CN108199376A - 能源互联网系统、能源路由转换设备和能量控制方法 - Google Patents

能源互联网系统、能源路由转换设备和能量控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种能源互联网系统、能源路由转换设备和能量控制方法，涉及能源信息领域。其中，能源互联网系统的交流侧能源路由转换设备包括多个第一路由端；直流侧能源路由转换设备包括多个第二路由端，其中，每个第二路由端通过相应的直流母线与对应的第一路由端连接；多个能源设备通过相应的第一交直流转换器或第一直流转换器连接至直流母线上；其中，交流侧能源路由转换设备和直流侧能源路由转换设备采集能源设备的能量信息，基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节，从而能够实现能源互联网系统能量交换平衡运行，保证系统稳定。

Description

能源互联网系统、能源路由转换设备和能量控制方法
技术领域
本公开涉及能源信息领域，尤其涉及一种能源互联网系统、能源路由转换设备和能量控制方法。
背景技术
随着光伏、风电等新能源的分布式应用发展及光伏空调、电动汽车等的快速发展，能源的发、储、用、网(输配)均已形成电化、清洁化、智能化趋势，并推动着直流化的系统化普及。研究发电、储电、用电、电网(输配)能源的变换与调度管理技术(ET)和信息与通讯技术(IT与CT)的融合技术(EICT)称为热点，但能源不平衡问题仍然突出。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是一种能源互联网系统、能源路由转换设备和能量控制方法，能够实现能源互联网系统能量交换平衡运行。
根据本公开一方面，提出一种能源互联网系统，包括：交流侧能源路由转换设备，包括多个第一路由端；直流侧能源路由转换设备，包括多个第二路由端，其中，每个第二路由端通过相应的直流母线与对应的第一路由端连接；多个能源设备，通过相应的第一交直流转换器或第一直流转换器连接至直流母线上；其中，交流侧能源路由转换设备和直流侧能源路由转换设备采集能源设备的能量信息，基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节。
可选地，交流侧能源路由转换设备还包括交流接入端，用于接入交流配电网设备；直流侧能源路由转换设备还包括直流接入端，用于通过第二直流转换器接入直流配电网设备。
可选地，交流侧能源路由转换设备为交流侧能源路由器；直流侧能源路由转换设备为直流侧能源路由器。
可选地，交流侧能源路由转换设备包括多个第三交直流转换器；其中，每个第三交直流转换器的第一端相连接，每个第三交直流转换器的第二端作为第一路由端；直流侧能源路由转换设备包括多个第三直流转换器；其中，每个第三直流转换器的第一端相连接，每个第三直流转换器的第二端作为第二路由端。
可选地，交流侧能源路由转换设备在采集到能源设备和交流配电网设备的能量信息后，基于能量平衡约束条件，对能源设备和交流配电网设备的能量进行调节。
可选地，直流侧能源路由转换设备在采集到能源设备和直流配电网设备的能量信息后，基于能量平衡约束条件，对能源设备和直流配电网设备的能量进行调节。
可选地，能源设备至少为储能设备、用电设备和发电设备中的一个。
可选地，能源设备具有行为特征。
可选地，能量信息包括电压参数、电流参数、功率参数和电量参数。
根据本公开的另一方面，还提出一种能源路由转换设备，包括：能量采集单元，用于采集多个能源设备的能量信息；能量分配单元，用于基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节。
可选地，能量采集单元还用于采集配电网设备的能量信息；能量分配单元还用于基于能量平衡约束条件，对配电网设备和能源设备的能量进行调节。
可选地，能量采集单元还用于采集各直流母线上的能量信息；能量分配单元还用于基于能量平衡约束条件，对各直流母线上的能量进行调节。
可选地，能量信息包括电压参数、电流参数、功率参数和电量参数。
可选地，能源设备至少为储能设备、用电设备和发电设备中的一个。
可选地，能量平衡约束条件包括：发电设备、储能设备、用电设备和配电网设备的电压参数、电流参数、功率参数和电量参数分别在各自相应的阈值范围内。
可选地，能量平衡约束条件还包括：发电设备、储能设备、用电设备和配电网设备的功率之和为0；发电设备、储能设备、用电设备和配电网设备的电流之和为0。
可选地，能量平衡约束条件还包括：各直流母线的功率之和为0；各直流母线的电流之和为0。
可选地，发电设备的功率参数与发电设备的电压参数、电流参数和特性参数相关；储能设备的功率参数与储能设备的电压参数、电流参数温度参数和容量参数相关；用电设备的功率参数与用电设备的电压参数和电流参数相关；配电网设备的功率参数与配电网设备的电压参数、电流参数和功率因数参数相关。
根据本公开的另一方面，还提出一种能量控制方法，包括：采集多个能源设备的能量信息；基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节。
可选地，该方法还包括：采集配电网设备的能量信息；基于能量平衡约束条件，对配电网设备和能源设备的能量进行调节。
可选地，该方法还包括：采集各直流母线上的能量信息；基于能量平衡约束条件，对各直流母线上的能量进行调节。
根据本公开的另一方面，还提出一种能源路由转换设备，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的能量控制方法。
根据本公开的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的能量控制方法的步骤。
本公开交流侧能源路由转换设备包括多个第一路由端；直流侧能源路由转换设备包括多个第二路由端，其中，每个第二路由端通过相应的直流母线与对应的第一路由端连接；多个能源设备通过相应的交直流转换器或直流转换器连接至直流母线上；其中，交流侧能源路由转换设备和直流侧能源路由转换设备采集能源设备的能量信息，基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节，从而能够实现能源互联网系统能量交换平衡运行，保证系统稳定运行。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为本公开能源互联网系统的一个实施例的结构示意图。
图2为本公开能源互联网系统的另一个实施例的结构示意图。
图3为本公开能源互联网系统的再一个实施例的结构示意图。
图4为本公开能源互联网系统的又一个实施例的结构示意图。
图5为本公开能源互联网系统的又一个实施例的结构示意图。
图6为本公开能源路由转换设备的一个实施例的结构示意图。
图7为本公开能量控制方法的一个实施例的流程示意图。
图8为本公开能量控制方法的另一个实施例的流程示意图。
图9为本公开能量控制方法的又一个实施例的流程示意图。
图10为本公开能源路由转换设备的一个实施例的结构示意图。
图11为本公开能源路由转换设备的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
图1为本公开能源互联网系统的一个实施例的结构示意图。该能源互联网系统包括交流侧能源路由转换设备110、直流侧能源路由转换设备和多个能源设备130。
交流侧能源路由转换设备110能够实现将交流电转换为直流电，以及进行能量信息采集和信息路由的功能。直流侧能源路由转换设备120能够将一个直流电压值转换为另一个直流电压值，以及进行能量信息采集和信息路由的功能。其中，交流侧能源路由转换设备110包括多个第一路由端，直流侧能源路由转换设备120包括多个第二路由端，第一路由端数量与第二路由端数量相同，每个第二路由端通过相应的直流母线与对应的第一路由端连接。其中，在图1中仅示出两个第一路由端，两个第二路由端，即对应二维度能源互联网系统，本领域的技术人员应当理解，还可以根据实际情况设置更多维度的能源互联网系统。
能源设备130可以为储能设备、用电设备和发电设备等，能源设备130可以通过相应的第一交直流转换器或第一直流转换器连接至直流母线上，例如，如图2所示，若能源设备130为储能设备，则可以通过DC/DC转换器连接到直流母线上；若能源设备130为交流用电设备，则通过DC/AC转换器连接到直流母线上，若为厨房电器等直流用电设备，则通过DC/DC转换器连接到直流母线上，其中，若为照明等低压直流用电设备，还可以再次通过DC/DC转换器接入低压母线，保证低压直流用电的安全；若能源设备130为发电设备，如分布式风电机组，则通过AC/DC转换器连接到直流母线上，若为光伏电池组件，则通过DC/DC转换器连接至直流母线上，当然，发电设备还可以为其他清洁能源，通过相应的DC/DC转换器或AC/DC转换器连接至直流母线上。其中，各级母线电压值可以被定义为其他任何直流电压等级。
交流侧能源路由转换设备110、直流侧能源路由转换设备与多个能源设备130之间的信息交互可以通过无主通讯。
在上述实施例中，交流侧能源路由转换设备110和直流侧能源路由转换设备120采集各能源设备130的能量信息，基于能量平衡约束条件，对各个能源设备130的能量进行调节，从而实现能源互联网系统能量交换平衡运行。
在本公开的另一个实施例中，如图3所示，交流侧能源路由转换设备110还包括交流接入端，用于接入交流配电网设备140；直流侧能源路由转换设备120还包括直流接入端，用于通过第二直流转换器接入直流配电网设备150。即本公开的能源互联网系统既可以并网运行也可以离网运行。
在一个实施例中，若能源互联网系统包含交流配电网设备140，则交流侧能源路由转换设备110在采集到能源设备130和交流配电网设备140的能量信息后，基于能量平衡约束条件，对能源设备130和交流配电网设备140的能量进行调节。
在另一个实施例中，若能源互联网系统包含直流配电网设备150，则直流侧能源路由转换设备120在采集到能源设备130和直流配电网设备150的能量信息后，基于能量平衡约束条件，对能源设备130和直流配电网设备150的能量进行调节。
图4为本公开能源互联网系统的又一个实施例的结构示意图。其中，交流侧能源路由转换设备为交流侧能源路由410，直流侧能源路由转换设备为直流侧能源路由器420，能源路由器可以从能源角度，维持能源互联网系统电能供需平衡，自主路由能源传输方向，实现能量自由分配。其中，该实施例以三维能源互联网系统为例进行说明。
交流侧能源路由410的三个第一路由端分别与直流侧能源路由器420的三个第二路由端通过直流母线连接，其中，用电设备430若为直流负载，则可以通过DC/DC转换器接入到直流母线的α4节点，若为交流负载，则可以通过DC/AC转换器接入到直流母线的α3节点，其中，用电设备430具有行为特征，即能够实时采集自身的电压参数、电流参数、功率参数和电量参数等能量信息，以及运行状态参数，并对各参数进行上报，同时能够接收系统下发的指令。储能设备440可以通过DC/DC转换器连接到直流母线的α2节点，发电设备450可以通过DC/DC转换器连接到直流母线的α1节点，其中，图中直流母线的β1，β2，β3，β4，γ1，γ2，γ3以及γ4节点等也可以接入对应的能源设备，图4未示出。
交流侧能源路由410的交流接入端可以接入交流配电网设备460，直流侧能源路由器420可以通过DC/DC转换器接入直流配电网设备470。交流侧能源路由410也可以断开交流配电网，直流侧能源路由器420可断开直流配电网。即该实施例中的多维度能源互联网系统可以为交直流双环网系统，也可以为双闭环运行，也可以为交流环网或直流环网单环网运行。
在一个实施例中，交流侧能源路由410采集用电设备430、储能设备440、发电设备450和交流配电网设备460的能量信息，基于能量平衡约束条件分别对用电设备430、储能设备440、发电设备450和交流配电网设备460进行能量调节。其中，可以忽略系统的转换损耗及其他损耗，并且规定一个能量流动方向的前提下，在直流母线连接点应存在能量平衡关系，用电设备430、储能设备440、发电设备450和交流配电网设备460可根据交流侧能源路由410的自主控制需要参与自主调度响应。
能量平衡约束条件包括：用电设备430、储能设备440、发电设备450和交流配电网设备460的电压参数、电流参数、功率参数和电量参数分别在各自相应的阈值范围内，用电设备430、储能设备440、发电设备450和交流配电网设备460的功率之和为0，电流之和也为0。另外，对于三维能源互联网系统，则三个直流母线上的功率之和以及电流之和均为0。
在一个实施例中，直流侧能源路由器420采集用电设备430、储能设备440、发电设备450和直流配电网设备470的能量信息，基于能量平衡约束条件分别对用电设备430、储能设备440、发电设备450和直流配电网设备470进行能量调节，其调节方式与上一实施例相似。
在上述实施例中，通过三维能源互联网系统中各部件的连接关系，以及信息交互，解决了能源互联网系统架构下发、储、用、网的自主控制与稳定运行，以及经济调度问题。
另外，若原有维度能源互联网系统中若增加一维度的能源互联网系统，由于路由器能够及时进行能量调度，各设备能够自行响应调整用电需求，可以使得系统快速达到能量平衡，保证系统可靠安全运行，减小系统环流问题。
图5为本公开能源互联网系统的又一个实施例的结构示意图。该实施例以三维能源互联网系统为例进行说明，其中，交流侧能源路由转换设备包括三个第三交直流转换器(AC/DC)510、511和512，直流侧能源路由转换设备包括三个第三直流转换器(DC/DC)520、521和522，其中，第三交直流转换器510的第一端、第三交直流转换器511的第一端和第三交直流转换器512的第一端相连接在PC节点，第三直流转换器520、第三直流转换器521和第三直流转换器522的第一端相连接在DPC节点。其中，每一个第三交直流转换器的第二端作为第一路由端，每个第三直流转换器的第二端作为第二路由端，即第三交直流转换器510的第二端通过直流母线与第三直流转换器520的第二端连接，第三交直流转换器511的第二端通过直流母线与第三直流转换器521的第二端连接，第三交直流转换器512的第二端通过直流母线与第三直流转换器522的第二端连接。交流配电网设备460连接至PC节点，直流配电设备470连接至DPC节点，用电设备430、储能设备440和发电设备450与图4中的连接关系相一致。
在该实施例中，第三交直流转换器510、511和512以及第三直流转换器520、521和522可以自带传感器、计量元件实现各部件的运行状态及能量监测，也可以通过外部附加计量电表实现，从而实现各维度之间、以及各能源设备、配电网设备之间的能量平衡。
在一个实施例中，各转换器之间可以通过无主的通信方式。由于多维度系统的交流、直流互联的组网方式和无主调度形式决定了系统中各单维度系统间是平等、并行的架构。方便分布式系统的“即插即用”，同时，实现能量的自由分配、协同互补和一体化均衡运行。
图6为本公开能源路由转换设备的一个实施例的结构示意图。其中，能源路由转换设备可以为交流侧能源路由转换设备，也可以为直流侧能源路由转换设备，能源路由转换设备包括能量采集单元610和能量分配单元620，其中，能量采集单元610和能量分配单元620电连接，能量采集单元610可以通过计量电表、传感器实现，能量分配单元620可以通过控制器实现，其中控制器可以是PLC、集成电路、相关部件等组成的具体的硬件装置。
能量采集单元610用于采集多个能源设备的能量信息，其中，能量信息包括电压参数、电流参数、功率参数和电量参数。能量分配单元620用于基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节，从而实现设备间的能源平衡。
在一个实施例中，若能源互联网系统中包括配电网设备，则能量采集单元610还用于采集配电网设备的能量信息，能量分配单元620用于基于能量平衡约束条件，对配电网设备和能源设备的能量进行调节。
在一个实施例中，对于多维度能源互联网系统，能量采集单元610还用于采集各直流母线上的能量信息，能量分配单元620还用于基于能量平衡约束条件，对各直流母线上的能量进行调节，从而实现各维度能源互联网系统之间的能量平衡。
在一个实施例中，能量平衡约束条件包括：发电设备、储能设备、用电设备和配电网设备的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q分别在各自相应的阈值范围内。即能源互联网系统中的发电设备、储能设备、用电设备和配电网设备在自身冗余能力范围内运行，如以下公式所示:
(u,i,p,q)gene_min＜(u,i,p,q)gene＜(u,i,p,q)gene_max；
(u,i,p,q)bat_min＜(u,i,p,q)bat＜(u,i,p,q)bat_max；
(u,i,p,q)grid_min＜(u,i,p,q)grid＜(u,i,p,q)grid_max；
(u,i,p,q)load_min＜(u,i,p,q)load＜(u,i,p,q)load_max；
其中，(u,i,p,q)gene、(u,i,p,q)bat、(u,i,p,q)grid、(u,i,p,q)load分别为发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备稳定运行时的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q值，(u,i,p,q)gene_min、(u,i,p,q)bat_min、(u,i,p,q)grid_min、(u,i,p,q)load_min分别为发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q的最小值，(u,i,p,q)gene_max、(u,i,p,q)bat_max、(u,i,p,q)grid_max、(u,i,p,q)load_max分别为发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q的最大值。
发电设备的功率参数pgene＝f(f1(u,i,s),f2(u,i,s)...)，即发电设备的电压参数、电流参数和特性参数相关，其中，不同类型的新能源发电设备具有不同的特性参数，例如，光伏发电的特性参数包括光照等参数；风力发电的特性参数包括风速等参数。
储能设备的功率参数pbat＝f(u,i,T,soc,soh)，即与储能设备的电压参数、电流参数温度参数和容量参数相关，其中，储能设备例如为电池，则soc为电池的荷电状态，取值为0～1，soc＝0表示电池完全放电，soc＝1表示电池完全充满，soh为电池的健康状况，即电池最大放电容量相对额定容量的百分比，新出厂电池为100％，完全报废为0％。
用电设备的功率参数pload＝f(f1(u,i),f2(u,i)...)，即与用电设备的电压参数和电流参数相关。
配电网设备的功率参数即与配电网设备的电压参数、电流参数和功率因数参数相关。
其中，对于单维度能源互联网系统，系统能量平衡应该满足udc＝udc_ref，其中，udc为直流母线电压，udc_ref为直流母线参考电压；发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备的功率参数p之和为0，即pgrid+pgene+pbat+pload＝0；同时发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备的电流参数i之和为0，即igrid_dc+igene_dc+ibat_dc+iload_dc＝0。另外，系统能量平衡还满足udc＝ugene＝ubat，其中，ugene为发电设备电压，ubat为储能设备电压。
当系统能量发生变化时，系统中发、储、网、用各部件均可参与能量调节。能量发生变化后系统仍然保持稳定运行，即能量平衡、母线电压恒稳。
对于多维度能源互联网系统运行时，若光照突然增强，新能源发电突然增大，储能、电网、用电等各部件均超出自身允许冗余能力范围，无法消纳时多余能量时必须进行限功率运行，其中，离网时电网允许冗余能力为0。如图4、5所示，多维系统运行时，系统α出现前述情况，可将多余能量自由分配到系统β或系统γ予以消纳，多个系统之间相互协同。同样，若单维系统能量不足时，可从与母线相连的其余系统自由获取剩余能量。
各直流母线上的功率之和为0，即各维度能源互联网系统功率之和为0，需满足pdc_dg1+pdc_dg2+...+pdc_dgn＝0，其中，pdc_dgn＝fn(fn(f1(v,i,t,s),f2(v,i,t,s)...),fn(v,i,T,soc),fn(f1(v,i),f2(v,i)...))，是各维系统根据自身发电、储电、用电系统构建的能量实时函数，是多维系统之间的直接交互调度对象。同时，各直流母线的电流之和为0，即各维度能源互联网系统电流之和为0，需满足idc_dg1+idc_dg2+...+idc_dgn＝0。
由于系统所涉发电、储电、电网、用电负荷均应在自身允许冗余能力范围内运行，每一个维度内的发电设备、储能设备、用电设备和配电网设备的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q应满足以下条件：
(u,i,p,q)gene_n_min＜(u,i,p,q)gene_n＜(u,i,p,q)gene_n_max；
(u,i,p,q)bat_n_min＜(u,i,p,q)bat_n＜(u,i,p,q)bat_n_max；
(u,i,p,q)grid_n_min＜(u,i,p,q)grid_n＜(u,i,p,q)grid_n_max；
(u,i,p,q)load_n_min＜(u,i,p,q)load_n＜(u,i,p,q)load_n_max；
其中，(u,i,p,q)gene_n、(u,i,p,q)bat_n、(u,i,p,q)grid_n、(u,i,p,q)load_n分别为发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备稳定运行时在同一个维度内的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q值，(u,i,p,q)gene_n_min、(u,i,p,q)bat_n_min、(u,i,p,q)grid_n_min、(u,i,p,q)load_n_min分别为发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备在同一个维度内的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q的最小值，(u,i,p,q)gene_n_max、(u,i,p,q)bat_n_max、
(u,i,p,q)grid_n_max、(u,i,p,q)load_n_max分别为发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备在同一个维度内的电压参数u、电流参数i、功率参数p和电量参数q的最大值。
同时，系统能量平衡应该满足udc＝udc_ref，其中，udc为直流母线电压，udc_ref为直流母线参考电压；发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备在同一个维度内的功率参数p之和为0，即pgrid_n+pgene_n+pbat_n+pload_n＝0；同时发电设备、储能设备、配电网设备和用电设备在同一个维度内的电流参数i之和为0，即igrid_n_dc+igene_n_dc+ibat_n_dc+iload_n_dc＝0。另外，系统能量平衡还满足udc＝ugene_n＝ubat_n，其中，ugene_n为发电设备在某一维度内的电压，ubat为储能设备在某一维度内的电压。
多维系统正常运行时，其母线电压恒定，其中某一单维系统切入或切出不影响系统的正常运行。多维系统中各单维系统是并行的、独立的具有自主控制能力的个体，相互之间实现无主通讯，能量数据可实时参与控制调度。
在一个具体实施例中，对于单维度能源互联网系统，系统中发电、储电、电网、用电额定功率可以采用1:1:1:3的极限架构配置。具体如下：
发电设备为光伏发电，额定发电功率为5kW；储能设备额定充放电功率为5kW，容量为20kwh(可放电4小时)；电网侧额定工作功率为5kW；用电设备额定用电功率为15kW。
能源互联网系统满负荷运行时，发电设备、储电设备、电网设备均满功率输出；当光伏发电功率减小3kW时，为了保证满足约束条件，用电设备自主调节用电功率同样减小3kW，使满足能量平衡关系。而当用电设备功率减小3kW，破坏原有能量平衡时，光伏发电设备、储电设备、电网设备按照1:1:1的配置关系(发电、储电、电网各减小1kW)或特定的调节比例进行自主调节。极限调节方式为单一能源调节，例如当用电设备功率减小3kW时，仅由电网设备功率减小3kW来调节；用电设备功率一直减小直到电网出力不满足约束条件时，电网不再接受能量调节。此时系统配置光伏发电设备功率为5kW，储能设备功率为5kW，用电负载功率为10kW，相当于发电、储电、用电1:1:2的离网极限架构；同样，在光伏或负载能量发生变化时，在上述能量平衡关系下，以配置比例或特定调节方式进行调节。
系统中发、储、用、网某部件能量有发生变化时，其余各部件将按照预设的调节方式进行调节。若系统内多部件能量同时发生变化，则调节量按规则叠加即可。其中，系统离网运行时(u,i,p,q)grid＝0。
对于多维度能源互联网系统，如图4、5所示的三维度系统中，系统α、系统β、系统γ均单独正常运行，系统实时监测发现系统α能量突增10kW，经系统α内部调节至各部件均达到自身允许冗余能力上限，还有4kW无法消纳，此时将调度至系统β、系统γ进行消纳，系统β、系统γ则根据提前预设的调度方法进行能量分配，再自行调节。又如系统运行过程中系统β用电负载突然增大，经系统β内部调节至各部件均达到自身允许冗余能力上限，还无法满足用电需求，则调度系统α或(和)系统γ进行能量补充。
另外，能源互联网还可以通过管理系统设置一些特定运行模式或定制化的调度。如：系统β运行在峰值电价时，可要求光伏等发电设备盈余不给储能设备充电，而进行并网，创造收益；在谷值电价时由电网设备给储能设备充电等等。
图7为本公开能量控制方法的一个实施例的流程示意图。
在步骤710，采集多个能源设备的能量信息。其中，能量信息包括电压参数、电流参数、功率参数和电量参数。
在步骤720，基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节。能源设备为储能设备、用电设备和发电设备等，能量平衡约束条件已在上述实施例中进行了详细说明，此处不再进一步阐述。
在该实施例中，缺省配电网，即能源互联网系统离网运行，通过对能源设备能量的调度，能够实现能源互联网系统的平衡、稳定运行。
图8为本公开能量控制方法的另一个实施例的流程示意图。
在步骤810，采集配电网设备和多个能源设备的能量信息。
在步骤820，基于能量平衡约束条件，对配电网设备和能源设备的能量进行调节。
在该实施例中，增加配电网，即能源互联网系统并网运行，通过对配电网设备和能源设备能量的调度，能够实现能源互联网系统的平衡、稳定运行。
图9为本公开能量控制方法的又一个实施例的流程示意图。若能源互联网系统为多维系统，则该方法包括：
在步骤910，采集各直流母线上的能量信息。即对各维度系统的电压参数、电流参数、功率参数和电量参数进行检测。
在步骤920，基于能量平衡约束条件，对各直流母线上的能量进行调节。判断各维度系统能量流向，基于各维度能量平衡约束条件，对各维度系统能量进行综合调度。
在该实施例中，各个维度电压参数、电流参数、功率参数和电量参数都应满足能量平衡约束条件，从而实现系统能量平衡，使得系统能够稳定运行。
图10为本公开能源路由转换设备的一个实施例的结构示意图。该设备包括存储器1010和处理器1020。其中：存储器1010可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图7-9所对应实施例中的指令。处理器1020耦接至存储器1010，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器1020用于执行存储器中存储的指令。
在一个实施例中，还可以如图11所示，该设备1100包括存储器1110和处理器1120。处理器1120通过BUS总线1130耦合至存储器1110。该设备1100还可以通过存储接口1140连接至外部存储装置1150以便调用外部数据，还可以通过网络接口1160连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够实现能源互联网系统能量交换平衡运行。
在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图7-9所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (23)

1.一种能源互联网系统，包括：
交流侧能源路由转换设备，包括多个第一路由端；
直流侧能源路由转换设备，包括多个第二路由端，其中，每个第二路由端通过相应的直流母线与对应的第一路由端连接；
多个能源设备，通过相应的第一交直流转换器或第一直流转换器连接至直流母线上；
其中，所述交流侧能源路由转换设备和所述直流侧能源路由转换设备采集所述能源设备的能量信息，基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节。
2.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其中，
所述交流侧能源路由转换设备还包括交流接入端，用于接入交流配电网设备；
所述直流侧能源路由转换设备还包括直流接入端，用于通过第二直流转换器接入直流配电网设备。
3.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其中，
所述交流侧能源路由转换设备为交流侧能源路由器；
所述直流侧能源路由转换设备为直流侧能源路由器。
4.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其中，
所述交流侧能源路由转换设备包括多个第三交直流转换器；
其中，每个第三交直流转换器的第一端相连接，每个第三交直流转换器的第二端作为第一路由端；
所述直流侧能源路由转换设备包括多个第三直流转换器；
其中，每个第三直流转换器的第一端相连接，每个第三直流转换器的第二端作为第二路由端。
5.根据权利要求2所述的能源互联网系统，其中，
所述交流侧能源路由转换设备在采集到所述能源设备和所述交流配电网设备的能量信息后，基于能量平衡约束条件，对所述能源设备和所述交流配电网设备的能量进行调节。
6.根据权利要求2所述的能源互联网系统，其中，
所述直流侧能源路由转换设备在采集到所述能源设备和所述直流配电网设备的能量信息后，基于能量平衡约束条件，对所述能源设备和所述直流配电网设备的能量进行调节。
7.根据权利要求1-6任一所述的能源互联网系统，其中，
所述能源设备至少为储能设备、用电设备和发电设备中的一个。
8.根据权利要求7所述的能源互联网系统，其中，
所述能源设备具有行为特征。
9.根据权利要求1-6任一所述的能源互联网系统，其中，
所述能量信息包括电压参数、电流参数、功率参数和电量参数。
10.一种能源路由转换设备，包括：
能量采集单元，用于采集多个能源设备的能量信息；
能量分配单元，用于基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节。
11.根据权利要求10所述的能源路由转换设备，其中，
所述能量采集单元还用于采集配电网设备的能量信息；
所述能量分配单元还用于基于能量平衡约束条件，对所述配电网设备和所述能源设备的能量进行调节。
12.根据权利要求11所述的能源路由转换设备，其中，
所述能量采集单元还用于采集各直流母线上的能量信息；
所述能量分配单元还用于基于能量平衡约束条件，对所述各直流母线上的能量进行调节。
13.根据权利要求12所述的能源路由转换设备，其中，
所述能量信息包括电压参数、电流参数、功率参数和电量参数。
14.根据权利要求13所述的能源路由转换设备，其中，
所述能源设备至少为储能设备、用电设备和发电设备中的一个。
15.根据权利要求14所述的能源路由转换设备，其中，所述能量平衡约束条件包括：
所述发电设备、所述储能设备、所述用电设备和所述配电网设备的电压参数、电流参数、功率参数和电量参数分别在各自相应的阈值范围内。
16.根据权利要求15所述的能源路由转换设备，其中，所述能量平衡约束条件还包括：
所述发电设备、所述储能设备、所述用电设备和所述配电网设备的功率之和为0；
所述发电设备、所述储能设备、所述用电设备和所述配电网设备的电流之和为0。
17.根据权利要求15或16所述的能源路由转换设备，其中，所述能量平衡约束条件还包括：
各直流母线的功率之和为0；
各直流母线的电流之和为0。
18.根据权利要求14所述的能源路由转换设备，其中，
所述发电设备的功率参数与所述发电设备的电压参数、电流参数和特性参数相关；
所述储能设备的功率参数与所述储能设备的电压参数、电流参数温度参数和容量参数相关；
所述用电设备的功率参数与所述用电设备的电压参数和电流参数相关；
所述配电网设备的功率参数与所述配电网设备的电压参数、电流参数和功率因数参数相关。
19.一种能量控制方法，包括：
采集多个能源设备的能量信息；
基于能量平衡约束条件，对各个能源设备的能量进行调节。
20.根据权利要求19所述的能量控制方法，还包括：
采集配电网设备的能量信息；
基于能量平衡约束条件，对所述配电网设备和所述能源设备的能量进行调节。
21.根据权利要求19或20所述的能量控制方法，还包括：
采集各直流母线上的能量信息；
基于能量平衡约束条件，对所述各直流母线上的能量进行调节。
22.一种能源路由转换设备，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求19-21任一所述的能量控制方法。
23.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求19-21任一所述的能量控制方法的步骤。
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