[发明专利]基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统

说明书

本发明公开了一种基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息‑物理耦合系统，系统包括自下而上依次电讯双向连接的物理层、接口层、信息层、和高级应用层，并在接口层、信息层、和高级应用层设置安全层；信息层对接口层上传的数据进行异构数据存储和数据预处理，同时信息层对系统进行实时状态监测、安全评估、自愈保护和能流优化，并将能源控制的调度指令传输给接口层；高级应用层对多区域能源进行协同优化调度、开展多能源市场交易、中长期规划和预测。系统具有本地自治控制能力和区域协调性能，基于压缩空气储能的清洁能源路由器充分利用太阳能、风能等清洁能源，零碳排放无污染，有助于构建低碳、清洁、环保的综合能源体系。

技术领域

本发明属于新型能源技术领域，具体涉及基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统。

背景技术

能源路由器是综合能源系统的智能化枢纽节点设备，通过耦合能量流和信息流，利用通信技术、优化技术、先进计算技术等实现智能能量转换、优化调度和控制。能源路由器是信息和能源深度耦合的复杂信息物理系统，其既可作为能源单元，承担多种形式能源产生、转换、存储、分配等任务；又是信息单元，具备数据采集、信息交互、智能调控、自愈保护等功能。先进绝热压缩空气储能具备冷热电三联供能力，同时无需外部燃料补燃，可实现零碳排放，且储能效率高，使用寿命长，可作为核心设备构建清洁能源路由器。

然而，目前能源路由器的能源形式和转换方式较为单一，且缺少统一的系统架构，难以为未来信息与能量密切交互，多形式能源深度耦合的能源互联网的构建提供支撑。因此，亟需一种能够满足多种形式能源高效存储和转化的清洁能源路由器。

如何综合设计清洁能源路由器的信息-物理耦合系统架构，优化的设计流程如何体现以满足多种形式能源的高效存储和转化，是清洁能源路由器顶层设计需要考虑的重点内容。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统。

本发明的目的：充分挖掘能源梯级利用潜力，发挥多能协同互补优势，提高系统能量综合利用效率和新能源消纳率，实现综合能源系统安全、经济、高效运行。

技术方案：为实现上述目的采用的技术方案如下。

基于压缩空气储能的清洁能源路由器信息-物理耦合系统，系统包括自下而上依次电讯双向连接的物理层、接口层、信息层、和高级应用层，并在接口层、信息层、和高级应用层设置安全层；所述接口层与物理层双向电讯连接，接口层实时采集并上传物理层实际运行数据，同时接口层传输信息层对物理层的控制指令；所述信息层对接口层上传的数据进行异构数据存储和数据预处理，同时信息层对系统进行实时状态监测、安全评估、自愈保护和能流优化，并将能源控制的调度指令传输给接口层；高级应用层是综合业务平台，包括系统调度交易中心和/或云平台，所述高级应用层与信息层双向电讯连接，所述高级应用层接收信息层的预处理数据，并对多区域能源进行协同优化调度、开展多能源市场交易、中长期规划和预测；所述安全层为接口层、信息层和高级应用层提供网络安全、数据安全和信息安全的保障，并对通讯质量进行实时监测。

优选的，所述物理层包括能量产生单元、能量存储单元、能量转换单元和用户单元，其中，能量生产单元包括风力发电机组、光伏发电组和光热集热器，能量存储单元包括不同温度的储热装置和压缩空气储能装置；能量转化单元包括吸收式制冷器、热泵、和电制冷器；用户单元包括电用户、热用户和冷用户。

优选的，其中，风力发电机组、光伏发电组和压缩空气储能装置的电能生成端并网成供电电网，并在系统控制下向电用户供电。

优选的，其中，所述光热集热器、供电电网驱动的热泵和压缩空气储能装置、储热装置并网形成热网，在系统控制下向热用户提供热能，同时可控的向气用户提供压缩空气。