多用户的区域能源互联网的系统及其调节方法技术方案

技术编号:15514551 阅读:94 留言:0更新日期:2017-06-04 06:20
本发明专利技术涉及可再生能源的回收利用技术领域,具体的讲是多用户的区域能源互联网的系统及其调节方法,本发明专利技术构建了基于电网、热网、冷网构成区域能源网,并通过区域能源网与区域外城市能源网协同互补、区域能源网间协同互补,区域能源网自身与蓄能协同互补实现多用户区域能源网自调节。通过气象预测模型、多用户能源需求预测模型、可再生能源预测模型、区域能源网优化模型实现区域能源网的运行优化。

【技术实现步骤摘要】
多用户的区域能源互联网的系统及其调节方法
本专利技术涉及可再生能源的回收利用
,具体的讲是多用户的区域能源互联网的系统及其调节方法。
技术介绍
随着传统化石能源的日益枯竭,太阳能、风能等分布式可再生能源越来越受到人们的关注。然而可再生能源具有间歇性、不稳定性等特点,造成大量的弃光、弃风现象。随着互联网的应用升级,构建区域能源网成为能源应用的发展方向。然而电网、冷网、热网各自具有不同的响应特性,单一网络优化调节显然无法实现多能源网络的最优,也无法尽可能多的利用可再生能源。现有能源技术从集中的火力发电、集中区域供暖、分散式供冷,逐渐发展为分布式冷热电联供系统和融合多种可再生能源的分布式能源系统。所谓分布式能源系统是相对于集中式能源系统而言,相比采用大容量设备、集中生产、集中传输到用户的传统能源系统,分布式能源系统靠近用户端,小容量设备进行能源转换,余热资源综合利用,根据用户端需求采用必要的储能设备,满足各种不同需求的用户端,构建能源的生产、传输、利用、回收等四环节。在此发展基础上,已公开专利《一种能源互联网的体系架构》授权公告号:CN204497843U提出了基于电力网络的能源互联网,已公开专利《一种能源互联网调度与控制方法》申请公布号:CN104993988A公开了基于网络通信与能源传输的能源互联网调度控制方法,其指代的能源仍只是电能。由于电力响应速度快,相比冷网、热网的水力易失衡、热力响应较慢等特性,更容易形成电力的互联。因此目前针对能源互联网的研究都是基于电力的能源互联。然而,随着社会的发展和人们生活水平的提高,区域用户对冷、热的需求不断攀升,合理规划建设区域冷网、热网、电网,为居民提供能源需求显得尤为重要。融合冷网、热网、电网的新型能源网络的建立,将为实现能源的高效利用和高可再生能源渗透率提供坚实的基础。因此本专利技术公开了基于电网、热网、冷网构成的区域能源网系统,并详细叙述各子网间的自调节协同策略,同时提出该系统的优化调节方法,最终实现高可再生能源渗透率的热网、冷网、电网协同运行。
技术实现思路
本专利技术突破了现有技术的难题,设计了一种基于电网、热网、冷网构成的区域能源网系统及其优化调节方法。为了达到上述目的,本专利技术设计了多用户的区域能源互联网的系统,包括能源网,其特征在于:能源网由区域电网、区域冷网、区域热网组成,可再生能源和天然气能源管道作为能源网的功能源头,能源网耦合区域外城市能源网作为能源网的补充,能源网的输出终端则连接多用户能源互联网,其中区域电网中设有蓄电系统,区域冷网中设有蓄冷系统,区域热网中设有蓄热系统,所述可再生能源与能源网之间采用可再生能源供能系统相连,所述天然气能源管道与能源网之间采用天然气系统相连,所述区域电网与区域热网之间设有电热转换系统,区域电网与区域冷网之间设有电制冷系统,区域热网与区域冷网之间设有吸收式制冷系统。所述可再生能源包括太阳能与风能,所述可再生能源供能系统分为光伏系统、光热系统、太阳能吸收式制冷机、风力发电系统和风力制热系统。所述天然气系统由燃气锅炉、内燃机一、燃气空调、燃气滤清器组成,燃气空调的一侧与区域冷网相连,燃气空调的另一侧分为三路分别与内燃机一的一侧、燃气锅炉的一侧、调压阀的一端相连,内燃机一的另一侧与区域电网相连,燃气锅炉的另一侧与区域热网相连,调压阀的另一端与燃气滤清器的一端相连,燃气滤清器的另一端与球阀的一端相连,球阀的另一端与天然气能源管道相连。所述蓄冷系统由蓄冰槽、冰水泵、释冰冷泵、区域冷网换热器和制冰机,区域冷网上连接有区域冷网换热器,区域冷网换热器的一侧与制冰机的上方相连,制冰机的一侧与冰水泵的一端相连,冰水泵的另一端与蓄冰槽的一侧相连,蓄冰槽的上方采用通道与制冰机相连,蓄冰槽的另一侧与释冷水泵的一端相连,释冷水泵的另一端与区域冷网换热器的另一侧相连。所述蓄电系统由储能逆变器、内燃机二、储能装置组成,储能逆变器的顶部与区域电网相连,储能逆变器的一侧与储能装置相连,储能逆变器的另一侧与内燃机二、光伏系统、风电系统相连。所述蓄热系统由蓄热装置、循环水泵、热交换热器等组成,其特征在于:所述换热器串联在区域热网上,热交换热器的一侧与蓄热装置的顶部一侧相连,蓄热装置顶部的另一侧分为两路分别与热泵、余热源相连,蓄热装置的底部一侧与水泵相连,水泵把热量输送到用户端。蓄热装置底部的另一侧与循环水泵的一侧相连,循环水泵的另一侧与热交换热器的另一侧相连。所述电热转换系统为热泵系统、电加热系统、朗肯循环系统、有机朗肯循环系统和斯特林机系统中的一种或几种。所述光伏系统由光伏电池组件、汇流箱、直流控制柜组成,光伏电池组件的下方连接有汇流箱,汇流箱的下方连接有直流控制柜,直流控制柜与储能逆变器相连。所述光热系统由过滤器、控制阀门、泵和太阳能集热器,控制阀门的一端与区域热网相连,控制阀门的另一端与蓄热器一侧的上方相连,蓄热器一侧的下方与给水泵的一侧相连,给水泵的另一侧与过滤器相连,蓄热器另一侧的上方与太阳能集热器的一端相连,太阳能集热器的另一端与泵的一侧相连,泵的另一侧与蓄热器另一侧的下方相连。多用户的区域能源互联网的调节方法,其特征在于:按照如下步骤进行调节:步骤1:取得调节区域的历年气象资料并进行未来24小时气象预测得到预测数据;取得调节区域多用户能源需求的历史数据和该区域可再生能源出力历史数据;步骤2:基于步骤1的各项数据,利用自学式神经网络法预测多用户能源需求数NEED(I,N,H,C,E)和可再生能源出力数据REN(I,M,H,C,E);步骤3:设天然气系统供给的能量为GAS(I,O,H,C,E),区域外城市能源网的调度量为OUTNET(I,P,H,C,E);步骤4:将能源储存系统抽象设计成数学模型STRAGE(I,Q,H,C,E),能源转换系统抽象设计成数学模型CON(I,R,H,C,E);步骤5:通过步骤2~步骤4设立的五维矩阵模型,确定决策变量,构建目标函数,基于能量平衡理论构建约束模型,然后利用智能寻优算法求解得到:区域外城市能源网的调度值、能源网的转换系统值、能源网内部储能系统值;步骤6:将步骤5得出的计算结果进行三级调节,然后将能量输送到多用户能源互联网中。所述自学习神经网络预测法具体执行过程如下:步骤1:初始化网络:根据输入的初始输出序列(X,Y),确定网络输入层节点数n、隐含层节点数l、输出层节点数m、初始化输入层、隐含层和输出层神经元之间的连接权值、初始化隐含层阈值、输出层阈值,学习速率和神经元激励函数;步骤2:执行隐含层输出计算和输出层输出计算;步骤3:根据网络输出值和预期输出值计算网络预测误差;步骤4:根据步骤3计算出的网络预测,更新网络连接权值和节点阈值;步骤5:判断算法迭代是否结束,如果没有则返回步骤2继续计算,如结束则输出最终结果。本专利技术与现有技术相比,本专利技术不是把能源互联网局限在电网层面,而是构建了基于电网、热网、冷网构成区域能源网,并通过区域能源网与区域外城市能源网协同互补、区域能源网间协同互补,区域能源网自身与蓄能协同互补实现多用户区域能源网自调节。通过气象预测模型、多用户能源需求预测模型、可再生能源预测模型、区域能源网优化模型实现区域能源网的运行优化。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术中天然气能源本文档来自技高网
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多用户的区域能源互联网的系统及其调节方法

【技术保护点】
多用户的区域能源互联网的系统,包括能源网,其特征在于:能源网由区域电网(1)、区域冷网(3)、区域热网(2)组成,可再生能源和天然气能源管道(4)作为能源网的功能源头,能源网耦合区域外城市能源网(5)作为能源网的补充,能源网的输出终端则连接多用户能源互联网(6),其中区域电网(1)中设有蓄电系统(7),区域冷网(3)中设有蓄冷系统(8),区域热网(2)中设有蓄热系统(9),所述可再生能源与能源网之间采用可再生能源供能系统相连,所述天然气能源管道(4)与能源网之间采用天然气系统(18)相连,所述区域电网(1)与区域热网(2)之间设有电热转换系统(10),区域电网(1)与区域冷网(3)之间设有电制冷系统(11),区域热网(2)与区域冷网(3)之间设有吸收式制冷系统(12)。

【技术特征摘要】
1.多用户的区域能源互联网的系统,包括能源网,其特征在于:能源网由区域电网(1)、区域冷网(3)、区域热网(2)组成,可再生能源和天然气能源管道(4)作为能源网的功能源头,能源网耦合区域外城市能源网(5)作为能源网的补充,能源网的输出终端则连接多用户能源互联网(6),其中区域电网(1)中设有蓄电系统(7),区域冷网(3)中设有蓄冷系统(8),区域热网(2)中设有蓄热系统(9),所述可再生能源与能源网之间采用可再生能源供能系统相连,所述天然气能源管道(4)与能源网之间采用天然气系统(18)相连,所述区域电网(1)与区域热网(2)之间设有电热转换系统(10),区域电网(1)与区域冷网(3)之间设有电制冷系统(11),区域热网(2)与区域冷网(3)之间设有吸收式制冷系统(12)。2.根据权利要求1所述的多用户的区域能源互联网的系统,其特征在于:所述可再生能源包括太阳能(19)与风能(20),所述可再生能源供能系统分为光伏系统(13)、光热系统(14)、太阳能吸收式制冷机(15)、风力发电系统(16)和风力制热系统(17)。3.根据权利要求1所述的多用户的区域能源互联网的系统,其特征在于:所述天然气系统(18)由燃气锅炉(18-1)、内燃机一(18-2)、燃气空调(18-3)、燃气滤清器(18-4)组成,燃气空调(18-3)的一侧与区域冷网(3)相连,燃气空调(18-3)的另一侧分为三路分别与内燃机一(18-2)的一侧、燃气锅炉(18-1)的一侧、调压阀(18-5)的一端相连,内燃机一(18-2)的另一侧与区域电网(1)相连,燃气锅炉(18-1)的另一侧与区域热网(2)相连,调压阀(18-5)的另一端与燃气滤清器(18-4)的一端相连,燃气滤清器(18-4)的另一端与球阀(18-6)的一端相连,球阀(18-6)的另一端与天然气能源管道(4)相连。4.根据权利要求1所述的多用户的区域能源互联网的系统,其特征在于:所述蓄冷系统(8)由蓄冰槽(8-1)、冰水泵(8-2)、释冰冷泵(8-3)、区域冷网换热器(8-4)和制冰机(8-5),区域冷网(3)上连接有区域冷网换热器(8-4),区域冷网换热器(8-4)的一侧与制冰机(8-5)的上方相连,制冰机(8-5)的一侧与冰水泵(8-2)的一端相连,冰水泵(8-2)的另一端与蓄冰槽(8-1)的一侧相连,蓄冰槽(8-1)的上方采用通道与制冰机(8-5)相连,蓄冰槽(8-1)的另一侧与释冷水泵(8-3)的一端相连,释冷水泵(8-3)的另一端与区域冷网换热器(8-4)的另一侧相连。5.根据权利要求1所述的多用户的区域能源互联网的系统,其特征在于:所述蓄电系统(7)由储能逆变器(7-1)、内燃机二(7-2)、储能装置(7-3)组成,储能逆变器(7-1)的顶部与区域电网(1)相连,储能逆变器(7-1)的一侧与储能装置(7-3)相连,储能逆变器(7-1)的另一侧与内燃机二(7-2)、光伏系统(13)、风电系统(16)相连。6.根据权利要求1所述的多用户的区域能源互联网的系统,其特征在于:所述蓄热系统(9)由蓄热装置(9-1)、水泵(9-2)、热交换器(9-3)、循环水泵(9-4)组成,其特征在于:所述热交换器(9-3)串联在区域热网(2)上,热交换器(9-3)的一侧与蓄热装置(9-1)的顶部一侧相连...

【专利技术属性】
技术研发人员:吕博张涛刘海艳张冬霞
申请(专利权)人:上海博翎能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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