CN112838607A - 一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法及系统，属于电力能源技术领域。通过对多站融合综合能源站典型应用场景划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式；接着确定多站融合综合能源站的融合方式及信息融合方式；根据融合方式及信息融合方式，构建综合能源站控制架构；结合综合能源站控制架构，对多站融合综合能源站进行深度融合设计。本发明实现了调度控制融合、管理融合、智慧监控融合；本发明能够实现对提出的新型综合能源站站内的能量优化调度和管理，同时对综合能源站站外与电网优化互动提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及电力能源技术领域，并且更具体地，涉及一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法及系统。
背景技术
多站融合是利用变电站站内或站域空间，建设多种分布式能源和负荷单元。多站融合建设内容涵盖智能变电站、数据中心站、电动汽车充换电站、储能电站、分布式能源站、5G基站、北斗基站等多种元素，涉及内容和专业较为复杂，但多站融合并不是仅仅把这些元素简单建设在变电站区域内。多站融合的目的是提升整体效益，因此要进行整体建筑结构、供配电优化设计，降低综合能源站的建设成本，同时注重精准投入和精益管理，需要因地制宜优化配置，实现提升服务质量和经济社会效益的目标。
目前，国内对于多站融合技术研究主要集中于多站融合系统规划评估、系统集成、数据支撑服务和能量调度等方面，其中系统规划评估主要是储能电站、数据中心站、电动汽车充电站、5G基站、北斗基站的联合规划，包括选点布局系统和站内优化配置；系统集成主要包括交直流配电系统优化设计和二次监控系统集成方面，主要通过加装采集监测装置实现多站信息融合，对于原有二次系统没有调整；能量调控方面主要侧重于储能电站参与电网调峰、调频的优化调控。实际工程方面，基于多站融合的综合能源站建设模式和标准大都是在变电站区域建设其他单元，各个单元相对独立仅仅是在变电站范围内进行，没有涉及二次系统信息和控制融合，只涉及多站一次能源融合，对于综合能源站二次系统融合与控制并没有涉及。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法，包括：
通过对多站融合综合能源站典型应用场景划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式；
根据功能定位和应用模式，确定多站融合综合能源站的融合方式及信息融合方式；
根据融合方式及信息融合方式，构建综合能源站控制架构；
以综合能源站控制架构，对多站融合综合能源站进行深度融合。
可选的，典型应用场景，包含下述中的至少一种：多站融合终端级综合能源站、多站融合园区级综合能源站、多站融合枢纽级综合能源站和多站融合新能源消纳综合能源站。
可选的，多站融合终端级综合能源站的定位和应用模式包括：
通过建设小型储能电站根据主变功率曲线进行削峰填谷，和在变电站范围内建设小规模的数据中心站或数据机柜，承接用户或通信公司的业务；
所述多站融合园区级综合能源站的定位和应用模式包括：
在变电站所在的园区内构建综合能源系统与变电站联合运行，和在变电站所在的园区内构建储能电站和电动汽车充电站，与变电站和用户用能情况进行联合优化运行；
所述多站融合枢纽级综合能源站的定位和应用模式为：
构建区域能源调控与信息服务中心，应用虚拟电厂和能源集群调控参与电网优化运行及调频调峰；
所述多站融合新能源消纳综合能源站的定位和应用模式包括:
通过储能平抑分布式能源站的出力波动。
可选的，融合方式包含下述中的至少一种：实体隔离、耦合共用和融合共享。
可选的，信息融合方式根据建设模式选择，实体隔离、耦合共用或融合共享中的一种进行搭配，确定信息融合方式。
本发明还提出了一种用于多站融合综合能源站的深度融合系统，包括：
功能定位模块，根典型应用场景对多站融合综合能源站进行划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式；
融合分析模块，根据功能定位和应用模式，确定多站融合综合能源站的融合方式及信息融合方式；
搭建架构模块，根据融合方式及信息融合方式，构建综合能源站控制架构；
融合设计模块，以综合能源站控制架构，对多站融合综合能源站进行深度融合。
可选的，功能定位模块的典型应用场景，包含下述中的至少一种：多站融合终端级综合能源站、多站融合园区级综合能源站、多站融合枢纽级综合能源站和多站融合新能源消纳综合能源站。
可选的，多站融合终端级综合能源站的定位和应用模式包括：
通过建设小型储能电站根据主变功率曲线进行削峰填谷，和在变电站范围内建设小规模的数据中心站或数据机柜，承接用户或通信公司的业务；
所述多站融合园区级综合能源站的定位和应用模式包括：
在变电站所在的园区内构建综合能源系统与变电站联合运行，和在变电站所在的园区内构建储能电站和电动汽车充电站，与变电站和用户用能情况进行联合优化运行；
所述多站融合枢纽级综合能源站的定位和应用模式为：
构建区域能源调控与信息服务中心，应用虚拟电厂和能源集群调控参与电网优化运行及调频调峰；
所述多站融合新能源消纳综合能源站的定位和应用模式包括:
通过储能平抑分布式能源站的出力波动。
可选的，搭建架构模块的融合方式包含下述中的至少一种：实体隔离、耦合共用和融合共享。
可选的，搭建架构模块的信息融合方式根据建设模式选择，实体隔离、耦合共用或融合共享中的一种进行搭配，确定信息融合方式。
本发明提出的多站融合综合能源站分为终端级站、园区级站、枢纽级站和新能源站，并提出了实体隔离、耦合共用、融合共享等融合方式，实现多站融合综合能源站二次系统差异化设计；本发明可以实现调度控制融合、管理融合、智慧监控融合；本发明能够有效实现对提出的新型综合能源站站内的能量优化调度和管理，同时对综合能源站站外与电网优化互动提供支撑。
附图说明
图1为本发明一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法流程图；
图2为本发明一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法
图3为本发明一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法
图4为本发明一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法
图5为本发明一种用于多站融合综合能源站的深度融合系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法，如图1所示，包括：
根典型的应用场景对多站融合综合能源站进行划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式；
确定多站融合综合能源站的融合方式及信息融合方式；
根据融合方式及信息融合方式，构建综合能源站控制架构；
以综合能源站控制架构，对多站融合综合能源站进行深度融合。
其中，典型的应用场景，包括：多站融合终端级综合能源站、多站融合园区级综合能源站、多站融合枢纽级综合能源站和多站融合新能源消纳综合能源站。
多站融合终端级综合能源站的定位和应用模式包括：
站址所在变电站属于末端终端站，通过建设小型储能电站根据主变功率曲线进行削峰填谷，和在变电站范围内建设小规模的数据中心站或数据机柜，承接用户或通信公司的业务；
所述多站融合园区级综合能源站的定位和应用模式包括：
站址所在变电站处于工业园区，在变电站所在的园区内构建综合能源系统与变电站联合运行，和在变电站所在的园区内构建储能电站和电动汽车充电站，与变电站和用户用能情况进行联合优化运行；
所述多站融合枢纽级综合能源站的定位和应用模式为：
站址所在变电站属于枢纽型变电站，构建区域能源调控与信息服务中心，应用虚拟电厂和能源集群调控参与电网优化运行及调频调峰；
所述多站融合新能源消纳综合能源站的定位和应用模式包括:
站址所在变电站有大容量能源站或高比例分布式能源站，通过储能平抑分布式能源站的出力波动。
融合方式包括：实体隔离、耦合共用和融合共享。
信息融合方式根据建设模式选择，实体隔离、耦合共用或融合共享中的一种进行搭配，确定信息融合方式。
下面结合实施例对本发明进行进一步说明：
本发明主要是确定综合能源站的一、二次融合方式和控制架构，实现多站融合综合能源站高度融合，提升多站融合的综合能源站协调控制与优化管理水平。
首先确定多站融合综合能源站类型和功能定位，进而选择合理的融合方式，最后进行多站融合综合能源站控制架构设计，具体包括：
确定多站融合综合能源站的融合方式；
根据典型应用场景对综合能源站进行划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式，其中，综合能源站站址是在运变电站的，可根据变电站电压等级、场站空间、供电区域需求确定功能和应用模式，站址是新建变电站，可根据变压器电压等级、供电区域综合需求确定功能和应用模式；
根据综合能源站的应用场景，可以分为多站融合终端级综合能源(终端级)站(A)、多站融合园区级综合能源(园区级)站(B)、多站融合枢纽级综合能源(枢纽级)站(C)、多站融合新能源消纳综合能源(新能源级)站(D)。
其中，终端级综合能源站(A)的主要功能定位与应用模式有两种：一种是通过建设小型储能电站根据主变功率曲线进行削峰填谷，达到延缓变压器过载、提高变压器运行效率的目的；另一种是在变电站范围内建设小规模的数据中心站或数据机柜来承接用户或通信公司的业务，降低企业和用户的投资成本，同时为电力公司增加机柜租赁和售电收益，目前的典型建设模式：变电站+小型储能电站+小型数据中心站、变电站+小型数据中心站、变电站+小型储能电站等；
园区级综合能源站(B)主要功能定位与应用模式有两种：一种是在变电站所在的园区内构建综合能源系统与变电站联合运行，实现园区多种能源优化调控与经济运行，另一种是在变电站所在的园区内构建储能电站、电动汽车充电站与变电站、用户用能情况进行联合优化运行，降低园区用户用能成本，提升园区用能经济性。目前的典型建设模式：变电站+储能电站、变电站+冷热电三联供+分布式能源站、变电站+储能电站、变电站+电动汽车充电站等；
枢纽级综合能源站(C)的主要功能定位与应用模式：构建区域能源调控与信息服务中心，应用虚拟电厂、能源集群调控等技术广泛参与电网优化运行、调频调峰，实现区域能源优化调控，支撑电网安全稳定运行，开展综合能源服务为用户提供电力、充电、数据中心等能源和信息服务支撑。目前的典型建设模式：变电站+储能电站+数据中心站+电动汽车充电站+5G通信基站等、变电站+数据中心站+储能电站；
新能源场站(D)的主要功能定位是通过储能平抑分布式能源站出力波动，提升电网接纳分布式电源能力。目前主要功能定位与应用模式：通过储能平抑分布式能源站出力波动，提升电网接纳分布式电源能力。目前的典型建设模式：变电站+储能电站、变电站+燃气发电站；
确定多站融合综合能源站的融合方式，多站融合综合能源站融合方式分为实体隔离(a)、耦合共用(b)、融合共享(c)，一般情况下在运变电站改建多站融合综合能源站采用a、b融合方式；
其中，a指的是各个单元独立建设和运行管控，不涉及一、二次融合，b指的是可以进行一次融合，二次系统融合可以耦合方式(支持调控，但监控系统独立)，比如储能电站+站用电等，c指的是各个单元一、二次系统融合(监控系统一体化设计，支持调控)，可以实现能量流、信息流、数据流“三流合一”，其中，b和c方式一般采用微能网技术实现能量融合；
确定多站融合综合能源站的信息融合方式，建设模式A推荐采用b融合方式，建设模式B推荐采用a或c融合方式，建设模式C推荐采用c融合方式，建设模式D推荐采用c融合方式。
构建多站融合综合能源站控制系统架构设计方法；
b方式是微能网能量管理系统独立建设，通过微能网实现站内能源资源集中管理与优化控制，微能网采用三层架构设计(从下至上：就地控制层、集中控制层、能量优化层)，微能网能量管理系统须接受上级配电网调度系统直接调控与管理，如图1所示。
图1所示为多站融合综合能源站采用耦合共用融合方式的调控架构设计方案，采用微能网实现多站融合综合能源站的能量融合，微能网的能量管理系统①和监控系统与智能变电站监控系统相对独立，分布式能源站、储能电站、数据中心站、电动汽车充电站、可控负荷等单元监测、运行、保护和调控均由微能网中央控制器和能量管理系统进行调控管理，且微能网能量管理系统须接受上级配电网调度自动化系统②的优化调度指令，微能网能量管理系统对微能网内部的设备进行优化控制和管理；
c方式是在智能变电站三层两网架构的基础上，融入综合能源站的监测、运行、保护、调控系统，实现调度控制融合、管理融合、智慧监控融合，综合能源站控制架构如图2所示。
图2所示为多站融合综合能源站采用融合共享方式二次系统融合架构设计方案，在智能变电站二次架构的基础上，把微能网中央控制器和微能网能量管理系统分别构建在智能变电站安全I区内，作为智能变电站的一个间隔，微能网内分布式能源站、储能电站、数据中心站、电动汽车充电站、可控负荷等单元监测、运行、保护和调控均按照变电站内要求进行建设，但通过微能网中央控制器与电网调度数据网进行交互。在数据收发送方面，微能网中央控制器采用双发模式，一方面与调度数据网通信并接受调控指令(确定微能网可控功率范围)，一方面与II区微能网能量管理系统进行通信实现设备运行管理。
融合信息方式，包括：
调度控制融合，在变电站安全Ⅰ区中，微能网中央控制器作为一个采控单元通过Ⅰ区数据通信网关直采直控实现与调度(调控)中心的实时数据传输，并提供运行数据浏览服务。分布式能源站、储能电站、数据中心站、电动汽车充电站、可控负荷等单元监测、运行、保护等信息均发送至微能网控制器，上级调度控制指令均通过微能网控制器进行下发执行。
监视与管理融合，在变电站安全Ⅱ区中，微能网能量管理系统通过防火墙从数据服务器获取微能网数据和模型等信息，实现对微能网进行监视与运行管理，同时与调度(调控)中心和运维中心进行信息交互，提供信息查询等服务。
智慧监控系统融合，在变电站安全IV区中，通过图像、视频等信息采集通知和边缘计算终端，构建具有全面状态感知系统与分析能力的综合能源站智慧监控系统，通过正反向隔离装置向Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关发布信息，并由Ⅲ/Ⅳ区数据通信网关传输给其他主站系统，实现全站状态感知。
构建多站融合综合能源站控制架构设计；
多站融合综合能源站站内业务包括分布式能源站消纳、平抑就地出力波动、电能质量治理、黑启动等，b、c方式均通过微能网能量管理系统来实现；站外业务包括削峰填谷、统一AVC调度、系统安全稳定控制等，b、c方式均通过上级配电网调控中心进行优化；多站融合综合能源站管理业务主要是综合能源站站内的一、二次设备。
多站融合综合能源站的控制架构设计，采用分层分级控制(能量管理系统、微能网中央控制器、设备控制层、一次设备)方式，统一全站控制策略，实现新能源消纳、削峰填谷、电能质量优化、充换电、控制保护等有机融合。
图3所示为多站融合综合的能源站控制架构设计方案，采用分层分级控制方式，站内综合能源站分为能量管理系统、微能网中央控制器、设备控制层、一次设备等层级其中站内控制1(平抑波动)和2(分布式能源站就地消纳)均由微能网系统来具体实现，站外控制1、2、3(削峰填谷、统一AVC调度、系统安全稳定控制)可由调度下指令微能网来实现，同时站内控制与站外控制可以灵活互动、相辅相成。
本发明还提供了一种用于多站融合综合能源站的深度融合系统200，包括：
功能定位模块201，根典型的应用场景对多站融合综合能源站进行划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式；
融合方式模块202，确定多站融合综合能源站的融合方式及信息融合方式；
搭建架构模块203，根据融合方式及信息融合方式，构建综合能源站控制架构；
融合设计模块204，以综合能源站控制架构，对多站融合综合能源站进行深度融合。
其中，典型的应用场景，包括：多站融合终端级综合能源站、多站融合园区级综合能源站、多站融合枢纽级综合能源站和多站融合新能源消纳综合能源站。
多站融合终端级综合能源站的定位和应用模式包括：
通过建设小型储能电站根据主变功率曲线进行削峰填谷，和在变电站范围内建设小规模的数据中心站或数据机柜，承接用户或通信公司的业务；
所述多站融合园区级综合能源站的定位和应用模式包括：
在变电站所在的园区内构建综合能源系统与变电站联合运行，和在变电站所在的园区内构建储能电站和电动汽车充电站，与变电站和用户用能情况进行联合优化运行；
所述多站融合枢纽级综合能源站的定位和应用模式为：
构建区域能源调控与信息服务中心，应用虚拟电厂和能源集群调控参与电网优化运行及调频调峰；
所述多站融合新能源消纳综合能源站的定位和应用模式包括:
通过储能平抑分布式能源站的出力波动。
融合方式包括：实体隔离、耦合共用和融合共享。
信息融合方式根据建设模式选择，实体隔离、耦合共用或融合共享中的一种进行搭配，确定信息融合方式。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法，所述方法包括：
通过对多站融合综合能源站典型应用场景划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式；
根据功能定位和应用模式，确定多站融合综合能源站的融合方式及信息融合方式；
根据融合方式及信息融合方式，构建综合能源站控制架构；
以综合能源站控制架构，对多站融合综合能源站进行深度融合。
2.根据权利要求1所述的方法，所述典型应用场景，包含下述中的至少一种：多站融合终端级综合能源站、多站融合园区级综合能源站、多站融合枢纽级综合能源站和多站融合新能源消纳综合能源站。
3.根据权利要求2所述的方法，所述多站融合终端级综合能源站的定位和应用模式包括：
通过建设小型储能电站根据主变功率曲线进行削峰填谷，和在变电站范围内建设小规模的数据中心站或数据机柜，承接用户或通信公司的业务；
所述多站融合园区级综合能源站的定位和应用模式包括：
在变电站所在的园区内构建综合能源系统与变电站联合运行，和在变电站所在的园区内构建储能电站和电动汽车充电站，与变电站和用户用能情况进行联合优化运行；
所述多站融合枢纽级综合能源站的定位和应用模式为：
构建区域能源调控与信息服务中心，应用虚拟电厂和能源集群调控参与电网优化运行及调频调峰；
所述多站融合新能源消纳综合能源站的定位和应用模式包括:
通过储能平抑分布式能源站的出力波动。
4.根据权利要求1所述的方法，所述融合方式，包含下述中的至少一种：实体隔离、耦合共用和融合共享。
5.根据权利要求1所述的方法，所述信息融合方式根据建设模式选择，实体隔离、耦合共用或融合共享中的一种进行搭配，确定信息融合方式。
6.一种用于多站融合综合能源站的深度融合系统，所述系统包括：
功能定位模块，根典型应用场景对多站融合综合能源站进行划分，确定多站融合综合能源站的功能定位和应用模式；
融合分析模块，根据功能定位和应用模式，确定多站融合综合能源站的融合方式及信息融合方式；
搭建架构模块，根据融合方式及信息融合方式，构建综合能源站控制架构；
融合设计模块，以综合能源站控制架构，对多站融合综合能源站进行深度融合。
7.根据权利要求6所述的系统，所述功能定位模块的典型应用场景，包含下述中的至少一种：多站融合终端级综合能源站、多站融合园区级综合能源站、多站融合枢纽级综合能源站和多站融合新能源消纳综合能源站。
8.根据权利要求7所述的系统，所述功能定位模块的多站融合终端级综合能源站的定位和应用模式包括：
通过建设小型储能电站根据主变功率曲线进行削峰填谷，和在变电站范围内建设小规模的数据中心站或数据机柜，承接用户或通信公司的业务；
所述多站融合园区级综合能源站的定位和应用模式包括：
在变电站所在的园区内构建综合能源系统与变电站联合运行，和在变电站所在的园区内构建储能电站和电动汽车充电站，与变电站和用户用能情况进行联合优化运行；
所述多站融合枢纽级综合能源站的定位和应用模式为：
构建区域能源调控与信息服务中心，应用虚拟电厂和能源集群调控参与电网优化运行及调频调峰；
所述多站融合新能源消纳综合能源站的定位和应用模式包括:
通过储能平抑分布式能源站的出力波动。
9.根据权利要求6所述的系统，所述搭建架构模块的融合方式包含下述中的至少一种：：实体隔离、耦合共用和融合共享。
10.根据权利要求6所述的系统，所述搭建架构模块的信息融合方式根据建设模式选择，实体隔离、耦合共用或融合共享中的一种进行搭配，确定信息融合方式。
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| CN202011633539.2A CN112838607A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种用于多站融合综合能源站的深度融合方法及系统 |
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