电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网技术方案

本发明专利技术公开一种电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网，包括分配系统、物联网芯片的功能模块、物联网的IOT系统站及接入物联网的IOT系统站的荷侧的智能工厂。光伏发电、风力发电、生物质能，三者的输出均与储能电力组建云储能电力；云储能电力与光伏发电、风力发电、生物质能均由可再生能源电碳计量控制器进行双向控制，可再生能源电碳计量控制器与地方智能电网互联。可以对智能电网从源侧、网侧、荷侧与储能全环节、多元能源电力传输供给体系中各种电力、输电、变电、配电、集中器、智能电表、负荷开关、终端用电设备的身份、电能和双碳调度、碳排放、交易等信息的自动识别、计量、追踪及智能配送。追踪及智能配送。追踪及智能配送。

【技术实现步骤摘要】
电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网


[0001]本专利技术属于物联网智能电网输配电领域
，涉及一种基于智能电网物联感知的数字电力智能传感、识别的电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网。

技术介绍

[0002]构建以储能和调峰能力为基础、支撑风电、太阳能发电、生物质能、水能、核能大规模友好与存量火电等化石能源并网、实现智能电网高比例消纳和调控能力的绿色、环保、安全、可靠的新型电力系统。
[0003]首先面临的第一个难题目是，目前还缺少接入智能电网的多元能源电力传输供给体系中各种电力、输电、变电、配电及终端用电设备的身份、电能、双碳等信息的自动识别，也没有自动识别和计量源侧(发电侧)和负荷侧电碳计量的装置。
[0004]海量的新能源为首的零碳排放并入新型电力系统，从源侧、网侧、荷侧形成浩瀚的电碳计量、电碳调度、电力流、碳排放流与电碳交易全环节电力能源碳中电碳经济与安全系统，达到各方受益实现碳中和目标。由于采样电碳数据和传输过程中不可避免的干扰甚至故障，能源负荷场景中的海量的计量数据在现有有线与无线网络中形成堵塞无法全面实现；使目前理想和目标停留在模拟和概念上。
[0005]智能电网作为全球能源互联网的基本单元，物联网与智能电网融合的想法显示出巨大的增长潜力，电力物联网在智能电网发电、输电、变电、配电和工业智能工厂、智能制造、客户和公用事业公司之间互动中的应用，形成灵活的电力能源分配和双碳管理平台，以促进综合能源服务和双碳目标配送合理排放与交易受益供应的发展。目前构建这样的平台需要在智能电网中的关键件智能电表、实现低压用户远程电费控制的智能电表与负荷开关、包括智能工厂、智能建筑等任何地方用电设备都需要大量的接入电网馈线传感器获得身份认证、数据和信息，这些大量的馈线传感器与配电系统中引入各种交直流监控装置、电子电表电能计量，智能电网和物联网中使用众多电压电流传感器、电子扼流圈，当非线性负载施加到系统时，电源电流会趋向于非正弦并带有显著的谐波含量损耗损害电能质量的问题。目前还没有可以在自动识别这些设备、智能电表、负荷开关身份和用电信息、替代这些馈线传感器，使其无法批量接入智能电网与物联网。在发电侧、输配电侧、从能源路由器、集中器到智能电能表、负荷开关，均面临数量大、现场环境复杂、通信媒介质量低、成本压力大等一系列难题。
[0006]在物联网、智能电网和光伏风电、储能等可再生能源及电网中，使用众多电能计量、监控、控制及终端用户设备，大量重复性功能。费用高昂和紧缺的主控电路芯片、逻辑芯片、模数转换芯片、ARM、DSP2、mcu、ADC、双量PI控制器、PQ控制器、下垂控制器、驱动和信号调理、通讯芯片、及各种电压、电流、功率、传感器、滤波阻抗器及大量通讯、显示等硬件与软件投入，使得电表与监控、控制设备之间且仅能专机专用，造成大量经济浪费。还有，现有电
表、物联网、智能电网孤岛联接的问题；芯片与传感器及通讯软件硬件没有实现功能上集成、交互，控制电网与物联网从发电到交付的所有元素造成大量芯片荒和经济成本高昂的投入，给电网带来大量的谐波污染的垃圾电，导致计量监控控制精度低。

技术实现思路

[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供一种电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网，可以对智能电网从源侧、网侧、荷侧与储能全环节、多元能源电力传输供给体系中各种电力、输电、变电、配电、集中器、智能电表、负荷开关、终端用电设备的身份、电能和双碳调度、碳排放、交易等信息的自动识别、计量、追踪及智能配送。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，电能与双碳供应系统包括：源侧分配系统、网侧的物联网芯片的功能模块、物联网的IOT系统站及接入物联网的IOT系统站的荷侧的智能工厂；能源计量负荷开关控制智能工厂电源供给；
[0009]所述源侧分配系统包括：主芯片与复用芯片，主芯片通过公共端接口连接多个复用芯片；
[0010]所述主芯片包括ADV10模数转换通道、三角触发发生器、三个三角调制器，电平移位分压器与电流调整器与主芯片连接，其中，电流调整器与三角调制器连接，电平移位分压器与ADV10模数转换通道连接，三角触发发生器经采样触发输入ADV10模数转换通道；所述主芯片与功能模块通过IO接口连接；
[0011]所述复用芯片通过传感器接入IO接口，IO接口接入包括光伏组件光照照度、光伏组件温度、电源温度、直流电流、直流电压、三相交流电压、三相交流电流、直流开关、交流开关、接触器、光伏组件开关、逆变桥的驱动、电碳识别器输出信号SW1、电碳识别器输出信号SW2；
[0012]所述功能模块与IOT系统站的模块通过IO接口连接，IOT系统站的各个模块通过IO接口连接智能工厂。
[0013]本专利技术所采用的另一技术方案是：全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网，其特征在于，包括光伏发电、风力发电、生物质能，三者的输出均与储能电力组建云储能电力；云储能电力与光伏发电、风力发电、生物质能均由可再生能源电碳计量控制器进行双向控制，可再生能源电碳计量控制器与地方智能电网互联，地方智能电网分别与传统发电网、物联网系统站互联；节点控制单元、无线上网适配器、国际智能能源网、国家智能电网、云服务器均与物联网系统站互联；国际智能能源网和国家智能电网均与国际能源互联网互联；数据分类集中器、管理审核和云服务器均与工业物联网网关互联；IOT天线发射电碳识别器识别的电碳数据及相关信息；智能工厂、车间能源计量负荷开关、设备能源电碳计量负荷开关、安全消防照明电碳负荷开关、用户电碳计量开关均与IOT无线、以太网、IOT天线互联，IOT无线通过wifi
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MQTT与数据分类集中器互联，IOT天线与数据分类集中器互联；以太网与网络服务器互联，网络服务器分别与智能工厂智能制造系统、企业存储管理库连接，智能工厂智能制造系统与企业存储管理库互联。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]1，解决当非线性负载施加到系统时，电源电流会趋向于非正弦并带有显著的谐波含量损耗损害电能质量的问题，可替代目前智能电网中的物联感知馈线传感器的装置，从
发电到终端用户全过程进行电能和双碳经济供应与计量；可应用于智能工厂与智能制造、智能建筑，将智能工厂与智能制造(设备)实现在线能量分析、电碳低碳调度、能源预测决策、安全检测、负荷驱动智能管理的平台和全球能源互联的电碳调度交易。
[0016]2，在智能电网与电力物联网及从电力生产、输配电到终端用户电力配送与双碳减排计量、追踪交易的交互上，设计了低功耗数字电力智能电碳传感识别器，结合智能电表、集中器、负荷开关实现终端设备身份识别和信息自动配对，通过IOT系统站，由物联感知单元对集中器、智能电表、负荷开关、用电设备、风电、太阳能发电、生物质能、水能、核能与火力发电的电能与双碳进行身份识别与资产编码，实现从发电、输配电、终端用户用电、智能电网、电力物联网、国际能源互联网全过程电力电能与双碳的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电能与双碳供应系统，其特征在于，包括：源侧分配系统、网侧的物联网芯片的功能模块、物联网的IOT系统站及接入物联网的IOT系统站的荷侧的智能工厂；能源计量负荷开关控制智能工厂电源供给；所述源侧分配系统包括：主芯片与复用芯片，主芯片通过公共端接口连接多个复用芯片；所述主芯片包括ADV10模数转换通道、三角触发发生器、三个三角调制器，电平移位分压器与电流调整器与主芯片连接，其中，电流调整器与三角调制器连接，电平移位分压器与ADV10模数转换通道连接，三角触发发生器经采样触发输入ADV10模数转换通道；所述主芯片与功能模块通过IO接口连接；所述复用芯片通过传感器接入IO接口，IO接口接入包括光伏组件光照照度、光伏组件温度、电源温度、直流电流、直流电压、三相交流电压、三相交流电流、直流开关、交流开关、接触器、光伏组件开关、逆变桥的驱动、电碳识别器输出信号SW1、电碳识别器输出信号SW2；所述功能模块与IOT系统站的模块通过IO接口连接，IOT系统站的各个模块通过IO接口连接智能工厂。2.根据权利要求1所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述功能模块、所述IOT系统站、所述智能工厂以及主处理器、网管、I/O输入输出模块、连接器、物联网芯片构成了物联系统单元；其中所述功能模块用于光伏电碳计量、能源计费服务单元、数据集中发布、企业能源在线差额预警、智能电网电碳计量、能源账单发布、智能电网能源供应差额预警、能源身份认证、逆变器与电池板监控、云服务、企业生产与能耗监控管理、消防安全与物流管理，户用、商用、建筑用户能耗计量与预警，户用、商用、建筑用户能耗监控。3.根据权利要求1所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述智能工厂包括本地工厂和外地工厂，每个智能工厂具有相应生产车间能源计量负荷集成开关，生产车间能源计量负荷集成开关里具有相应的电能负荷开关；所述生产车间能源计量负荷集成开关与智能传感识别仪表连接，智能传感识别仪表通过RS
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485总线与电能双碳集中器连接，智能工厂的能源计量负荷开关、IOT系统子站分别与电能双碳集中器连接，IOT系统子站连接IOT系统站；电能双碳集中器通过RS232与触摸屏连接，触摸屏通过LAN接口与远程安全通信模块SY
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RSCM连接，远程安全通信模块SY
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RSCM通过WAN接口与互联网连接，互联网再通过路由器连接管理计算机。4.根据权利要求2所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述物联系统单元与电碳计量表之间通过SPI或UART接口、SPI或I2C接口连接，所述物联系统单元与以太网、IOT无线电互联，IOT无线电连接wifi
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MQTT；电碳分析预测发布模块、能源预测调度发布模块、能量分析集成电路与所述物联系统单元连接，电碳分析预测发布模块、能源预测调度发布模块、能量分析集成电路均通过异步收发器进行发布；所述电碳计量表通过电流调整器收集电流信息，电平移位分压器收集电压信息，电流调整器、电平移位分压器分别接入三线四线电网单元；三相的电流调整器紧靠三线四线电网的一端组成星型连接接入加载单元；三相的电平移位分压器紧靠三线四线电网的一端组成星型连接接入智能电网端；智能电网电力线路中接入火电，可再生能源风光储系统、电碳识别器、断路器、变压器接入智能电网。5.根据权利要求4所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述电碳计量表采用16位处理器，电碳计量表上具有外置晶振，所述电碳计量表包括DSP和主芯片；DSP和主芯片通过
公共点连接，并且复用芯片也通过公共点与DSP连接；DSP、主芯片和复用芯片均由三角触发发生器提供采样触发信号，DSP里面的电碳身份识别是由电碳识别器进行识别，电碳识别器与DSP通过串口连接。6.根据权利要求4所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述电碳计量表通过电流调整器接入对应的24位三角积分模拟/数字调制器用于监控电流数字信号；三相的电平移位分压器提供浪涌保护，通过压敏电阻和二极管使得每个相位的电压通过一衰减降低到适当的电平并移位，以便能够正确测量，所述ADV10模数转换通道设置25MHz CPU和32位硬件乘法器，再通过采样触发把三角触发发生器连接，可快速准确地提供每相频率、功率因数、相位和电压值、RMS值、有功、无功和视在功率。7.根据权利要求1所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述复用芯片或DSP中设有电碳身份识别器，用于识别电源身份，确定是火电、风电或光电，确定碳排放量和碳中和量电碳量统计，再合成电碳频波信号，输入到DSP里的电碳量统计模块、有功功率检测模块、视在功率检测模块、过载检测模块、过零检测模块、功率因数检测模块、线频率和相角检测模块、峰值检测模块。8.根据权利要求1所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述电碳识别器包括：结构三相相同的频波采集单元、频波计量、频波计量传输、无线配对控制单元；所述频波采集单元通过UART连接频波计量，频波计量传输是将频波计量的电碳信号峰值量、电碳信号量、电碳信号频率通过以太网、串口通讯、蓝牙模块、UARTO\IOT无线输出给能源计量负荷开关、智能传感识别仪表，所述能源计量负荷开关、智能传感识别仪表、能源计量负荷集成开关、电能双碳集中器均可通过IOT天线无线传输自动配对。9.根据权利要求8所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述频波采集单元包括接在A相或者其他两相火线上的电容C1，电容C1输出端分两路，一路与电感L1和双向晶体管sw2连接，另一路与电阻R1和双向晶体管sw1连接；电感L1和双向晶体管sw2与电阻R1和双向晶体管sw1输出连接一路后到中性线N线上；双向晶体管sw2的信号控制线接在信号采集模块的yx接口；双向晶体管sw1的信号控制线接在信号采集模块的yk接口，信号采集模块通过UART与频波计量的正交信号发生器连接；所述信号采集模块的AD接入DSP或复用芯片的公共端IO。10.根据权利要求8所述的电能与双碳供应系统，其特征在于，所述频波计量包括对应输出单相交流瞬态电压V
in
和单相交流瞬态电压I
in
输入正交信号发生器，分别产生两个互相垂直的分量Vα、V

【专利技术属性】
技术研发人员：黄和平，顾章平，冯学礼，吴斌，黄蕾，黄林弟，林洁，郑艳霞，叶青青，
申请(专利权)人：浙江正泰仪器仪表有限责任公司，
类型：发明
国别省市：