园区分布式能源微网的智慧能源调控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，以天然气、生物质气体的热电联供系统为基础，并配备智慧能源管理系统。根据用户侧相应的热、电需求，智慧能源管理系统自动判断多种能源供应方式的成本，然后合理选择一种或者联合供能方式，使得燃料成本最低，从而达到最优的能源节约率、年成本最低化。本发明专利技术还配有储电单元、储热单元，和常规的联供系统相比，能平衡能源时空上利用的不均匀性，在保证用户侧热、电需求得到满足的前提下，通过储能措施，减少了能量的浪费等，进一步整合多能系统并通过智慧能源管理及调控提高了能源的综合利用效率和系统的经济性。

【技术实现步骤摘要】
园区分布式能源微网的智慧能源调控系统
本专利技术涉及分布式微网
，特别是涉及一种园区分布式能源微网的智慧能源调控系统
技术介绍
分布式能源作为一种新的可持续能源供应方式，相比传统的集中式供能方式，具有贴近用户侧，能源传输过程损耗小，能源的利用效率高等特点，是国家能源转型的重要方向。将相应的储电系统、储热系统运用于本专利技术中，能够起到移峰填谷，平衡能源供给侧与能源消费侧在时空上使用的不平衡性，保障系统的平稳运行。将智慧能源调控系统运用于本专利技术中，在满足用户负荷的情况下，从多种能源供应方式中选择一种最经济的供能方式，从而提高经济效益和设施利用率。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的缺陷，本专利技术致力于提供一种园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，以解决现有分布式系统存在的用户侧需求不稳定、运行不经济和能源利用效率不高等问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下。一种园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，所述园区分布式能源微网包括储电池2、光伏系统3、天然气热电联产系统4、生物质气体热电联产系统5、生物质气化炉6、蒸汽储罐7和生物质锅炉8；生物质锅炉8接收外购生物质，将产生的热能输送至蒸汽储罐7，蒸汽储罐7还接收外购蒸汽，生物质气化炉6将用户工厂1产生的药渣处理成生物质气体并输出至生物质气体热电联产系统5，生物质气体热电联产系统5将产生的电能输送至用户工厂1或储电池2，产生的热能输送至蒸汽储罐7，天然气热电联产系统4接收外购天然气，并将产生的电能输送至用户工厂1或储电池2，产生的热能输送至蒸汽储罐7，光伏系统3产生的电能输送至用户工厂1或储电池2，储电池2将电能输送至用户工厂1；用户工厂1的用热需求首先由生物质锅炉8产生的热能满足，其余热量由智慧能源调控系统，结合用能成本，最终从生物质气体热电联产系统5、天然气热电联产系统4和外购蒸汽这三种供热方式中选择一种或多种最经济的供热方式，满足用户工厂1的其余用热需求；用户工厂1的用电需求首先由外购电、储电池2和光伏系统3供电满足，其余电量由智慧能源调控系统，结合用能成本，最终从生物质气体热电联产系统5、天然气热电联产系统4这两种供电方式中选择一种或两种最经济的供电方式，满足用户工厂1的其余用电需求。本专利技术与现有的分布式能源系统相比具有的创新点有：(1)系统构建上的创新：基于园区多种能源生产技术的特点，构建了智慧能源调控系统平台，实现多种供能方式的互补、多种能源的梯级利用，通过信息化、智能化控制技术及策略，实现热、电的移峰填谷，实现能源供应系统的安全稳定运行；(2)系统应用上的创新：结合用户热、电需求的变化，集成多种供能技术和储能单元，基于用电量、分时电价，用热量、分时热价以及热、电负荷特性等综合分析，确定各能源利用模块的最优运行策略和需求侧负荷控制计划。园区分布式能源微网智慧管理调控系统，一方面提高了能源的综合利用率，另一方面从用户侧和供能侧考虑，为用户的用热、用电需求选择经济合理的供能方式，实现了系统的经济性。附图说明图1为本专利技术园区分布式能源微网的智慧能源调控系统的结构示意图；图2为本专利技术中用户工厂用热选择逻辑图；图3为本专利技术中用户工厂用电选择逻辑图；具体实施方式下面结合附图阐述本专利技术的实施例。如图1所示，一种园区分布式能源微网的智慧管理调控系统包括用户工厂1、储电池2、光伏系统3、天然气热电联产系统4、生物质气体热电联产系统5、生物质气化炉6、蒸汽储罐7、生物质锅炉8、智慧能源管理系统9等九部分组成。用户侧的电需求视情况由储电池2、光伏系统3、天然气热电联产系统4、生物质气体热电联产系统5、外购电提供；用户侧的热需求视情况由天然气热电联产系统4、生物质气体热电联产系统5、蒸汽储罐7、生物质锅炉8、外购蒸汽提供。现已知用户工厂1的热、电需求量以及外购生物质、外购电、外购天然气，外购蒸汽的价格。1)考虑用户工厂1的热需求。用户工厂1的用热需求首先由生物质锅炉8来满足，如果生物质锅炉8产生的热量能满足用户工厂1的热需求，那么智慧能源管理系统9会发出指令关闭生物质气体热电联产系统5和天然气热电联产系统4；如果生物质锅炉8产生的热量不能满足用户工厂1的热需求，那么智慧能源管理系统9首先计算出ΔQ＝Q需求-Q生物质锅炉，然后分别比较需要外购蒸汽产生ΔQ热量，开启生物质气体热电联产系统5产生ΔQ热量和开启天然气热电联产系统4产生ΔQ热量的成本，从这三种供热方式中，选择一种成本最低的供热方式以满足用户工厂剩余ΔQ的热量需求；2)考虑用户工厂1的电需求。用户工厂1的用电需求首先由外购电，储电池2和光伏3提供，如果外购电，储电池2和光伏3提供的电量能满足用户工厂1的用电需求量，那么智慧能源管理系统9会发出指令关闭生物质气体热电联产系统5和天然气热电联产系统4；如果外购电，储电池2和光伏3提供的电量不能满足用户工厂1的用电需求量，那么智慧能源管理系统9首先计算出ΔE＝E需求-E外购电+储电池+光伏，然后分别比较开启生物质气体热电联产系统5产生ΔE电量和开启天然气热电联产系统4产生ΔE电量的成本，从这两种供电方式中，选择一种成本最低的供电方式以满足用户工厂剩余ΔE的电量需求。根据园区分布式能源微网的智慧管理调控方法，以热电联供系统运行费用最低建立优化运行目标，在用户工厂1满足热、电需求得同时，使得目标函数值最小，其目标函数为：以热电联供系统运行费用最低建立优化运行目标，其目标函数为：CSal＝CSQ+CSECSQ＝CSpl+CSbl+ifexist[minCSst，CSgs+CScg，CSbg]CSE＝CSel+CSrf+CSpv+ifexist[min(CSgs+CScg，CSbg)]公式中CSal为总成本，单位为yuan；CSQ为热需求的总费用，单位为yuan；CSE为电需求的总费用，单位为yuan；CSpl＝SPpc∫SPp(t)dt，其中CSpl为总的生物质颗粒价格，单位为yuan，SPpc为单位生物质颗粒价格，单位为yuan/ton，SPp为外购生物质颗粒量，单位为ton；CSbl＝∑(BLdc∫SIGN(BLeo(t))dt)，其中CSbl为操作生物质锅炉8的费用，单位为yuan，BLdc为单位时间操作成本，单位为yuan/h，BLeo为生物质锅炉8的热能输出量，单位为kW；CSst＝SPhc∫SPh(t)dt，其中CSst为总的外购热价，单位为yuan，SPhc单位热价，单位为yuan/kWh，SPh为外购热量，单位为kW；CSgs＝SPgc∫SPg(t)dt，其中CSgs为总的外购天然气价格，单位为yuan，SPgc为单位天然气价格，单位为yuan/m3，SPg为外购天然气量，单位为m3；CScg＝∑(CGdc∫SIGN(CGeo(t))dt)，其中CScg为操作天然气热电联产系统4的费用，单位为yuan，CGdc为单位时间操作成本，单位为yuan/h，CGeo为天然气热电联产系统4产生的电量，单位为kW；CSbg＝∑(BGdc∫SIGN(BGeo(t))dt)，其中CSbg为操作生物质气体热电联产系统5的费用，单位为yuan，BGdc为单位时间操作成本，单位为yuan/h，BGeo为热电联产生物质气体热电联产系统5产生的电量，单位为kW；其中CSel为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，其特征在于，所述园区分布式能源微网包括储电池(2)、光伏系统(3)、天然气热电联产系统(4)、生物质气体热电联产系统(5)、生物质气化炉(6)、蒸汽储罐(7)和生物质锅炉(8)；生物质锅炉(8)接收外购生物质，将产生的热能输送至蒸汽储罐(7)，蒸汽储罐(7)还接收外购蒸汽，生物质气化炉(6)将用户工厂(1)产生的药渣处理成生物质气体并输出至生物质气体热电联产系统(5)，生物质气体热电联产系统(5)将产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2)，产生的热能输送至蒸汽储罐(7)，天然气热电联产系统(4)接收外购天然气，并将产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2)，产生的热能输送至蒸汽储罐(7)，光伏系统(3)产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2)，储电池(2)将电能输送至用户工厂(1)；用户工厂(1)的用热需求首先由生物质锅炉(8)产生的热能满足，其余热量由智慧能源调控系统，结合用能成本，最终从生物质气体热电联产系统(5)、天然气热电联产系统(4)和外购蒸汽这三种供热方式中选择一种或多种最经济的供热方式，满足用户工厂(1)的其余用热需求；用户工厂(1)的用电需求首先由外购电、储电池(2)和光伏系统(3)供电满足，其余电量由智慧能源调控系统，结合用能成本，最终从生物质气体热电联产系统(5)、天然气热电联产系统(4)这两种供电方式中选择一种或两种最经济的供电方式，满足用户工厂(1)的其余用电需求。...

【技术特征摘要】
1.一种园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，其特征在于，所述园区分布式能源微网包括储电池(2)、光伏系统(3)、天然气热电联产系统(4)、生物质气体热电联产系统(5)、生物质气化炉(6)、蒸汽储罐(7)和生物质锅炉(8)；生物质锅炉(8)接收外购生物质，将产生的热能输送至蒸汽储罐(7)，蒸汽储罐(7)还接收外购蒸汽，生物质气化炉(6)将用户工厂(1)产生的药渣处理成生物质气体并输出至生物质气体热电联产系统(5)，生物质气体热电联产系统(5)将产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2)，产生的热能输送至蒸汽储罐(7)，天然气热电联产系统(4)接收外购天然气，并将产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2)，产生的热能输送至蒸汽储罐(7)，光伏系统(3)产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2)，储电池(2)将电能输送至用户工厂(1)；用户工厂(1)的用热需求首先由生物质锅炉(8)产生的热能满足，其余热量由智慧能源调控系统，结合用能成本，最终从生物质气体热电联产系统(5)、天然气热电联产系统(4)和外购蒸汽这三种供热方式中选择一种或多种最经济的供热方式，满足用户工厂(1)的其余用热需求；用户工厂(1)的用电需求首先由外购电、储电池(2)和光伏系统(3)供电满足，其余电量由智慧能源调控系统，结合用能成本，最终从生物质气体热电联产系统(5)、天然气热电联产系统(4)这两种供电方式中选择一种或两种最经济的供电方式，满足用户工厂(1)的其余用电需求。2.根据权利要求1所述的园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，其特征在于，所述园区分布式能源微网的电平衡满足如下关系式：∑FAee＝SPe+∑CGeo+∑BGeo+∑PVeo+∑RFeio+∑PMed公式中FAee为用户工厂(1)的用电需求，单位为kw；SPe为外购电量，单位为kw；CGeo为天然气热电联产系统(4)产生的电量，单位为kw；BGeo为生物质气体热电联产系统(5)产生的电量，单位为kw；PVeo为光伏系统(3)产生的电量，单位为kw；RFeio为储电池(2)产生的电量，单位为kw；PMed为外部输入到用户工厂(1)用来干燥药渣的电量，单位为kw。3.根据权利要求1所述的园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，其特征在于，所述园区分布式能源微网的热平衡满足如下关系式：SAei＝∑CGho+∑BGho+∑BLeo+SPh公式中SAei为系统热能的需求，单位为kw；CGho为天然气热电联产系统(4)产生的热量，单位为kw；BGho为生物质气体热电联产系统(5)产生的热量，单位为kw；BLeo为生物质锅炉(8)产生的热量，单位为kw；SPh为外购蒸汽，单位为kw。4.根据权利要求1所述的园区分布式能源微网的智慧能源调控系统，其特征在于，根据用户工厂(1)用热的需求量计算进入生物质锅炉(8)的生物质消耗量，并依据生物质锅炉(8)的运行效率，计算并输出生物质锅炉(8)产生的热能...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪鹏，沈忠杰，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44