CN211790788U - 能源互联网系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种能源互联网系统。能源互联网系统包括：用于连接电网的第一区域能源路由器；具有第一储能电池的第二区域能源路由器，工作时第一储能电池处于同时充放电或放电状态；并联的多个户用能源供应子系统，每个户用能源供应子系统包括：总电路母线，两端分别连接第一区域能源路由器和第二区域能源路由器，包括用于连接储能设备的第一节点和用于连接用电设备的第二节点；具有第二储能电池的户用能源路由器，设置在总电路母线上，工作时第二储能电池处于同时充放电或放电状态；冗余电路总线，两端分别连接第二区域能源路由器和第一节点，冗余电路总线包括第三节点，第三节点连接户用能源路由器。

Description

能源互联网系统

技术领域

本公开涉及能源互联网技术领域，特别涉及一种能源互联网系统。

背景技术

能源路由器作为能源互联网架构中的核心装置，主要具有能源转换和能源分配的功能。能源路由器的实现，既离不开电力电子技术的进步，还有赖于大规模储能技术的发展。

本公开发明人已知的一种能源互联网系统，当供电产生波动时，存在响应速度慢、稳定性差的技术问题。

实用新型内容

本公开实施例提供一种能源互联网系统，以解决相关技术中，当供电产生波动时系统响应速度慢、工作稳定性差的技术问题。

本公开实施例提供的能源互联网系统，包括：

用于连接电网的第一区域能源路由器；

具有第一储能电池的第二区域能源路由器，工作时第一储能电池处于同时充放电状态或者放电状态；

并联设置的多个户用能源供应子系统，每个户用能源供应子系统包括：

总电路母线，两端分别连接第一区域能源路由器和第二区域能源路由器，包括用于连接储能设备的第一节点和用于连接用电设备的第二节点；

具有第二储能电池的户用能源路由器，设置在总电路母线上，工作时第二储能电池处于同时充放电状态或者放电状态；

冗余电路总线，两端分别连接第二区域能源路由器和第一节点，冗余电路总线包括第三节点，第三节点连接户用能源路由器。

在一些实施例中，第一储能电池的充电来源为总电路母线或冗余电路总线，第一储能电池的放电走向包括冗余电路总线；

第二储能电池的充电来源为总电路母线或冗余电路总线，第二储能电池的放电走向包括冗余电路总线；

储能设备的充电来源为总电路母线，储能设备的放电走向包括总电路母线和冗余电路总线。

在一些实施例中，户用能源路由器在接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且电网的供能满足区域的用电负荷标准需求时，控制第二储能电池从总电路母线取电充电；

户用能源路由器在接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且电网的供能不满足区域的用电负荷标准需求时，控制第二储能电池从总电路母线取电充电，并根据连接总电路母线的用电设备的供电优先级，关闭至少一个连接总电路母线的用电设备；

户用能源路由器在未接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号时，控制储能设备向总电路母线和冗余电路总线供电，并控制第二储能电池从冗余电路总线取电充电，其中，储能设备向冗余电路总线供电的优先级高于向总电路母线供电的优先级。

在一些实施例中，电网供能信号中携带有关于电网供能是否满足区域的用电负荷标准需求的判断结果信息。

在一些实施例中，第二区域能源路由器在接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号时，控制第一储能电池从总电路母线取电充电；

第二区域能源路由器在未接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且至少一个储能设备处于放电状态时，控制第一储能电池从冗余电路总线取电充电；

第二区域能源路由器在未接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且各个储能设备未处于放电状态时，按照能源共享分配规则，控制第一储能电池及各个第二储能电池通过冗余电路总线共享电能。

在一些实施例中，总电路母线还包括用于连接发电设备的第四节点，发电设备产生的电能通过总电路母线输送给储能设备。

在一些实施例中，发电设备包括太阳能发电设备或风力发电设备。

在一些实施例中，储能设备工作在充电状态或放电状态。

在一些实施例中，所述的能源互联网系统，还包括：设置在总电路母线上的变流器，变流器与户用能源路由器为相互独立的物理实体，或者变流器集成在户用能源路由器中。

在一些实施例中，第一储能电源为锂电池或镍氢电池；第二储能电源为锂电池或镍氢电池；储能电池为蓄电池。

采用本公开前述实施例技术方案，可以提高能源互联网系统在供电产生波动时的响应速度，改善系统的工作稳定性。

通过以下参照附图对本公开的实施例的详细描述，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为本公开一实施例能源互联网系统的工作情形一示意图；

图2为本公开一实施例能源互联网系统的工作情形二示意图；

图3为本公开一实施例能源互联网系统的工作情形三示意图；

图4为本公开一实施例能源互联网系统的工作情形四示意图。

应当明白，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。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

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。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。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应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

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说明书的一部分。

本公开发明人已知的一种能源互联网系统，当供电产生波动时，存在响应速度慢、稳定性差的技术问题，一旦能源路由器供电被中断，很可能导致系统瘫痪。

为此，本公开实施例提供了一种能源互联网系统，可以提高能源互联网系统在供电产生波动时的响应速度，改善系统的工作稳定性。在本公开实施例中，连接均指电连接，可以是直接电连接，也可以是间接电连接。

如图1至图4所示，本公开一些实施例提供的能源互联网系统，包括：

用于连接电网的第一区域能源路由器1；

具有第一储能电池20的第二区域能源路由器2，工作时第一储能电池20处于同时充放电状态或者放电状态；

并联设置的多个户用能源供应子系统，每个户用能源供应子系统包括：

总电路母线3，两端分别连接第一区域能源路由器1和第二区域能源路由器2，总电路母线3包括第一节点91和第二节点92，第一节点91用于连接储能设备60，第二节点92用于连接用电设备4；

具有第二储能电池50的户用能源路由器5，设置在总电路母线3 上，工作时第二储能电池50处于同时充放电状态或者放电状态；

冗余电路总线8，两端分别连接第二区域能源路由器2和第一节点91，冗余电路总线8包括第三节点93，第三节点93连接户用能源路由器5。

能源路由器是能源互联网的核心装置，具有能源转换、能源智能分配与调度、能源控制、设备控制、信息采集与路由等功能。在本公开实施例中，第二区域能源路由器2和户用能源路由器5还具有储能和储能共享的功能。

由于例如市电等电网输出的电能一般为交流电，因此，在本公开的一些实施例中，在总电路母线3上还设置了变流器7，用于将交流电(Alternating Current，AC)转变为直流电(Direct Current，DC)，即进行AC/DC转换。变流器7与户用能源路由器5可以为相互独立的物理实体，此外，变流器7也可以集成在户用能源路由器5中。

总电路母线3上的第二节点92的数量不限，可以为一个或多个。每个第二节点92可以连接一个或多个用电设备4。用电设备4可以为直流用电设备，例如为直流洗衣机、直流冰箱、直流饮水机、或直流电饭煲等。用电设备4也可以为交流用电设备，例如空调、电热水器、微波炉或油烟机等。用电设备的内部通常设有变流器，用于对电源的电压、频率、相数或其它电气特性进行相应的转换调整。

在本公开实施例中，储能设备60例如为蓄电池，其工作时处于充电状态或放电状态。即，储能设备60在工作时，要么处于充电状态，要么处于放电状态。储能设备60的充电来源为总电路母线3，储能设备60的放电走向包括总电路母线3和冗余电路总线8。

在本公开实施例中，第一储能电池20例如为锂电池或镍氢电池，其工作时处于同时充放电状态或者处于放电状态。第一储能电池20 的充电来源为总电路母线3或冗余电路总线8，第一储能电池20的放电走向包括冗余电路总线8。即，当总电路母线3或冗余电路总线8 有电能供应时，第一储能电池20在充电的同时，也在放电供第二区域能源路由器2的电子元件工作。当总电路母线3和冗余电路总线8都没有电能供应时，第一储能电池20可以在保证第二区域能源路由器2 所需基本电能的同时，通过冗余电路总线8放电，将电能与电能紧缺的户用能源路由器5的第二储能电池50共享。

类似的，第二储能电池50例如为锂电池或镍氢电池，其工作时处于同时充放电状态或者处于放电状态。第二储能电池50的充电来源为总电路母线3或冗余电路总线8，第二储能电池50的放电走向包括冗余电路总线8。即，当总电路母线3或冗余电路总线8有电能供应时，第二储能电池50在充电的同时，也在放电供户用能源路由器5的电子元件工作。当总电路母线3和冗余电路总线8都没有电能供应时，第二储能电池50可以在保证户用能源路由器5所需基本电能的同时，通过冗余电路总线8放电，将电能与电能紧缺的其它户用能源路由器5 的第二储能电池50或者第二区域能源路由器2的第一储能电池20共享。

如图1所示，在本公开的一些实施例中，户用能源路由器5在接收到总电路母线3和第一区域能源路由器1中任一发送的电网供能信号，且电网的供能满足区域的用电负荷标准需求时，控制第二储能电池50从总电路母线3取电充电。第二区域能源路由器2在接收到总电路母线3和第一区域能源路由器1中任一发送的电网供能信号时，控制第一储能电池20从总电路母线3取电充电。即，当电网能源供应充裕、足够该区域各户的用电设备4正常使用时，第二储能电池50和第一储能电池20从总电路母线3取电充电。此时，第一储能电池20充电和第二储能电池50工作在同时充放电状态。

如图2所示，在本公开的一些实施例中，户用能源路由器5在接收到总电路母线3和第一区域能源路由器1中任一发送的电网供能信号，且电网的供能不满足区域的用电负荷标准需求时，控制第二储能电池50从总电路母线3取电充电，并根据连接总电路母线3的用电设备4的供电优先级，关闭至少一个连接总电路母线3的用电设备4。这种情况下，第二区域能源路由器2仍能接收到总电路母线3和第一区域能源路由器1中任一发送的电网供能信号，因此，仍是控制第一储能电池20从总电路母线3取电充电。即，当电网能源供应紧张、只够连接总电路母线3的部分用电设备4正常使用时，第二储能电池50 和第一储能电池20从总电路母线3取电充电，并且都工作在同时充放电状态，同时，户用能源路由器5会按照供电优先级选择性的关闭一些用电设备4。例如，在一个实施例中，连接总电路母线3的用电设备包括处于第一供电优先级的照明灯和冰箱，以及处于第二供电优先级的电热水器和空调，当电网的供能不满足区域的用电负荷标准需求时，户用能源路由器5会优先将处于第二供电优先级的电热水器和空调关闭，以保证对处于第一供电优先级的照明灯和冰箱的供电。

总电路母线3或第一区域能源路由器1发送的电网供能信号中可以携带有关于电网供能是否满足区域的用电负荷标准需求的判断结果信息，户用能源路由器5在收到电网供能信号后，可以直接获得该信息。此外，户用能源路由器5也可以将总电路母线3的电流值与标准电流范围进行比较，判断电网的供能是否满足区域的用电负荷标准需求。例如，当电路母线的电流值位于标准电流范围时，可以判断区域电负荷正常，电网供电情况正常；当电路母线的电流值低于标准电流范围时，可以判断区域电负荷过重，导致供电比较紧张。

如图3所示，户用能源路由器5在未接收到总电路母线3和第一区域能源路由器1中任一发送的电网供能信号时，控制储能设备60 向总电路母线3和冗余电路总线8供电，并且控制第二储能电池50 从冗余电路总线8取电充电，其中，储能设备60向冗余电路总线8 供电的优先级高于向总电路母线3供电的优先级。第二区域能源路由器2在未接收到总电路母线3和第一区域能源路由器1中任一发送的电网供能信号，且至少一个储能设备60处于放电状态时，控制第一储能电池20从冗余电路总线8取电充电，此时，第一储能电池20充电和第二储能电池50工作在同时充放电状态。

如图4所示，第二区域能源路由器2在未接收到总电路母线3和第一区域能源路由器1中任一发送的电网供能信号且各个储能设备60 也未处于放电状态时，按照能源共享分配规则，控制第一储能电池20 及各个第二储能电池50通过冗余电路总线8共享电能，此时，分享电能的储能电池工作在放电状态，接收电能的储能电池工作在同时充放电状态。

电网电能供应中断后，由储能设备60为户用能源路由器5和第二区域能源路由器2提供电能，并且，需要确保户用能源路由器5和第二区域能源路由器2的供电需求，以保证控制系统能够正常工作，因此，储能设备60向冗余电路总线8供电的优先级高于向总电路母线3 供电的优先级。储能设备60在满足户用能源路由器5和第二区域能源路由器2的供电需求的同时，剩余电能可以通过总电路母线3向用电设备4供电。当电网无电能供应，并且各个储能设备60的电能也耗尽时，第二区域能源路由器2可以按照能源共享分配规则，控制第一储能电池20及各个第二储能电池50通过冗余电路总线8共享电能，以保证控制系统的供电。例如，控制第一储能电池20及各个第二储能电池50通过冗余电路总线共享电能，使得第一储能电池20及各个第二储能电池50的剩余使用时间基本一致。

本公开实施例的能源互联网系统，在电网供应紧张甚至断电时，仍可以保证对户用能源路由器和第二区域能源路由器的供电需求，从而保证对控制系统的供电，使得能源互联网系统工作的稳定性和响应速度明显提高。

如图1所示，在本公开的一些实施例中，户用能源供应子系统的总电路母线3还包括用于连接发电设备6的第四节点94，发电设备6 产生的电能通过总电路母线3输送给储能设备60进行存储。发电设备 6的具体类型不限，例如为太阳能发电设备或风力发电设备等。发电设备不但可以在电网有电能供应时为用户节约部分用电成本，还能在电网电能供应中断时为系统继续补充电能，从而进一步保证了对户用能源路由器和第二区域能源路由器的供电需求，使得系统工作的稳定性和响应速度进一步提高。

在本公开的一些实施例中，至少一个连接总电路母线3的用电设备4为智能用电设备。智能用电设备不但能够响应户用能源路由器5 的控制指令，如启停指令，还能够根据总电路母线3的电能供应情况进行自主开关调节，因此，能够进一步提高能源互联网系统工作的稳定性和响应速度。

本公开实施例还提供一种能源供应控制方法，应用于图1至图4 所示实施例的能源互联网系统中，能源供应控制方法包括以下步骤一至步骤五。

在步骤一，户用能源路由器检测是否收到总电路母线和第一区域能源路由器中任一发送的的电网供能信号，如果是，流程走向步骤二，否则，流程走向步骤五。

在步骤二，户用能源路由器判断电网的供能是否满足区域的用电负荷标准需求，如果是，流程走向步骤三，否则，流程走向步骤四。

在步骤三，户用能源路由器控制第二储能电池从总电路母线取电充电。

在步骤四，户用能源路由器控制第二储能电池从总电路母线取电充电，并且根据连接总电路母线的用电设备的供电优先级，关闭至少一个连接总电路母线的用电设备。

在步骤五，户用能源路由器控制储能设备向总电路母线和冗余电路总线供电，并且控制第二储能电池从冗余电路总线取电充电，其中，储能设备向冗余电路总线供电的优先级高于向总电路母线供电的优先级。

本公开实施例还提供一种能源供应控制方法，应用于图1至图4 所示实施例的能源互联网系统中，能源供应控制方法包括以下步骤一至步骤五。

在步骤一，第二区域能源路由器检测是否收到总电路母线和第一区域能源路由器中任一发送的的电网供能信号，如果是，流程走向步骤五，否则，流程走向步骤二。

在步骤二，第二区域能源路由器判断是否有至少一个储能设备处于放电状态，如果是，流程走向步骤四，否则，流程走向步骤三。

在步骤三，第二区域能源路由器按照能源共享分配规则，控制第一储能电池及各个第二储能电池通过冗余电路总线共享电能。

在步骤四，第二区域能源路由器控制第一储能电池从冗余电路总线取电充电。

在步骤五，第二区域能源路由器控制第一储能电池从总电路母线取电充电。

在电网供应紧张甚至断电时，采用上述实施例的能源供应控制方法，可以保证对控制系统的供电，从而提高了能源互联网系统的工作稳定性和响应速度。

至此，已经详细描述了本公开的各种实施例。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或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种能源互联网系统，其特征在于，包括：

用于连接电网的第一区域能源路由器；

具有第一储能电池的第二区域能源路由器，工作时第一储能电池处于同时充放电状态或者放电状态；

并联设置的多个户用能源供应子系统，每个户用能源供应子系统包括：

总电路母线，两端分别连接第一区域能源路由器和第二区域能源路由器，包括用于连接储能设备的第一节点和用于连接用电设备的第二节点；

具有第二储能电池的户用能源路由器，设置在总电路母线上，工作时第二储能电池处于同时充放电状态或者放电状态；

冗余电路总线，两端分别连接第二区域能源路由器和第一节点，冗余电路总线包括第三节点，第三节点连接户用能源路由器。

2.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其特征在于：

第一储能电池的充电来源为总电路母线或冗余电路总线，第一储能电池的放电走向包括冗余电路总线；

第二储能电池的充电来源为总电路母线或冗余电路总线，第二储能电池的放电走向包括冗余电路总线；

储能设备的充电来源为总电路母线，储能设备的放电走向包括总电路母线和冗余电路总线。

3.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其特征在于：

户用能源路由器在接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且电网的供能满足区域的用电负荷标准需求时，控制第二储能电池从总电路母线取电充电；

户用能源路由器在接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且电网的供能不满足区域的用电负荷标准需求时，控制第二储能电池从总电路母线取电充电，并根据连接总电路母线的用电设备的供电优先级，关闭至少一个连接总电路母线的用电设备；

户用能源路由器在未接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号时，控制储能设备向总电路母线和冗余电路总线供电，并控制第二储能电池从冗余电路总线取电充电，其中，储能设备向冗余电路总线供电的优先级高于向总电路母线供电的优先级。

4.根据权利要求3所述的能源互联网系统，其特征在于，电网供能信号中携带有关于电网供能是否满足区域的用电负荷标准需求的判断结果信息。

5.根据权利要求3所述的能源互联网系统，其特征在于：

第二区域能源路由器在接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号时，控制第一储能电池从总电路母线取电充电；

第二区域能源路由器在未接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且至少一个储能设备处于放电状态时，控制第一储能电池从冗余电路总线取电充电；

第二区域能源路由器在未接收到来自总电路母线和第一区域能源路由器中任一的电网供能信号，且各个储能设备未处于放电状态时，按照能源共享分配规则，控制第一储能电池及各个第二储能电池通过冗余电路总线共享电能。

6.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其特征在于，总电路母线还包括用于连接发电设备的第四节点，发电设备产生的电能通过总电路母线输送给储能设备。

7.根据权利要求6所述的能源互联网系统，其特征在于，发电设备包括太阳能发电设备或风力发电设备。

8.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其特征在于，储能设备工作在充电状态或放电状态。

9.根据权利要求1所述的能源互联网系统，其特征在于，还包括：

设置在总电路母线上的变流器，变流器与户用能源路由器为相互独立的物理实体，或者变流器集成在户用能源路由器中。

10.根据权利要求1-9任一项所述的能源互联网系统，其特征在于，第一储能电源为锂电池或镍氢电池，第二储能电源为锂电池或镍氢电池，储能电池为蓄电池。

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