一种泛能网系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种泛能网系统及其控制方法，该系统包括包括一个或多个区域能源网络单元，区域能源网络单元包括能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统；区域能源网络单元还包括：分别与能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统相连的子系统能效控制器；能效匹配站，通过能源网络和信息网络与所述能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统相连；用于通过所述信息网络获得所述区域能源网络单元的能源信息，根据能源信息通过所述子系统能效控制器调度区域能源网络单元内的能量生产、传输、储存和转化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源技术，尤其涉及泛能网系统及其控制方法。
技术介绍
基于环境保护、节能减排和可持续性发展的要求，传统的能源利用方式面临挑战， 在全球环境状况急需改善，新能源开发不断发展的今天，开发新的能源利用方式，使得更加智能、高效和环境友好，更好地满足人类未来需要，变得越来越迫切。到目前为止，我们的现代生活主要是基于对石油、煤炭、天然气等为代表的一次化石能源的各种利用来创造的。以电力为代表的二次能源为现代的文明生活提供了基本平台，以比特为代表的信息技术对社会生活进步发生了深刻影响。基于能源与信息耦合为基石的智能能源系统的泛能网理论与实践是对当前能源系统的复杂变革，将会改变人类的能源观，逐步解决能源危机，使人类与自然和谐共生。随着现代工业社会的发展，大自然赋予人类的自然资源被大量地消耗。全球石油储量大约在2050年左右宣告枯竭；全球天然气储备估计在2050年左右枯竭；全球煤的储量可以供应169年。能源问题，已经跃升为世界各国抓住当前国际战略机遇期的一个根本性问题。全世界大半个世纪依托化石能源发展的一个严重后果是全球气候和环境日益恶化。当前，气候变化已成为全球经济发展面临的强硬约束，环境问题已成为全球可持续发展最严重的挑战。发展低碳低能耗生态城，是当今城市科学研究面临的崭新课题，是新一轮城市规划建设的重大机遇。一批先行实践者已展开蓝图，描绘未来。世界经济是区域多元化发展，不同城市和地区间的经济发展模式、环境资源、成熟度和发展速度等都有所不同，其所面临的能源应用问题也不尽相同。能源安全是国家经济安全和社会安全的重要方面，它直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定。而低碳经济的实质是能源效率和清洁能源结构问题，核心是能源技术创新和制度创新，目标是减缓气候变化和促进人类的可持续发展。低碳经济就是在发展中排放最少的温室气体，同时获得整个社会的最大的产出。 未来，人类可以通过更多利用可再生能源等方式，减少温室气体排放，同时又不影响公民的社会福利和生活质量，不牺牲社会经济的发展。因此，低碳经济被人们认为是继工业革命、 信息革命后，第五波改变世界经济的革命浪潮，而低碳、低耗能将成为未来生活主流模式。华南理工大学华贲教授在80年代提出了能源领域的三环节模型，即能源利用(生产)、能源应用和能源回收。华贲教授的三环节能量模型于工业领域，如石化、化工、生化等长周期稳定运行的工艺装置能量综合优化，这类装置的主要特点是连续运行、运行稳定性强，因而不需要能源储存，如热、冷能储存和电力储存，作为一个重要环节进行体现，为解决余热等能量利用问题而力求通过换热网络等直接能量回收形式进行能量再生利用。三环节能量模型突出能源应用和回收环节之间反馈联系，达到能量再生循环复用的目的。三环节能量模型突出的是能量系统的静态特性，即依据系统的能量平衡图来实现能量系统综合优化。但是，三环节能量模型基于单一的一种能量，是单一的、非闭环的，仅对能量一次利用，产能用能匹配以稳态优化为主，能源网和信息网相对独立，不能实现协同优化，而且能源、经济和环境目标逐次优化，不是一体化协同优化。
技术实现思路
本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种泛能网系统和控制方法，能够提高能源的综合利用效率。本专利技术提供一种泛能网系统，包括一个或多个区域能源网络单元，其中，所述区域能源网络单元包括能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统；所述区域能源网络单元还包括分别与所述能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统相连的子系统能效控制器；能效匹配站，通过能源网络和信息网络与所述能源生产子系统、能源储存子系统、 能源应用子系统和能源再生子系统相连；用于通过所述信息网络获得所述区域能源网络单元的能源信息，根据所述能源信息通过所述子系统能效控制器调度所述区域能源网络单元内的能量生产、传输、储存和转化。根据本专利技术的泛能网系统的一个实施例，区域能源网络单元还包括单元能源网关能效匹配站通过单元能源网关向区域能源网络单元输入能源或从区域能源网络单元输出能源。根据本专利技术的泛能网系统的一个实施例，区域能源网络单元包括家域能源网络单元、局域能源网络单元和城域能源网络单元；每个城域网络单元包括一个或者多个局域能源网络单元，每个局域能源网络单元包括一个或者多个家域能源网络单元，各个区域能源网络单元之间通过能源网络和信息网络相连。根据本专利技术的泛能网系统的一个实施例，区域能源网络单元还包括能效增益装置；能效增益装置根据来自所述能效匹配站的控制信息对所述区域能源网络单元的能量转换过程引入智能化能量，使得所述能量转换过程获得相对于输入能量的非线性放大的输出能量°根据本专利技术的泛能网系统的一个实施例，能效增益装置通过系统非线性属性建立自催化机制，通过较小的输入能量触发连锁效应，从而释放巨大的能量。根据本专利技术的泛能网系统的一个实施例，能效匹配站优先通过所述区域能源网络单元提供能源供应以满足所述能源需求，使得能量传输损耗最小化。根据本专利技术的泛能网系统的一个实施例，区域能源网络单元包括电力能源系统和气能源系统，所述能效匹配站按照实时能源需求进行气电之间的能量转化和储存。本专利技术提供一种泛能网络控制方法，包括步骤区域能源网络单元的能效匹配站通过信息网络获得区域能源网络单元的能源信息，所述能效匹配站通过能源网络和信息网络与所述区域能源网络单元的能源生产子系5统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统相连；能效匹配站根据所述能源信息通过所述分别与所述能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统相连的子系统能效控制器调度所述区域能源网络单元内的能量生产、传输、储存和转化。根据本专利技术的泛能网络控制方法的一个实施例，还包括所述区域能源网络单元的能效增益器根据来自所述能效匹配站的控制信息对所述区域能源网络单元的能量转换过程引入智能化能量，使得所述能量转换过程获得相对于输入能量的非线性放大的输出能量。根据本专利技术的泛能网络控制方法的一个实施例，在所述能量转换过程中，通过所述智能化能量使系统处于临界状态，利用较小的输入能量使系统状态发生改变，从而释放大的输出能量。根据本专利技术的泛能网络控制方法的一个实施例，通过系统非线性属性建立自催化机制，通过较小的输入能量触发连锁效应，从而释放巨大的能量。根据本专利技术的泛能网络控制方法的一个实施例，所述能效匹配站优先通过所述区域能源网络单元提供能源供应以满足所述能源需求，使得能量传输损耗最小化。根据本专利技术的泛能网络控制方法的一个实施例，所述区域能源网络单元包括电力能源系统和气能源系统，所述能效匹配站按照实时能源需求进行气电之间的能量转化和储存。本专利技术提供的泛能网系统和控制方法，系统能效控制器通过信息网络接收来自多个能效控制单元的能量信息，对所述能源生产子系统、能源应用子系统、能源再生子系统和能源储存子系统的能量循环过程进行闭环、全局优化控制，从而提高能源利用效率。附图说明图1示出泛能网逻辑框架图；图2示出本专利技术的泛能网系统的一个实施例的结构图；图3示出本专利技术的泛能网络控制方法的一个实施例的流程图；图4示出泛能网物理拓扑图；图5示出一种能源生态城储冷热系统基本流程图；图6示出能效控制网络的例子的图示；图7示出图6所示的能效控制网络的闭环控制框图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种泛能网系统，其特征在于，包括一个或多个区域能源网络单元，其中，所述区域能源网络单元包括能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统；所述区域能源网络单元还包括：分别与所述能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统相连的子系统能效控制器；能效匹配站，通过能源网络和信息网络与所述能源生产子系统、能源储存子系统、能源应用子系统和能源再生子系统相连；用于通过所述信息网络获得所述区域能源网络单元的能源信息，根据所述能源信息通过所述子系统能效控制器调度所述区域能源网络单元内的能量生产、传输、储存和转化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甘中学，孟滨申，刘征剑，韦安，汤青，张凡，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：13