CN117595366A - 一种园区综合能源调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种园区综合能源调控系统，涉及园区能源调控技术领域，包括：能源生产模块，用于接入太阳能、地热能和风能，并利用区域内光电转换、光热转换、风电转换和地热能转换，获取多种可再生能源并进行多种储能形式能量调节；电能模块，用于增配电网系统和将所述能源生产系统接入电网系统，为当前区域提供电能、制冷和热能。本发明优化能源供给运行策略，为用户提供智能调控策略，而且以电能为中心，通过能量控制、能效优化，实现了园区内不同类型、不同品质的能源高质量供应和对能源供需的高效率利用，实现多种可再生能源互补利用和优化匹配，提高了能源利用率，并降低了供能成本。
Description
技术领域
本发明涉及园区能源调控技术领域，具体来说，涉及一种园区综合能源调控系统。
背景技术
近年来，随着人们对能源需求量的增加，能源的供需矛盾日益突出。由于化石能源越来越紧缺，人们对能源危机和气候危机的认识也越来越清晰，全球范围内以能源结构改革和新能源高效利用为中心的综合能源系统(Integrated Energy System，IES)发展已经成为世界能源研发的必然要求。
传统的能源系统仅利用电、气、热、冷等单一能源形式，即，电、气、热、冷等各能源系统独立运行，彼此之间缺乏统一规划和有效协调，无法充分发挥各能源系统的优势，导致能源系统的整体能效低、能源利用率低、供能成本高。为了改变这一局面，人们一直在寻求一种能够使各能源系统彼此之间通过耦合互联充分发挥各能源系统的优势，从而达到优化能源系统的整体能效，提高能源利用率的目的。
检索公开号为CN113131483 A的中国发明专利，公开了一种用于园区的综合能源系统及其调控方法、电子设备和计算机可读存储介质。该综合能源系统包括：电能系统，其包括增配电网系统和新能源发电系统并连接到现有电网系统，以为园区供给电能，其中，新能源发电系统适配于园区的资源条件并利用资源条件进行发电；以及能量枢纽系统，其配置为：接收从电能系统输入的电能，根据园区的供热、制冷和供电的负荷时空特性，对电能进行包括供热、制冷和供电的各种能源形式的转换，并将转换后的能源供给至园区内的工业设施。其发明基于能量枢纽实现各种能源之间的灵活转换和有效互补，因此，优化了能源系统的整体能效，提高了能源利用率，并降低了供能成本。但仍未解决多种可再生能源互补利用以及优化匹配，提高可再生能源利用率的同时提高园区能源系统运行可靠性，以及提高经济效益和设施利用率的技术问题。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种园区综合能源调控系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种园区综合能源调控系统，包括：
能源生产模块，用于接入太阳能、地热能和风能，并利用区域内光电转换、光热转换、风电转换和地热能转换，获取多种可再生能源并进行多种储能形式能量调节；
电能模块，用于增配电网系统和将所述能源生产系统接入电网系统，为当前区域提供电能、制冷和热能，实现多种可再生能源互补利用；
预测负荷数据模块，用于获取区域内电能、制冷和热能的负荷时空特性，进行负荷数据预测；
能源调控模块，根据所述负荷数据预测，获取能源生产配比计划，将控制指令下发至协调控制模块进行执行指令；
协调控制模块，用于接入所述能源生产模块和所述电能模块获取能源转换器实时运行状态，并将接收的控制指令解析进行多种能源协调控制。
进一步的，所述能源生产模块，包括：光伏发电机组、风力发电机组、机载冷水机组、太阳能热水、太阳能空调、蓄热式电锅炉、冰蓄冷机组和地源热泵，且所述光伏发电机组、所述风力发电机组、所述机载冷水机组、所述太阳能热水、所述太阳能空调、所述蓄热式电锅炉、所述冰蓄冷机组和所述地源热泵分别与所述能源转换器电性连接。
进一步的，所述电能模块，包括：储能微网和监测模块，所述储能微网与所述能源转换器电性连接，其中，所述监测模块，包括：冷热计量表、电表、水表和温湿度传感器。
进一步的，所述能源调控模块的能源生产配比计划，包括：优化配比策略、协调控制策略和就地控制策略。
进一步的，所述优化配比策略，包括以下步骤：
预设周期内，获取冷负荷需量及设备运行情况及区域实际生产运行冷量；
标定电能模块的机组启动对电网系统带来反弹负荷，其中，反弹负荷的大小取决于机组本身的特性及空调停运时间的长短，表示为：
Lnew,kt＝Lold,kt-LDLC,kt+LPB,kt；
其中，Lnew,kt为冰蓄冷机组下一时段电力负荷曲线，Lold,kt为冰蓄冷机组当前电力负荷曲线，LDLC,kt为制定的运行控制策略，LPB,kt为冰蓄冷机组电力反弹负荷；
获取基于电力耦合的电能模块的机组运行曲线，获取运行削减量表示为：
其中，Tw为气候影响因子空调负荷波动量，Rp为人员密度空调负荷影响量，Qq为热工特性空调负荷影响量，fk(W)为空调运行负荷基线函数，Δv为空调负荷初始量。
进一步的，所述协调控制策略，包括以下步骤：
在未启动其他能源机组进行冷热能源供给时，启动地源热泵投入能源供给；
在地源热泵投运后，仍无法达到目标设定的能源供给时，将启动冰蓄冷机组供能；
在冰蓄冷机组仍无法达到供能需求时，则启动机载冷水机组，其中，包括：
当冰蓄冷机组介入供能后，按照预设需求比对地源热泵进行逐对停机；
若地源热泵、冰蓄冷机组仍不满足供需要求情况下，启动机载冷水机组，仍不满足则启动负荷预警。
进一步的，所述就地控制策略，包括以下步骤：
当处于电价低谷时，选择冰蓄冷机组蓄冰并用电源热泵和机载冷水机组供冷负荷；
处于电价平价时，选择冰蓄冷机组、机载冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷；
处于电价峰值时，并且蓄冰量为零，选择双工况机载冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷。
本发明的有益效果：
本发明园区综合能源调控系统，通过能源生产系统接入太阳能、地热能和风能，并利用区域内光电转换、光热转换、风电转换和地热能转换，获取多种可再生能源并进行多种储能形式能量调节；同时，通过增配电网系统和将所述能源生产系统接入电网系统，为当前区域提供电能、制冷和热能，实现多种可再生能源互补利用，并通过测负荷数据模块获取区域内电能、制冷和热能的负荷时空特性，进行负荷数据预测，并实现能源调控模块根据所述负荷数据预测，获取能源生产配比计划，将控制指令下发至协调控制模块获取能源转换器实时运行状态，并将接收的控制指令解析进行多种能源协调控制，实现园区综合能源调控，不仅实现对园区域内能源生产、储运、供给、协调多个环节及全生命周期进行优化运行及综合能效管理，同时优化能源供给运行策略，为用户提供智能调控策略，而且以电能为中心，通过能量控制、能效优化，实现了园区内不同类型、不同品质的能源高质量供应和对能源供需的高效率利用，实现多种可再生能源互补利用和优化匹配，提高了能源利用率，并降低了供能成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种园区综合能源调控系统的原理示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种园区综合能源调控系统。
如图1所示，根据本发明实施例的园区综合能源调控系统，包括：
能源生产模块1，用于接入太阳能、地热能和风能，并利用区域内光电转换、光热转换、风电转换和地热能转换，获取多种可再生能源并进行多种储能形式能量调节；
电能模块2，用于增配电网系统和将能源生产系统1接入电网系统，为当前区域提供电能、制冷和热能，实现多种可再生能源互补利用；
预测负荷数据模块3，用于获取区域内电能、制冷和热能的负荷时空特性，进行负荷数据预测；
能源调控模块4，根据负荷数据预测，获取能源生产配比计划，将控制指令下发至协调控制模块5进行执行指令；
协调控制模块5，用于接入能源生产模块1和电能模块2获取能源转换器实时运行状态，并将接收的控制指令解析进行多种能源协调控制。
借助于上述技术方案，通过对园区域内能源生产、储运、供给、协调多个环节及全生命周期进行优化运行及综合能效管理，同时优化能源供给运行策略，为用户提供智能调控策略，而且以电能为中心，通过能量控制、能效优化，实现了园区内不同类型、不同品质的能源高质量供应和对能源供需的高效率利用，实现多种可再生能源互补利用和优化匹配，提高了能源利用率，并降低了供能成本。
另外，能源生产模块1，包括：光伏发电机组、风力发电机组、机载冷水机组、太阳能热水、太阳能空调、蓄热式电锅炉、冰蓄冷机组和地源热泵，且光伏发电机组、风力发电机组、机载冷水机组、太阳能热水、太阳能空调、蓄热式电锅炉、冰蓄冷机组和地源热泵分别与能源转换器电性连接。
其中，电能模块2，包括：储能微网和监测模块，储能微网与能源转换器电性连接，其中，监测模块，包括：冷热计量表、电表、水表和温湿度传感器。
本技术方案，对于上述能源生产模块1和电能模块2来说，通过接入光伏发电机组、风力发电机组、机载冷水机组、太阳能热水、太阳能空调、蓄热式电锅炉、冰蓄冷机组和地源热泵以及储能微网和监测模块，可对再生能源发电的间歇性、波动性具有处理能力，以及全面的安全监控和协调控制能力，同时具有大量可再生能源接纳能力，适应分布式电源、微电网、大容量电负荷需求的接入，能够实现能源需求与生产的高度匹配，满足能源多样化需求，并达到能源接纳的冗余。
另外，具有多种冷热电供能及储能形式，满足海量能源信息深度融合，实现多种能源协调控制和综合能效管理。
另外，能源调控模块4的能源生产配比计划，包括：优化配比策略、协调控制策略和就地控制策略。
其中，优化配比策略，包括以下步骤：
预设周期内，获取冷负荷需量及设备运行情况及区域实际生产运行冷量；
标定电能模块2的机组启动对电网系统带来反弹负荷，其中，反弹负荷的大小取决于机组本身的特性及空调停运时间的长短，表示为：
Lnew,kt＝Lold,kt-LDLC,kt+LPB,kt；
其中，Lnew,kt为冰蓄冷机组下一时段电力负荷曲线，Lold,kt为冰蓄冷机组当前电力负荷曲线，LDLC,kt为制定的运行控制策略，LPB,kt为冰蓄冷机组电力反弹负荷；
获取基于电力耦合的电能模块2的机组运行曲线，获取运行削减量表示为：
其中，Tw为气候影响因子空调负荷波动量，Rp为人员密度空调负荷影响量，Qq为热工特性空调负荷影响量，fk(W)为空调运行负荷基线函数，Δv为空调负荷初始量。
其中，协调控制策略，包括以下步骤：
在未启动其他能源机组进行冷热能源供给时，启动地源热泵投入能源供给；
在地源热泵投运后，仍无法达到目标设定的能源供给时，将启动冰蓄冷机组供能；
在冰蓄冷机组仍无法达到供能需求时，则启动机载冷水机组，其中，包括：
当冰蓄冷机组介入供能后，按照预设需求比对地源热泵进行逐对停机；
若地源热泵、冰蓄冷机组仍不满足供需要求情况下，启动机载冷水机组，仍不满足则启动负荷预警。
其中，就地控制策略，包括以下步骤：
当处于电价低谷时，选择冰蓄冷机组蓄冰并用电源热泵和机载冷水机组供冷负荷；
处于电价平价时，选择冰蓄冷机组、机载冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷；
处于电价峰值时，并且蓄冰量为零，选择双工况机载冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷。
具体的，在应用时，对于上述协调控制模块5来说，能源生产模块1的出力功率是各能源机组中主机出力功率最高时进行均摊算法的值，进而获得各能源机组中主机的实时投运台数，保障在不满足1台设备投运情况下按照最小台数进行投运。
同时，能源生产配比计划的调控设备队列的数量逻辑判断可以使能源设备投运数量在保障经济最优性，同时为了防止出现能源主机设备出现短期内大频率的启动与停机现象，能源转换器以及对应能源启停设备需要按照能源生产配比计划对当前能源主机设备的工作状态与下一个周期将要下发的工作指令进行校对和判断。具体如下：
当运行设备状态相同时，需保障下发调控设备数量与当前运行设备数量保持一致，其中，包括：
若判断运行功率与调控出现不致时，可检测不一致来源，同时需要对不一致现象以能源生产配比计划为依据进行修订更正，使其保持趋势的一致性。在下一个调控周期依据运行功率进行判断决定是否执行计划任务。
另外，当消耗侧的冷热需求量较大时，需增加主机设备的开启台数，用于增大能量的供给，保障需求；当消耗侧的冷热需求量较小时，需关停部分主机设备以减少能量的供给，避免能源的浪费。
综上，借助于本发明的上述技术方案，通过能源生产系统1接入太阳能、地热能和风能，并利用区域内光电转换、光热转换、风电转换和地热能转换，获取多种可再生能源并进行多种储能形式能量调节；同时，通过增配电网系统和将能源生产系统1接入电网系统，为当前区域提供电能、制冷和热能，实现多种可再生能源互补利用，并通过测负荷数据模块3获取区域内电能、制冷和热能的负荷时空特性，进行负荷数据预测，并实现能源调控模块4根据负荷数据预测，获取能源生产配比计划，将控制指令下发至协调控制模块5获取能源转换器实时运行状态，并将接收的控制指令解析进行多种能源协调控制，实现园区综合能源调控，不仅实现对园区域内能源生产、储运、供给、协调多个环节及全生命周期进行优化运行及综合能效管理，同时优化能源供给运行策略，为用户提供智能调控策略，而且以电能为中心，通过能量控制、能效优化，实现了园区内不同类型、不同品质的能源高质量供应和对能源供需的高效率利用，实现多种可再生能源互补利用和优化匹配，提高了能源利用率，并降低了供能成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种园区综合能源调控系统，其特征在于，包括：
能源生产模块(1)，用于接入太阳能、地热能和风能，并利用区域内光电转换、光热转换、风电转换和地热能转换，获取多种可再生能源并进行多种储能形式能量调节；
电能模块(2)，用于增配电网系统和将所述能源生产系统(1)接入电网系统，为当前区域提供电能、制冷和热能，实现多种可再生能源互补利用；
预测负荷数据模块(3)，用于获取区域内电能、制冷和热能的负荷时空特性，进行负荷数据预测；
能源调控模块(4)，根据所述负荷数据预测，获取能源生产配比计划，将控制指令下发至协调控制模块(5)进行执行指令；
协调控制模块(5)，用于接入所述能源生产模块(1)和所述电能模块(2)获取能源转换器实时运行状态，并将接收的控制指令解析进行多种能源协调控制。
2.根据权利要求1所述的园区综合能源调控系统，其特征在于，所述能源生产模块(1)，包括：光伏发电机组、风力发电机组、机载冷水机组、太阳能热水、太阳能空调、蓄热式电锅炉、冰蓄冷机组和地源热泵，且所述光伏发电机组、所述风力发电机组、所述机载冷水机组、所述太阳能热水、所述太阳能空调、所述蓄热式电锅炉、所述冰蓄冷机组和所述地源热泵分别与所述能源转换器电性连接。
3.根据权利要求2所述的园区综合能源调控系统，其特征在于，所述电能模块(2)，包括：储能微网和监测模块，所述储能微网与所述能源转换器电性连接，其中，所述监测模块，包括：冷热计量表、电表、水表和温湿度传感器。
4.根据权利要求3所述的园区综合能源调控系统，其特征在于，所述能源调控模块(4)的能源生产配比计划，包括：优化配比策略、协调控制策略和就地控制策略。
5.根据权利要求4所述的园区综合能源调控系统，其特征在于，所述优化配比策略，包括以下步骤：
预设周期内，获取冷负荷需量及设备运行情况及区域实际生产运行冷量；
标定电能模块(2)的机组启动对电网系统带来反弹负荷，其中，反弹负荷的大小取决于机组本身的特性及空调停运时间的长短，表示为：
Lnew,kt＝Lold,kt-LDLC,kt+LPB,kt；
其中，Lnew,kt为冰蓄冷机组下一时段电力负荷曲线，Lold,kt为冰蓄冷机组当前电力负荷曲线，LDLC,kt为制定的运行控制策略，LPB,kt为冰蓄冷机组电力反弹负荷；
获取基于电力耦合的电能模块(2)的机组运行曲线，获取运行削减量表示为：
其中，Tw为气候影响因子空调负荷波动量，Rp为人员密度空调负荷影响量，Qq为热工特性空调负荷影响量，fk(W)为空调运行负荷基线函数，Δv为空调负荷初始量。
6.根据权利要求4所述的园区综合能源调控系统，其特征在于，所述协调控制策略，包括以下步骤：
在未启动其他能源机组进行冷热能源供给时，启动地源热泵投入能源供给；
在地源热泵投运后，仍无法达到目标设定的能源供给时，将启动冰蓄冷机组供能；
在冰蓄冷机组仍无法达到供能需求时，则启动机载冷水机组，其中，包括：
当冰蓄冷机组介入供能后，按照预设需求比对地源热泵进行逐对停机；
若地源热泵、冰蓄冷机组仍不满足供需要求情况下，启动机载冷水机组，仍不满足则启动负荷预警。
7.根据权利要求4所述的园区综合能源调控系统，其特征在于，所述就地控制策略，包括以下步骤：
当处于电价低谷时，选择冰蓄冷机组蓄冰并用电源热泵和机载冷水机组供冷负荷；
处于电价平价时，选择冰蓄冷机组、机载冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷；
处于电价峰值时，并且蓄冰量为零，选择双工况机载冷水机组、地源热泵、常规冷水机组供冷负荷。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311565224.2A CN117595366A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 一种园区综合能源调控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311565224.2A CN117595366A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 一种园区综合能源调控系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117595366A true CN117595366A (zh) | 2024-02-23 |
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Family Applications (1)
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| CN202311565224.2A Pending CN117595366A (zh) | 2023-11-22 | 2023-11-22 | 一种园区综合能源调控系统 |
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2023
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