由器（14）与集中式光伏（15）、集中式风电（16）和燃气网（17）冷热电三联产中的供电相连；
热力网（6）与负荷A（5）、负荷B（9）和负荷C（12）相连；
燃气网（17）利用冷热电三联产，与冷热负荷即负荷A（5）、负荷B（9）、负荷C（12）相连，同时燃气网（17）与核心型能源路由器（14）相连。
3.利用权利要求1所述的基于能源路由器的新型配电网系统所实施的基于能源路由器的新型配电方法，其特征在于：该方法中：当该配电网并网运行时，如果清洁能源分布式光伏、分布式风电、集中式光伏（15）、集中式风电（16）充足，该配电网优先使用电能，即利用电负荷空调（5）、电储热（9）、电磁炉（12）给冷负荷（18）、热负荷（19）、燃气负荷（20）供热和供气，实现“自发自用，余电上网”。
4.根据权利要求3所述的基于能源路由器的新型配电方法，其特征在于：如果清洁能源不足且电力网非用电高峰时，实行“经济运行”，即根据实时的电价、煤价和天然气价格选择是用电力网（1）、热力网（6）还是燃气网（17）；如果清洁能源不足且电力网用电高峰时，热力网（6）优先为冷负荷（18）和热负荷（19）供热，燃气网（17）利用冷热电三联产优先给配电网供电，且余量上网缓解电力网（1）用电紧张。
5.根据权利要求4所述的基于能源路由器的新型配电方法，其特征在于：当大电网检修或故障时，该配电网由核心型能源路由器（14）作为主控形成孤岛运行，执行主从V-f控制策略。
6.根据权利要求5所述的基于能源路由器的新型配电方法，其特征在于：燃气网（17）作为主电源支撑配电网母线电压和频率，其余户用型能源路由器（3、7、10）以及分布式电源（4、8、11、13）作为从微源共同为配电网供电，而此时热力网（6）根据负荷情况作为补充。
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