WO2021143405A1 - 能源消纳系统 - Google Patents

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杨海跃
王正平
杨俊广
张�杰
刘二勇
李铁良
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Abstract

一种能源消纳系统，包括：控制模块（200）和能源消纳模块（100）；所述能源消纳模块（100）与各条馈线连接，用于根据控制模块（200）的控制指令进行各条馈线之间的负荷切换；所述控制模块（200）采集所述能源消纳模块（100）各个端口的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制所述能源消纳模块（100）的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。该能源消纳模块（100）智能快捷，有效提高了能源利用率，不仅能够实现负荷转移，也为调控中心提供了灵活的控制手段，实现了电网能源的灵活调度。

Description

能源消纳系统 技术领域
本发明属于能源消纳技术领域，更具体地说，是涉及一种能源消纳系统。
背景技术
在配电网方面，随着各种分布式能源、微电网、电动汽车以及其他储能装置的大量接入，现有的辐射型配网结构已经无法满足多元化、个性化用电需求，高随机性的电源或负荷极容易造成馈线过载或电压越限问题，因此限制了新能源并网发电的功率消纳。
因此，如何实现各种能源的消纳以及电网负荷的灵活调度成为电力系统行业亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能源消纳系统，以合理进行能源消纳，从而提高能源利用率，实现电网负荷的灵活调度。
为实现上述目的，本发明提供了一种能源消纳系统，该系统包括：控制模块和能源消纳模块；
所述能源消纳模块与各条馈线连接，用于根据控制模块的控制指令进行各条馈线之间的负荷切换；
所述控制模块采集所述能源消纳模块各个端口的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制所述能源消纳模块的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
可选地，所述能源消纳模块包括第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、第一电容、第二电容、第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器；
所述第一变流器的交流端通过第一滤波器与第一馈线连接，所述第一变流器的第一直流端与第一电容的第一端和第四变流器的第二直流端连接，所述第一变流器的第二直流端与第一电容的第二端和第四变流器的第一直流端连接；
所述第二变流器的交流端通过第二滤波器与第二馈线连接，所述第二变流器的第一直流端与第二电容的第一端和第三变流器的第二直流端连接，所述第二变流器的第二直流端与第二电容的第二端和第三变流器的第一直流端连接；
所述第三变流器的交流端通过第三滤波器与第三馈线连接；
所述第四变流器的交流端通过第四滤波器与第四馈线连接；
所述第一电容的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端连接；所述第一电容的第一端和第二端用于提供直流即插端口；
所述控制模块采集第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容两端的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
可选地，所述控制模块包括检测单元、运算单元、驱动单元和通讯单元；
所述检测单元的输入端与第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容的第一端、第一电容的第二端连接，所述检测单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；所述运算单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述驱动单元的输出端与所述第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器连接；所述通讯单元的输入端用于提供上层调度信息的接收端口，所述通讯单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；
所述检测单元采集第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容两端的实时电流电压信息，并将所述实时电流电压信息发送至运算单元；所述运算单元根据所述实时电流电压信息或上层调度信息生成负荷切换的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述驱动单元；所述驱动单元根据所述驱动信号调整所述第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第一工作模式时，若所述实时电流电压信息显示第三馈线的端口电压小于第一预设电压值且第一馈线的供电电流大于第一预设电流值，则控制第一工作模式下的可用变流器工作在整流模式，由第一馈线和第一工作模式下的可用馈线向第三馈线供电；其中，第一工作模式下的可用变流器为第二变流器和/或第四变流器，第一工作模式下的可用馈线为第二馈线和/或第四馈线；
其中，所述第一工作模式为：直流即插端口无外部设备接入，第一变流器工作在整流模式，第三变流器工作在逆变模式，第二变流器和第四变流器截止，由第一馈线向第三馈线供电。
可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第二工作模式时，若所述实时电流电压信息显示第二馈线端口出现短路，则控制第二变流器截止，并检测第一馈线是否能够消纳第三馈线的负荷；
若第一馈线无法消纳第三馈线的负荷，则控制第四变流器工作在整流模式，由第一馈线和第四馈线向第三馈线供电；若第一馈线能够消纳第三馈线的负荷，则由第一馈线向第三馈线供电；
其中，所述第二工作模式为：直流即插端口无外部设备接入、第一变流器和第二变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式、第四变流器截止，由第一馈线和第二馈线向第三馈线供电。
可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第三工作模式时，若所述实时电流电压信息显示四条馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则控制储能设备工作在降压模式，由随机发电设备向第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和储能设备供电；
其中，所述第三工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备和储能设备，随机发电设备开启、储能设备截止，第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器工作在逆变模式，由随机发电设备向第一馈线、第二馈线、第三馈线和第四馈线供电。
可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第四工作模式时，若所述实时电流电压信息显示第三馈线端口出现短路，则控制第三变流器截止，并检测第一馈线是否能够消纳随机发电设备的负荷；
若第一馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则控制第四工作模式下的可用变流器工作在逆变模式，由随机发电设备向第一馈线和第四工作模式下的可用馈线供电；若第一馈线能够消纳随机发电设备的负荷，则由随机发电设备向第一馈线供电；其中，第四工作模式下的可用变流器为第二变流器和/或第四变流器，第四工作模式下的可用馈线为第二馈线和/或第四馈线；
其中，所述第四工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备，随机发电设备开启，第一变流器和第三变流器工作在逆变模式、第二变流器和第四变流器截止，由随机发电设备向第一馈线和第三馈线供电。
可选地，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第五工作模式时，若所述实时电流电压信息显示随机发电设备的供电电流小于第二预设电流值且随机负荷设备的端口电压小于第二预设电压值，则控制储能设备工作在升压模式，和/或控制第五工作模式下的可用变流器工作在整流模式，由随机发电设备、储能设备、和/或第五工作模式下的可用馈线向随机负荷设备供电；其中，第五工作模式下的可用变流器为第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器中的至少一个，第五工作模式下的可用馈线为第一馈线、第二馈线、第三馈线和第四馈线中的至少一条；
其中，所述第五工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备、随机负荷设备和储能设备，随机发电设备和随机负荷设备开启、储能设备截止，第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器截止，由随机发电设备向随机负荷设备供电。
可选地，所述控制模块还根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换；
所述控制模块根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第六工作模式时，若所述上层调度信息指示控制第一变流器截止，则控制第一变流器截止，并控制第二变流器和/或第三变流器工作在整流模式，由第二馈线和/或第三馈线向第四馈线供电；
其中，所述第六工作模式为：直流即插端口无外部设备接入，第一变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式、第二变流器和第三变流器截止，由第一馈线向第四馈线供电。
可选地，所述控制模块还根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换；
所述控制模块根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第七工作模式时，若所述上层调度信息指示控制随机发电设备截止，则控制随机发电设备截止，并检测第一馈线和第三馈线是否能够消纳第二馈线和第四馈线的负荷；
若第一馈线和第三馈线不能消纳第二馈线和第四馈线的负荷，则控制储能设备工作在升压模式，由第二馈 线和第四馈线向第一馈线、第三馈线以及储能设备供电；若第一馈线和第三馈线能够消纳第二馈线和第四馈线的负荷，则由第二馈线和第四馈线向第一馈线和第三馈线供电；
其中，所述第七工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备和储能设备，随机发电设备开启、储能设备截止，第二变流器和第四变流器工作在整流模式、第一变流器和第三变流器工作在逆变模式，由随机发电设备、第二馈线以及第四馈线向第一馈线和第三馈线供电。
可选地，所述通讯单元的输入端还用于提供历史参考信息的接收端口；
所述运算单元根据实时电流电压信息、上层调度信息和历史参考信息中的至少一种信息生成负荷切换的驱动信号；其中，所述历史参考信息包括影响用户负荷的历史影响因素数据以及历史负荷数据。
本发明提供的能源消纳系统的有益效果在于：本发明可通过控制模块对能源消纳模块的工作模式进行调整，实现各条馈线之间的负荷转移与平衡。本发明提供的能源消纳系统更加的快捷智能，能够合理进行能源消纳，从而提高能源利用率，实现电网负荷的灵活调度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明一实施例提供的能源消纳系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的控制模块的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的能源消纳系统的局部结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的能源消纳系统的控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1，图1为本发明一实施例提供的能源消纳系统的结构示意图。该能源消纳系统包括：控制模块200和能源消纳模块100。
能源消纳模块100与各条馈线连接，用于根据控制模块200的控制指令进行各条馈线之间的负荷切换；
控制模块200采集能源消纳模块100各个端口的实时电流电压信息，并根据实时电流电压信息控制能源消纳模块100的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
能源消纳模块100包括第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14、第一电容15、第二电容16、第一滤波器17、第二滤波器18、第三滤波器19和第四滤波器10。
第一变流器11的交流端通过第一滤波器17与第一馈线连接，第一变流器11的第一直流端与第一电容15的第一端和第四变流器14的第二直流端连接，第一变流器11的第二直流端与第一电容15的第二端和第四变流器14的第一直流端连接。
第二变流器12的交流端通过第二滤波器18与第二馈线连接，第二变流器12的第一直流端与第二电容16 的第一端和第三变流器13的第二直流端连接，第二变流器12的第二直流端与第二电容16的第二端和第三变流器13的第一直流端连接。
第三变流器13的交流端通过第三滤波器19与第三馈线连接。
第四变流器14的交流端通过第四滤波器10与第四馈线连接。
第一电容15的第一端与第二电容16的第一端连接，第一电容15的第二端与第二电容16的第二端连接。第一电容15的第一端和第二端用于提供直流即插端口。
控制模块200采集第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容15两端的实时电流电压信息，并根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
在本实施例中，第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14均为受控源，该受控源可以为受控电压源，也可以为受控电流源。
在本实施例中，可参考图3，图3是本发明实施例提供的能源消纳系统的单侧结构示意图。具体的，图3中包含第一变流器11、第四变流器14、第一电容15，其中，第一变流器11和第四变流器14中均可使用多个电压源变流器实现。其中，第二变流器12和第三变流器13也可采用图3所示的结构实现，此处不再赘述。
在本实施例中，控制模块200可通过控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态来控制各条馈线之间负荷电流的流向，通过控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的功率管的触发角大小来实现任意功率匹配，从而实现各条馈线之间负荷的按需转移，达到负荷均衡与潮流的调整，提高能源利用率。
从以上描述可知，一方面，本发明提供了一种多端背靠背设计的能源消纳模块100，该能源消纳模块100结构简单，且切换方便，能够支持多种供电工作模式。另一方面，本发明可通过控制模块200对能源消纳模块100中各个变流器功率管的工作模式进行调整，实现各条馈线之间的负荷转移与平衡。本发明提供的能源消纳系统更加的快捷智能，能够合理进行能源消纳，从而提高能源利用率，实现电网负荷的灵活调度。
可选地，请参考图2，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200包括检测单元21、运算单元22、驱动单元23和通讯单元24。
检测单元21的输入端与第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线、第一电容15的第一端和第一电容15的第二端连接，检测单元21的输出端与运算单元22的输入端连接。运算单元22的输出端与驱动单元23的输入端连接，驱动单元23的输出端与第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14连接。通讯单元24的输入端为上层调度信息的接收端口，通讯单元24的输出端与运算单元22的输入端连接。
检测单元21采集与第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容15两端的实时电流电压信息，并将实时电流电压信息发送至运算单元22。运算单元22根据实时电流电压信息或上层调度信息生成负荷切换的驱动信号，并将驱动信号发送至驱动单元23。驱动单元23根据驱动信号调整第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14的工作状态，以实现各条馈线之间的负荷切换。
在本实施例中，控制模块200还可接收上层调度信息，本发明实施例中各条馈线之间的负荷切换的触发条件可包括两种：
第一，控制模块200检测能源消纳模块100各个端口的实时电流电压信息，根据该实时电流电压信息自动 控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
第二，控制模块200接收上层调度信息，根据上层调度信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态，可包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第一工作模式时，若实时电流电压信息显示第三馈线的端口电压小于第一预设电压值且第一馈线的供电电流大于第一预设电流值，则控制第一工作模式下的可用变流器工作在整流模式，由第一馈线和第一工作模式下的可用馈线向第三馈线供电。其中，第一工作模式下的可用变流器为第二变流器12和/或第四变流器14，第一工作模式下的可用馈线为第二馈线和/或第四馈线。
其中，第一工作模式为：直流即插端口无外部设备接入，第一变流器11工作在整流模式，第三变流器13工作在逆变模式，第二变流器12和第四变流器14截止，由第一馈线向第三馈线供电。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本实施例中的第一工作模式中直流即插端口可以不接入外部设备，也可接入外部设备后控制各个外部设备截止。
本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：能源消纳系统工作在第一工作模式(也即通过第一馈线向第三馈线供电)，若控制模块200采集的电压电流信息显示第一馈线无法满足第三馈线的负荷需求，则通过控制模块200控制第一工作模式下的可用变流器(也即第二变流器12和/或第四变流器14)工作在整流模式，由第一馈线和第一工作模式下的可用馈线(也即第二馈线和/或第四馈线)向第三馈线供电。其中，可用馈线包括至少一条馈线，例如本实施例中第一工作模式下的可用馈线可以为第二馈线，可以为第四馈线，也可以为第二馈线和第四馈线。
在本实施例中，控制模块200还可以根据上层调度信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态。例如，能源消纳系统的当前工作模式为：第一变流器11工作在整流模式、第三变流器13工作在逆变模式、第二变流器12和第四变流器14截止，此时由第一馈线向第三馈线供电。若此时控制模块200接收到上层调度信息，该上层调度信息指示由第一馈线向第二馈线和第三馈线供电，则在能源消纳系统的当前工作模式的基础上，可通过控制模块200控制第二变流器12工作在逆变模式，来实现第一馈线、第二馈线和第三馈线的互联。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态，可包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第二工作模式时，若实时电流电压信息显示第二馈线端口出现短路，则控制第二变流器12截止，并检测第一馈线是否能够消纳第三馈线的负荷。
若第一馈线无法消纳第三馈线的负荷，则控制第四变流器14工作在整流模式，由第一馈线和第四馈线向第三馈线供电。若第一馈线能够消纳第三馈线的负荷，则由第一馈线向第三馈线供电。
其中，第二工作模式为：直流即插端口无外部设备接入、第一变流器11和第二变流器12工作在整流模式、第三变流器13工作在逆变模式、第四变流器14截止，由第一馈线和第二馈线向第三馈线供电。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例 提供的控制模式也可以描述为：能源消纳系统工作在第二工作模式(也即通过第一馈线和第二馈线向第三馈线供电)，若控制模块200采集的电压电流信息显示第二馈线的端口短路，则检测第一馈线是否能够消纳第三馈线的负荷。若第一馈线无法消纳第三馈线的负荷，则控制第四变流器14工作在整流模式，由第一馈线和第四馈线向第三馈线供电。若第一馈线能够消纳第三馈线的负荷，则直接由第一馈线向第三馈线供电。
在本实施例中，若第二馈线的短路故障消除，则控制模块200可根据实时的实时电流电压信息重新进行各条馈线之间的负荷切换。
在本实施例中，若故障检测结果显示某一馈线的端口出现过负荷或短路时，则在能源消纳系统的当前工作模式的基础上，控制将过负荷或者短路的馈线的一部分负荷转供至另一馈线上，从而实现负荷平衡。本发明实施例可根据实际的电压电流信息进行任意控制模式的自主切换。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态，可包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第三工作模式时，若实时电流电压信息显示四条馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则控制储能设备工作在降压模式，由随机发电设备向第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和储能设备供电。
其中，第三工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备和储能设备，随机发电设备开启、储能设备截止，第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14工作在逆变模式，由随机发电设备向第一馈线、第二馈线、第三馈线和第四馈线供电。
在本实施例中，随机发电设备和储能设备均属于外部设备。其中，随机发电设备可以为光伏发电设备，也可以为风力发电设备。储能设备的工作模式包括升压模式、降压模式和截止模式，升压模式实现储能设备向能源消纳系统的直流侧母线提供电能，降压模式实现能源消纳系统的直流侧母线对储能设备进行充电储存电能，截止模式实现储能设备与能源消纳系统直流侧母线隔离。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：能源消纳系统工作在第三工作模式(也即通过随机发电设备向第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线供电)，若控制模块200采集的电压电流信息显示四条馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则可控制储能设备工作在降压模式，对储能设备进行充电。
在本实施例中，第三工作模式提高了随机发电设备的随机能源的消纳半径，提高了随机能源的柔性转供能力。
在本实施例中，控制模块200还可以根据上层调度信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态。例如，能源消纳系统的当前工作模式为：直流即插端口接入了随机发电设备和储能设备，第一变流器11和第三变流器13工作在逆变模式、第二变流器12和第四变流器14截止、储能设备截止、随机发电设备开启，此时由随机发电设备向第一馈线和第三馈线供电。若控制模块200接收到的上层调度信息指示由随机发电设备向第一馈线供电，则可通过控制模块200控制第三变流器13截止。
在本实施例中，随机负荷设备可以为充电汽车。随机能源(随机发电设备所需的能源)受天气影响比较大。本实施例以光伏发电和充电汽车为例对随机发电设备、随机负荷设备与能源消纳系统之间的互联过程进行说明：当光伏发电设备发电时，发出的直流电通过直流即插端口并入能源消纳系统，经过各个变流器将直流变为交流， 供给负载或并网使用。当光伏发电量大于负载所需电量时，多余的电量由储能设备消纳。当储能设备容量限额即将用完时，后台监控系统可通过营配调控系统发出的实时电价信息，引导充电汽车用户进行充电，享受低电价的同时，平衡发电功率和用电功率。其中，后台监控系统可以为上层调度信息的发出设备。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态，可包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第四工作模式时，若实时电流电压信息显示第三馈线端口出现短路，则控制第三变流器13截止，并检测第一馈线是否能够消纳随机发电设备的负荷。
若第一馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则控制第四工作模式下的可用变流器工作在逆变模式，由随机发电设备向第一馈线和第四工作模式下的可用馈线供电。若第一馈线能够消纳随机发电设备的负荷，则由随机发电设备向第一馈线供电。其中，第四工作模式下的可用变流器为第二变流器12和/或第四变流器14，第四工作模式下的可用馈线为第二馈线和/或第四馈线。
其中，第四工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备，随机发电设备开启，第一变流器11和第三变流器13工作在逆变模式、第二变流器12和第四变流器14截止，由随机发电设备向第一馈线和第三馈线供电。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：随机发电设备向第一馈线和第三馈线供电时，若第三馈线短路，则检测第一馈线是否能够消纳随机发电设备的负荷。若第一馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则由随机发电设备向第一馈线和第四工作模式下的可用馈线(也即第二馈线和/或第四馈线)供电。若第一馈线能够消纳随机发电设备的负荷，则直接由随机发电设备向第一馈线供电。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200根据实时电流电压信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态，可包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第五工作模式时，若实时电流电压信息显示随机发电设备的供电电流小于第二预设电流值且随机负荷设备的端口电压小于第二预设电压值，则控制储能设备工作在升压模式，和/或控制第五工作模式下的可用变流器工作在整流模式，由随机发电设备、储能设备、和/或第五工作模式下的可用馈线向随机负荷设备供电。其中，第五工作模式下的可用变流器为第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14中的至少一个，第五工作模式下的可用馈线为第一馈线、第二馈线、第三馈线和第四馈线中的至少一条。
其中，第五工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备、随机负荷设备和储能设备，随机发电设备和随机负荷设备开启、储能设备截止，第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14截止，由随机发电设备向随机负荷设备供电。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换是通过控制模块200采集的电压电流信息触发的。本发明实施例提供的控制模式也可以描述为：当能源消纳系统的当前工作模式为第五工作模式(也即随机发电设备向随机负荷设备供电)时，若实时电流电压信息显示随机发电设备的供电能力大幅度降低(若随机发电设备为光伏发电设备，则在夜晚时随机发电设备的供电能力会大幅降低)，无法满足储能设备的储能需求，则可选取第五工作模式下的可用馈线中的至少一条对储能设备进行充电。其中，选取几条馈线可根据储能设备的需求进行合理设置。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200还根据上层调度信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
控制模块200根据上层调度信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14的工作状态，可包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第六工作模式时，若上层调度信息指示控制第一变流器11截止，则控制第一变流器11截止，并控制第二变流器12和/或第三变流器13工作在整流模式，由第二馈线和/或第三馈线向第四馈线供电。
其中，第六工作模式为：直流即插端口无外部设备接入，第一变流器11工作在整流模式、第四变流器14工作在逆变模式、第二变流器12和第三变流器13截止，由第一馈线向第四馈线供电。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换是通过控制模块200接收的上层调度信息触发的。由上述描述可知，控制模块200在根据上层调度信息进行变流器工作模式的调整后，还可根据调整后可能会导致的负荷失衡情况进行自行调整。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，控制模块200还根据上层调度信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
控制模块200根据上层调度信息信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13和第四变流器14的工作状态，可包括：
当能源消纳系统的当前工作模式为第七工作模式时，若上层调度信息指示控制随机发电设备截止，则控制随机发电设备截止，并检测第一馈线和第三馈线是否能够消纳第二馈线和第四馈线的负荷。
若第一馈线和第三馈线不能消纳第二馈线和第四馈线的负荷，则控制储能设备工作在升压模式，由第二馈线和第四馈线向第一馈线、第三馈线以及储能设备供电。若第一馈线和第三馈线能够消纳第二馈线和第四馈线的负荷，则由第二馈线和第四馈线向第一馈线和第三馈线供电。
其中，第七工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备和储能设备，随机发电设备开启、储能设备截止，第二变流器12和第四变流器14工作在整流模式、第一变流器11和第三变流器13工作在逆变模式，由随机发电设备、第二馈线以及第四馈线向第一馈线和第三馈线供电。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换是通过控制模块200接收的上层调度信息触发的。由上述描述可知，控制模块200在根据上层调度信息进行变流器工作模式的调整后，还可根据调整后可能会导致的负荷失衡情况进行自行调整。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，通讯单元的输入端还用于提供历史参考信息的接收端口。
运算单元根据实时电流电压信息、上层调度信息和历史参考信息中的至少一种信息生成负荷切换的驱动信号。其中，历史参考信息包括影响用户负荷的历史影响因素数据以及历史负荷数据。
在本实施例中，各条馈线之间的负荷切换的触发条件除了实时电流电压信息和上层调度信息外，还可包括历史参考信息，也即控制模块200接收历史参考信息，根据历史参考信息控制第一变流器11、第二变流器12、第三变流器13、第四变流器14的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，运算单元生成负荷切换的驱动信号的方法 可以为：接收内/外部信息(包括但不限于实时电流电压信息、上层调度信息和历史参考信息)，并对内/外部信息中的数据进行预处理(包括但不限于异常值的去除、缺失数据的补全等)，对预处理后的内/外部信息进行多尺度分解得到多个重构数据序列，根据多个重构数据序列进行负荷预测，并根据负荷预测结果生成负荷切换的驱动信号。
可选地，作为本发明提供的能源消纳系统的一种具体实施方式，图4提供了一种能源消纳系统的控制流程图。
在本实施例中，能源消纳系统的控制模块200的控制流程可以为：
对能源消纳系统进行初始化后选定默认模式开始工作。其中，默认模式可以根据需求进行预先设定，默认模式包括但不限于上述实施例中的第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式等。
根据各个端口的实时电流电压信息进行负荷调度。其中，各个端口包括但不限于能源消纳系统与第一馈线的接线端口、能源消纳系统与第二馈线的接线端口、能源消纳系统与第三馈线的接线端口、能源消纳系统与第三馈线的接线端口和第一电容的第一端和第二端(也就是直流即插端口)。
检测各个端口的实时电压和实时电流是否正常，若各个端口的实时电压和实时电流正常，则检测是否接收到上层调度信息，若各个端口的实时电压和实时电流不正常，则检测是否存在端口故障。
若接收到上层调度信息，则根据上层调度信息进行调度后，再根据实时电流电压信息进行负荷调度。若未接收到上层调度信息，则保持根据实时电流电压信息进行负荷调度的工作状态。
若检测到存在端口故障，则继续检测是否所有端口均存在故障，若所有端口均存在故障，则控制能源消纳系统停止运行，若并非所有端口故障，则控制故障端口截止，并根据实时电流电压信息进行负荷调度。
在本实施例中，图4表示的是直流即插端口无外部设备接入的情况下能源消纳系统的控制模块200的控制流程，在直流即插端口接入外部设备后，控制流程与图4类似，仍可根据图4的控制流程进行调度。其中，在进行负荷调度时，随机发电设备可以看作只有两种工作模式的馈线(整流模式和截止模式)，储能设备可直接看作馈线，原理与图4相同，此处不再赘述。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

  1. 一种能源消纳系统，其特征在于，包括：控制模块和能源消纳模块；
    所述能源消纳模块与各条馈线连接，用于根据控制模块的控制指令进行各条馈线之间的负荷切换；
    所述控制模块采集所述能源消纳模块各个端口的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制所述能源消纳模块的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
  2. 如权利要求1所述的能源消纳系统，其特征在于，所述能源消纳模块包括第一变流器、第二变流器、第三变流器、第四变流器、第一电容、第二电容、第一滤波器、第二滤波器、第三滤波器和第四滤波器；
    所述第一变流器的交流端通过第一滤波器与第一馈线连接，所述第一变流器的第一直流端与第一电容的第一端和第四变流器的第二直流端连接，所述第一变流器的第二直流端与第一电容的第二端和第四变流器的第一直流端连接；
    所述第二变流器的交流端通过第二滤波器与第二馈线连接，所述第二变流器的第一直流端与第二电容的第一端和第三变流器的第二直流端连接，所述第二变流器的第二直流端与第二电容的第二端和第三变流器的第一直流端连接；
    所述第三变流器的交流端通过第三滤波器与第三馈线连接；
    所述第四变流器的交流端通过第四滤波器与第四馈线连接；
    所述第一电容的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端连接；所述第一电容的第一端和第二端用于提供直流即插端口；
    所述控制模块采集第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容两端的实时电流电压信息，并根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
  3. 如权利要求2所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块包括检测单元、运算单元、驱动单元和通讯单元；
    所述检测单元的输入端与第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容的第一端、第一电容的第二端连接，所述检测单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；所述运算单元的输出端与所述驱动单元的输入端连接，所述驱动单元的输出端与所述第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器连接；所述通讯单元的输入端用于提供上层调度信息的接收端口，所述通讯单元的输出端与所述运算单元的输入端连接；
    所述检测单元采集第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和第一电容两端的实时电流电压信息，并将所述实时电流电压信息发送至运算单元；所述运算单元根据所述实时电流电压信息或上层调度信息生成负荷切换的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述驱动单元；所述驱动单元根据所述驱动信号调整所述第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换。
  4. 如权利要求2所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
    当能源消纳系统的当前工作模式为第一工作模式时，若所述实时电流电压信息显示第三馈线的端口电压小于第一预设电压值且第一馈线的供电电流大于第一预设电流值，则控制第一工作模式下的可用变流器工作在整 流模式，由第一馈线和第一工作模式下的可用馈线向第三馈线供电；其中，第一工作模式下的可用变流器为第二变流器和/或第四变流器，第一工作模式下的可用馈线为第二馈线和/或第四馈线；
    其中，所述第一工作模式为：直流即插端口无外部设备接入，第一变流器工作在整流模式，第三变流器工作在逆变模式，第二变流器和第四变流器截止，由第一馈线向第三馈线供电。
  5. 如权利要求2所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
    当能源消纳系统的当前工作模式为第二工作模式时，若所述实时电流电压信息显示第二馈线端口出现短路，则控制第二变流器截止，并检测第一馈线是否能够消纳第三馈线的负荷；
    若第一馈线无法消纳第三馈线的负荷，则控制第四变流器工作在整流模式，由第一馈线和第四馈线向第三馈线供电；若第一馈线能够消纳第三馈线的负荷，则由第一馈线向第三馈线供电；
    其中，所述第二工作模式为：直流即插端口无外部设备接入、第一变流器和第二变流器工作在整流模式、第三变流器工作在逆变模式、第四变流器截止，由第一馈线和第二馈线向第三馈线供电。
  6. 如权利要求2所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
    当能源消纳系统的当前工作模式为第三工作模式时，若所述实时电流电压信息显示四条馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则控制储能设备工作在降压模式，由随机发电设备向第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线和储能设备供电；
    其中，所述第三工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备和储能设备，随机发电设备开启、储能设备截止，第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器工作在逆变模式，由随机发电设备向第一馈线、第二馈线、第三馈线和第四馈线供电。
  7. 如权利要求2所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
    当能源消纳系统的当前工作模式为第四工作模式时，若所述实时电流电压信息显示第三馈线端口出现短路，则控制第三变流器截止，并检测第一馈线是否能够消纳随机发电设备的负荷；
    若第一馈线无法消纳随机发电设备的负荷，则控制第四工作模式下的可用变流器工作在逆变模式，由随机发电设备向第一馈线和第四工作模式下的可用馈线供电；若第一馈线能够消纳随机发电设备的负荷，则由随机发电设备向第一馈线供电；其中，第四工作模式下的可用变流器为第二变流器和/或第四变流器，第四工作模式下的可用馈线为第二馈线和/或第四馈线；
    其中，所述第四工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备，随机发电设备开启，第一变流器和第三变流器工作在逆变模式、第二变流器和第四变流器截止，由随机发电设备向第一馈线和第三馈线供电。
  8. 如权利要求2所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块根据所述实时电流电压信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
    当能源消纳系统的当前工作模式为第五工作模式时，若所述实时电流电压信息显示随机发电设备的供电电流小于第二预设电流值且随机负荷设备的端口电压小于第二预设电压值，则控制储能设备工作在升压模式，和/或控制第五工作模式下的可用变流器工作在整流模式，由随机发电设备、储能设备、和/或第五工作模式下的 可用馈线向随机负荷设备供电；其中，第五工作模式下的可用变流器为第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器中的至少一个，第五工作模式下的可用馈线为第一馈线、第二馈线、第三馈线和第四馈线中的至少一条；
    其中，所述第五工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备、随机负荷设备和储能设备，随机发电设备和随机负荷设备开启、储能设备截止，第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器截止，由随机发电设备向随机负荷设备供电。
  9. 如权利要求3所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块还根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换；
    所述控制模块根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
    当能源消纳系统的当前工作模式为第六工作模式时，若所述上层调度信息指示控制第一变流器截止，则控制第一变流器截止，并控制第二变流器和/或第三变流器工作在整流模式，由第二馈线和/或第三馈线向第四馈线供电；
    其中，所述第六工作模式为：直流即插端口无外部设备接入，第一变流器工作在整流模式、第四变流器工作在逆变模式、第二变流器和第三变流器截止，由第一馈线向第四馈线供电。
  10. 如权利要求3所述的能源消纳系统，其特征在于，所述控制模块还根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，实现各条馈线之间的负荷切换；
    所述控制模块根据所述上层调度信息控制第一变流器、第二变流器、第三变流器和第四变流器的工作状态，包括：
    当能源消纳系统的当前工作模式为第七工作模式时，若所述上层调度信息指示控制随机发电设备截止，则控制随机发电设备截止，并检测第一馈线和第三馈线是否能够消纳第二馈线和第四馈线的负荷；
    若第一馈线和第三馈线不能消纳第二馈线和第四馈线的负荷，则控制储能设备工作在升压模式，由第二馈线和第四馈线向第一馈线、第三馈线以及储能设备供电；若第一馈线和第三馈线能够消纳第二馈线和第四馈线的负荷，则由第二馈线和第四馈线向第一馈线和第三馈线供电；
    其中，所述第七工作模式为：直流即插端口接入随机发电设备和储能设备，随机发电设备开启、储能设备截止，第二变流器和第四变流器工作在整流模式、第一变流器和第三变流器工作在逆变模式，由随机发电设备、第二馈线以及第四馈线向第一馈线和第三馈线供电。
  11. 如权利要求3所述的能源消纳系统，其特征在于，所述通讯单元的输入端还用于提供历史参考信息的接收端口；
    所述运算单元根据实时电流电压信息、上层调度信息和历史参考信息中的至少一种信息生成负荷切换的驱动信号；其中，所述历史参考信息包括影响用户负荷的历史影响因素数据以及历史负荷数据。
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