CN112242714A - 基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统 - Google Patents

基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112242714A
CN112242714A CN202011084505.2A CN202011084505A CN112242714A CN 112242714 A CN112242714 A CN 112242714A CN 202011084505 A CN202011084505 A CN 202011084505A CN 112242714 A CN112242714 A CN 112242714A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
layer
data
information
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011084505.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王满商
梅生伟
陈永明
陈来军
侯超
魏韡
宋丽
郑天文
白珈于
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Jiangsu Electric Power Co ltd Zhenjiang Power Supply Branch
Tsinghua University
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Original Assignee
State Grid Jiangsu Electric Power Co ltd Zhenjiang Power Supply Branch
Tsinghua University
Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Jiangsu Electric Power Co ltd Zhenjiang Power Supply Branch, Tsinghua University, Sichuan Energy Internet Research Institute EIRI Tsinghua University filed Critical State Grid Jiangsu Electric Power Co ltd Zhenjiang Power Supply Branch
Priority to CN202011084505.2A priority Critical patent/CN112242714A/zh
Publication of CN112242714A publication Critical patent/CN112242714A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06312—Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315—Needs-based resource requirements planning or analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00—Systems for storing electric energy
    • H02J15/006—Systems for storing electric energy in the form of pneumatic energy, e.g. compressed air energy storage [CAES]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/003—Load forecast, e.g. methods or systems for forecasting future load demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/004—Generation forecast, e.g. methods or systems for forecasting future energy generation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/008—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks involving trading of energy or energy transmission rights
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/02—Network architectures or network communication protocols for network security for separating internal from external traffic, e.g. firewalls
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/14—Network architectures or network communication protocols for network security for detecting or protecting against malicious traffic
    • H04L63/1441—Countermeasures against malicious traffic
    • H04L63/145—Countermeasures against malicious traffic the attack involving the propagation of malware through the network, e.g. viruses, trojans or worms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0861—Generation of secret information including derivation or calculation of cryptographic keys or passwords
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/10—Power transmission or distribution systems management focussing at grid-level, e.g. load flow analysis, node profile computation, meshed network optimisation, active network management or spinning reserve management
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22—The renewable source being solar energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
    • Y04S10/123—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving renewable energy sources
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/14—Energy storage units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息‑物理耦合系统，系统包括自下而上依次电讯双向连接的物理层、接口层、信息层、和高级应用层，并在接口层、信息层、和高级应用层设置安全层；信息层对接口层上传的数据进行异构数据存储和数据预处理，同时信息层对系统进行实时状态监测、安全评估、自愈保护和能流优化，并将能源控制的调度指令传输给接口层；高级应用层对多区域能源进行协同优化调度、开展多能源市场交易、中长期规划和预测。系统具有本地自治控制能力和区域协调性能，基于压缩空气储能的清洁能源路由器充分利用太阳能、风能等清洁能源，零碳排放无污染，有助于构建低碳、清洁、环保的综合能源体系。

Description

基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统
技术领域
本发明属于新型能源技术领域，具体涉及基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统。
背景技术
能源路由器是综合能源系统的智能化枢纽节点设备，通过耦合能量流和信息流，利用通信技术、优化技术、先进计算技术等实现智能能量转换、优化调度和控制。能源路由器是信息和能源深度耦合的复杂信息物理系统，其既可作为能源单元，承担多种形式能源产生、转换、存储、分配等任务；又是信息单元，具备数据采集、信息交互、智能调控、自愈保护等功能。先进绝热压缩空气储能具备冷热电三联供能力，同时无需外部燃料补燃，可实现零碳排放，且储能效率高，使用寿命长，可作为核心设备构建清洁能源路由器。
然而，目前能源路由器的能源形式和转换方式较为单一，且缺少统一的系统架构，难以为未来信息与能量密切交互，多形式能源深度耦合的能源互联网的构建提供支撑。因此，亟需一种能够满足多种形式能源高效存储和转化的清洁能源路由器。
如何综合设计清洁能源路由器的信息-物理耦合系统架构，优化的设计流程如何体现以满足多种形式能源的高效存储和转化，是清洁能源路由器顶层设计需要考虑的重点内容。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统。
本发明的目的：充分挖掘能源梯级利用潜力，发挥多能协同互补优势，提高系统能量综合利用效率和新能源消纳率，实现综合能源系统安全、经济、高效运行。
技术方案：为实现上述目的采用的技术方案如下。
基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统，系统包括自下而上依次电讯双向连接的物理层、接口层、信息层、和高级应用层，并在接口层、信息层、和高级应用层设置安全层；所述接口层与物理层双向电讯连接，接口层实时采集并上传物理层实际运行数据，同时接口层传输信息层对物理层的控制指令；所述信息层对接口层上传的数据进行异构数据存储和数据预处理，同时信息层对系统进行实时状态监测、安全评估、自愈保护和能流优化，并将能源控制的调度指令传输给接口层；高级应用层是综合业务平台，包括系统调度交易中心和/或云平台，所述高级应用层与信息层双向电讯连接，所述高级应用层接收信息层的预处理数据，并对多区域能源进行协同优化调度、开展多能源市场交易、中长期规划和预测；所述安全层为接口层、信息层和高级应用层提供网络安全、数据安全和信息安全的保障，并对通讯质量进行实时监测。
优选的，所述物理层包括能量产生单元、能量存储单元、能量转换单元和用户单元，其中，能量生产单元包括风力发电机组、光伏发电组和光热集热器，能量存储单元包括不同温度的储热装置和压缩空气储能装置；能量转化单元包括吸收式制冷器、热泵、和电制冷器；用户单元包括电用户、热用户和冷用户。
优选的，其中，风力发电机组、光伏发电组和压缩空气储能装置的电能生成端并网成供电电网，并在系统控制下向电用户供电。
优选的，其中，所述光热集热器、供电电网驱动的热泵和压缩空气储能装置、储热装置并网形成热网，在系统控制下向热用户提供热能，同时可控的向气用户提供压缩空气。
优选的，其中，所述吸收式制冷器、压缩空气储能装置、和电制冷器并网形成冷网，在系统控制下向冷用户提供冷能，同时可控的向气用户提供压缩空气。
优选的，所述接口层包括信号采集组件、数据管理单元和能量管理单元，所述数据管理单元通过安全层的防火墙与信息层电讯连接；其中，所述信号采集组件包括内嵌的传感器和检测器以实时采集物理层的运行参数和运行状态，所述运行参数的模拟量信号通过模数转换器、信号调理器、采样装置后经通信通道传输给信息层，所述运行状态的开关量通过输入缓冲器、光电隔离器后传输给信息层；所述数据管理单元将信号采集组件的运行参数和运行状态、以及用户单元的用户数据预处理并依次经传输通道和防火墙后传输给信息层；所述能量管理单元将信息层发出的控制指令传输给物理层。
优选的，所述信息层包括异构数据存储单元、数据预处理单元、数据分析决策单元和控制指令转化系统；其中，所述异构数据存储单元接收来自接口层的数据并存储至本地存储装置和云存储装置，同时将接收的数据传输给数据预处理单元；所述数据预处理单元将将接收的数据预处理后分别传输给数据分析决策单元和高级应用层；所述数据分析决策单元通过接受的数据对系统进行状态监测和安全评估、能量优化、负荷侧管理以及系统自愈保护，对物理层能源的电、冷、热进行协调调度，同时对多能源的用户单元进行需求侧管理，并将生成的决策经控制指令转化系统转化为可执行的控制指令下达给接口层。
优选的，所述安全层包括加密技术、网络防火墙、入侵检测、信息隐藏、和病毒防护技术，避免信息系统受到扰动、故障和/或恶意攻击。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)基于所述信息-物理耦合架构的清洁能源路由器可实现信息流和能量流的融合控制，具有高自主性和智能化本地自治控制能力和区域协调性能，有助于实现分布式综合能源控制和区域能量管理。
(2)所述基于压缩空气储能的清洁能源路由器充分利用太阳能、风能等清洁能源，在能量产生和转换过程中实现零碳排放，不造成环境污染，有助于构建低碳、清洁、环保的综合能源体系。
附图说明
图1为本发明基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统构架图；
图2为基于压缩空气储能的清洁能源路由器的物理系统结构和能量转化过程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中描述采用的“自下而上”属于逻辑关系而非物理上的位置关系。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统，参见图1的系统构架图，系统包括自下而上依次电讯双向连接的物理层、接口层、信息层、和高级应用层，并在接口层、信息层、和高级应用层设置安全层，安全层对信息系统进行全面防护。根据实际系统需要每层均可进行细化。
连接关系：所述接口层与物理层双向电讯连接，接口层实时采集并上传物理层实际运行数据，同时接口层传输信息层对物理层的控制指令；所述信息层对接口层上传的数据进行异构数据存储和数据预处理，同时信息层对系统进行实时状态监测、安全评估、自愈保护和能流优化，并将能源控制的调度指令传输给接口层；高级应用层是综合业务平台，包括系统调度交易中心和/或云平台，所述高级应用层与信息层双向电讯连接，所述高级应用层接收信息层的预处理数据，并对多区域能源进行协同优化调度、开展多能源市场交易、中长期规划和预测；所述安全层为接口层、信息层和高级应用层提供网络安全、数据安全和信息安全的保障，并对通讯质量进行实时监测。
物理层
物理层包括能量产生单元、能量存储单元、能量转换单元和用户单元，参见图1和图2，相互间通过相关连接装置，如管道、管线等连接。
其中，能量生产单元包括风力发电机组(风机)、光伏发电组(光伏)和光热集热器。
能量存储单元包括不同温度的储热装置和压缩空气储能装置(也可视为能量转化单元)。
能量转化单元包括吸收式制冷器、热泵、和电制冷器。
用户单元包括电用户、热用户和冷用户。可扩展的，另一实施例中，用户单元还包括气用户。
系统利用的一次能源为太阳能和风能，风机输出端与电网相连，并将风能转化为电能。光伏经并网逆变器后接入电网，将太阳能转化为电能。光热集热器将太阳能转化为热能，并存储于高温储热装置内。热泵将电能转化为热能，吸收式制冷器和电制冷器分别将热能和电能转化为冷能。
进一步的，能量产生单元、能量存储单元、能量转换单元和用户单元构成本发明的基于压缩空气储能的清洁能源路由器。
其中，风力发电机组、光伏发电组和压缩空气储能装置的电能生成端并网成供电电网，并在系统控制下向电用户供电。
其中，所述光热集热器、供电电网驱动的热泵和压缩空气储能装置、储热装置并网形成热网，在系统控制下向热用户提供热能，同时可控的向气用户提供压缩空气。
其中，所述吸收式制冷器、压缩空气储能装置、和电制冷器并网形成冷网，在系统控制下向冷用户提供冷能，同时可控的向气用户提供压缩空气。
物理层是实现多能源灵活转换、协调互补、高效供能，满足用户多样化能源需求的基础。
接口层
接口层包括信号采集组件、数据管理单元和能量管理单元，所述数据管理单元通过安全层的防火墙与信息层电讯连接。信息网和能量网的初步耦合点和直接连接端口。
一方面通过系统内嵌的传感器等接口设备感知、测量系统内部各元件的运行参数(模拟量)和运行状态(开关量)，另一方面，接口层能够接收上层信息层对系统内部元件的控制信号并将其作用于物理层。
其中，运行参数的模拟信号包括风机和光伏的实时功率、电流、电压；新能源接入点的太阳辐射、风速，以及温度、湿度、气压等环境参数；压缩空气储能系统储气室的气压、温度等储能状态量和充放电功率；不同温度储热罐内的蓄热介质质量和温度、吸放热功率等；其它能量转换设备包括电制冷器、热泵、吸收式制冷器的输出功率、温度等，并通过无线网、光纤等通信通道将采集信息上传至信息层。
其中，采集运行状态的模拟量信号通过模数转换器、信号调理器、采样装置后向上层传递；采集的开关状态量通过输入缓冲器、光电隔离器后向上传递。
信息层
信息层包括异构数据存储单元、数据预处理单元、数据分析决策单元和控制指令转化系统。
其中，所述异构数据存储单元接收来自接口层的数据并存储至本地存储装置和云存储装置，同时将接收的数据传输给数据预处理单元。
所述数据预处理单元将将接收的数据预处理后分别传输给数据分析决策单元和高级应用层。
所述数据分析决策单元通过接受的数据对系统进行状态监测和安全评估、能量优化、负荷侧管理以及系统自愈保护，对物理层能源的电、冷、热进行协调调度，同时对多能源的用户单元进行需求侧管理，并将生成的决策经控制指令转化系统转化为可执行的控制指令下达给接口层。
需要说明的是，由于目标函数(经济指标、环境指标)不同，以及系统元件建模精度的不同，最终优化问题形式不同，具体求解方法不同，本申请不考虑具体调度模型和优化求解过程，根据实际情况采用现有模型和优化算法即可。
高级应用层
高级应用层是能源路由器参与区域综合能源系统协同优化调度、开展多能源市场交易、中长期规划等综合业务的平台。各能源路由器将数据上传至系统调度交易中心或云平台，同时各能源路由器之间进行信息交互，利用云计算、雾计算、边缘计算、大数据分析等工具实现区域综合能源系统能量管理和优化决策。其中云计算一般在调度交易中心和云平台集中进行，雾计算和边缘计算主要应用于能源枢纽、用户终端、需求响应负荷集成商等信息汇聚点对实时数据进行分析处理，借助大数据分析等工具实现用户用能行为分析、负荷预测、新能源出力预测等功能。
安全层
安全层包括加密技术、网络防火墙、入侵检测、信息隐藏、和病毒防护技术，避免信息系统受到扰动、故障和/或恶意攻击。
安全层全面防护接口层、信息层和高级应用层的网络安全、数据安全和信息安全，并对通讯质量进行实时监测。安全层是保证综合能源系统安全、高效、稳定运行的基础，避免信息系统受到扰动、故障或恶意攻击(如坏数据注入、通信延时、传输中断)时对物理系统的安全运行带来潜在风险。
综上，基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统可实现信息流和能量流的融合控制，满足本地自治控制自主性、智能化，以及区域能量协调管理要求。基于压缩空气储能的清洁能源路由器可实现多种形式能源灵活转换、协调互补，满足用户冷、热、电、气(工业用压缩空气)等多样化能源需求，而且充分考虑不同能源的蓄能和利用，在能量产生和转换过程中实现零碳排放，不造成环境污染，有助于构建低碳、清洁、环保、经济、高效的综合能源体系。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统，其特征在于：系统包括自下而上依次电讯双向连接的物理层、接口层、信息层、和高级应用层，并在接口层、信息层、和高级应用层设置安全层；
所述接口层与物理层双向电讯连接，接口层实时采集并上传物理层实际运行数据，同时接口层传输信息层对物理层的控制指令；
所述信息层对接口层上传的数据进行异构数据存储和数据预处理，同时信息层对系统进行实时状态监测、安全评估、自愈保护和能流优化，并将能源控制的调度指令传输给接口层；
高级应用层是综合业务平台，包括系统调度交易中心和/或云平台，所述高级应用层与信息层双向电讯连接，所述高级应用层接收信息层的预处理数据，并对多区域能源进行协同优化调度、开展多能源市场交易、中长期规划和预测；
所述安全层为接口层、信息层和高级应用层提供网络安全、数据安全和信息安全的保障，并对通讯质量进行实时监测。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述物理层包括能量产生单元、能量存储单元、能量转换单元和用户单元，其中，能量生产单元包括风力发电机组、光伏发电组和光热集热器，能量存储单元包括不同温度的储热装置和压缩空气储能装置；能量转化单元包括吸收式制冷器、热泵、和电制冷器；用户单元包括电用户、热用户和冷用户。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：其中，风力发电机组、光伏发电组和压缩空气储能装置的电能生成端并网成供电电网，并在系统控制下向电用户供电。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于：其中，所述光热集热器、供电电网驱动的热泵和压缩空气储能装置、储热装置并网形成热网，在系统控制下向热用户提供热能。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：其中，所述吸收式制冷器、压缩空气储能装置、和电制冷器并网形成冷网，在系统控制下向冷用户提供冷能。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述接口层包括信号采集组件、数据管理单元和能量管理单元，所述数据管理单元通过安全层的防火墙与信息层电讯连接；其中，所述信号采集组件包括内嵌的传感器和检测器以实时采集物理层的运行参数和运行状态，所述运行参数的模拟量信号通过模数转换器、信号调理器、采样装置后经通信通道传输给信息层，所述运行状态的开关量通过输入缓冲器、光电隔离器后传输给信息层；所述数据管理单元将信号采集组件的运行参数和运行状态、以及用户单元的用户数据预处理并依次经传输通道和防火墙后传输给信息层；所述能量管理单元将信息层发出的控制指令传输给物理层。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述信息层包括异构数据存储单元、数据预处理单元、数据分析决策单元和控制指令转化系统；其中，所述异构数据存储单元接收来自接口层的数据并存储至本地存储装置和云存储装置，同时将接收的数据传输给数据预处理单元；所述数据预处理单元将将接收的数据预处理后分别传输给数据分析决策单元和高级应用层；所述数据分析决策单元通过接受的数据对系统进行状态监测和安全评估、能量优化、负荷侧管理以及系统自愈保护，对物理层能源的电、冷、热进行协调调度，同时对多能源的用户单元进行需求侧管理，并将生成的决策经控制指令转化系统转化为可执行的控制指令下达给接口层。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述安全层包括加密技术、网络防火墙、入侵检测、信息隐藏、和病毒防护技术，避免信息系统受到扰动、故障和/或恶意攻击。
CN202011084505.2A 2020-10-12 2020-10-12 基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统 Pending CN112242714A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011084505.2A CN112242714A (zh) 2020-10-12 2020-10-12 基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011084505.2A CN112242714A (zh) 2020-10-12 2020-10-12 基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112242714A true CN112242714A (zh) 2021-01-19

Family

ID=74168692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011084505.2A Pending CN112242714A (zh) 2020-10-12 2020-10-12 基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112242714A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113779815A (zh) * 2021-10-20 2021-12-10 上海尼拜环保科技发展有限公司 一种绿色低碳的一体化能源回收再利用系统
CN114614479A (zh) * 2022-02-10 2022-06-10 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种基于人工智能的多能流液控压缩空气储能控制系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107528385A (zh) * 2017-06-29 2017-12-29 国网辽宁省电力有限公司 一种基于新能源消纳的源网荷协调控制方法及系统
CN107730397A (zh) * 2017-09-20 2018-02-23 国网天津市电力公司 一种保障低电压区域电能质量的能源协调方法
CN110275501A (zh) * 2019-07-25 2019-09-24 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 面向能源互联网的综合能源管控系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107528385A (zh) * 2017-06-29 2017-12-29 国网辽宁省电力有限公司 一种基于新能源消纳的源网荷协调控制方法及系统
CN107730397A (zh) * 2017-09-20 2018-02-23 国网天津市电力公司 一种保障低电压区域电能质量的能源协调方法
CN110275501A (zh) * 2019-07-25 2019-09-24 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 面向能源互联网的综合能源管控系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113779815A (zh) * 2021-10-20 2021-12-10 上海尼拜环保科技发展有限公司 一种绿色低碳的一体化能源回收再利用系统
CN113779815B (zh) * 2021-10-20 2023-04-07 上海尼拜环保科技发展有限公司 一种绿色低碳的一体化能源回收再利用系统
CN114614479A (zh) * 2022-02-10 2022-06-10 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种基于人工智能的多能流液控压缩空气储能控制系统及方法
CN114614479B (zh) * 2022-02-10 2024-04-30 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种基于人工智能的多能流液控压缩空气储能控制系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103441520B (zh) 微网分布式新能源储能系统
CN102520683B (zh) 光伏系统能源监控云平台
CN109038823A (zh) 分布式风光储一体化微电网智能控制系统
CN105471109B (zh) 面向户用风光互补电站的智能用电管理系统及其管理方法
CN102903035B (zh) 基于智能电网的节能发电调度系统及其调度方法
CN203147907U (zh) 城市集中供热联动优化控制系统
CN104283308A (zh) 微电网智能中央策略控制系统
CN102118123A (zh) 用于监测并且控制电力系统的方法和设备
CN105226826B (zh) 分布式智能用电管理方法及系统
CN110007600A (zh) 一种具有约束的多能流协调调度辅助决策系统
CN110599009A (zh) 一种能源互联网管理系统
CN112242714A (zh) 基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统
CN109345012A (zh) 基于综合评价指标的园区能源互联网运行优化方法
CN110970998A (zh) 一种基于源网荷储的多能互补智慧能源的能量管理系统
CN105226827B (zh) 一种分布式智能用电管理方法及系统
CN104485885A (zh) 一种应用于分布式光伏发电系统的一体化控制装置
CN105591469A (zh) 一种社区微网分布式控制系统
CN204244173U (zh) 一种应用于分布式光伏发电系统的一体化控制装置
CN204243785U (zh) 一种分布式光伏发电微网系统
CN206559140U (zh) 一种实时监测节电系统
CN112904749A (zh) 基于泛在物联网的综合能源信息采集与监控系统及方法
CN112600242B (zh) 一种微电网数据采集与监控平台
CN213574370U (zh) 一种综合能源转化装置
CN214407580U (zh) 一种综合能源系统运行风险监测系统
Li et al. Supply and demand oriented energy management in the internet of things

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination