[发明专利]一种基于资源及负荷匹配的能源互联网组网方法

摘要

本发明的一种基于资源及负荷匹配的能源互联网组网方法综合运用先进的电力电子技术、信息技术和智能管理技术将大量由分布式能量采集装置、分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型网络，能源互联网将电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来，以实现能量双向流动的能量对等交换与共享的网络；使用本发明的一种基于资源及负荷匹配的能源互联网组网方法设置的能源互联网通过先进的传感器、控制和软件应用程序将能源生产端、能源传输端、能源消费端的数以亿计的设备、机器、系统连接起来，形成了能源互联网的物联基础，其响应迅速而且优化，使之成为更为合理的能源互联网。

主权项

一种基于资源及负荷匹配的能源互联网组网方法，包括如下步骤：1)首先设计分布式供能单元：所述的分布式供能单元其具体为一由多种形式的分布式能源供给/采集单元和多个供能系统所集成的总供/储能系统，该分布式供能单元的输入与输出能源形式和内部构成形式均具有显著的多样性‑即，分布式供能单元其内部相对独立的各个能源子系统之间存在大量的能量、物质传递和交换过程；2)再设计组网结构，该组网结构包括冷、热、电物理互联的设计、数据互联的设计和自由接入技术的设计，其具体分别如下：2a)冷、热、电物理互联的设计：由于能源互联网要实现冷、热、电物理互联，所以需要构建多能量流系统，该多能量流系统将各种一次能源，特别是可再生能源转化成二次电力能源，通过步骤1)中的分布式供能单元的分布式热力供给/采集单元、总供/储能系统和电网等来管理能量流，并在用户侧实现能源的互联和共享，该冷、热、电物理互联的设计需要考虑到灵活性和可控性极高的电力网络，故采用了能源互联网的柔性控制技术，实现灵活高效的电能变换，优化能量传输路径，并提供多种兼容性的电能输出接口，本步骤中，能源互联网将分布式热力供给/采集单元、总供/储能系统、电网及负载组成一互联的微型能源网络，并通过“源网荷”的协调互动实现能量的平衡；2b)数据互联的设计：所述的数据互联是能源互联网的另一核心思想，该数据互联是以信息流控制能量流，仅有上述步骤2a)中的冷、热、电物理互联是无法成为能源互联网的，数据互联则实现了盘活和优化资源的供需对接，即通过互联网，实现能源资源的数据化和透明化，并将数据开放给产消者，实现数据共享，盘活闲置的能源资源；2c)自由接入技术的设计，该步骤包括能源互联网接入标准的确立和综合管廊技术，其具体为：2c1)能源互联网接入标准的确立：所述的能源互联网接入标准需要以互联网理念和技术制定各种能源模块、子网及用户的接入标准，包括：支撑多类型能源的开放互联的标准、支撑能量自由传输和用户的广泛深度参与的自由多边架构、支撑众筹众创的能源互联网市场和金融运行机制和支撑高渗透可再生能源的接入和消纳的技术规定；2c2)综合管廊技术：由于能源互联网需要以更加全面的管网来保证设备的自由接入，所以采用了综合管廊技术来解决物理设备共联的问题，该综合管廊就是地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”，该综合管廊在城市内部铺设能源输送主干道，保证任何能量模块接入该主干道均可找到自身需要的能源，不仅节省了用地，也可以保证用户能量需求；3)最后设计运行交易机制，该运行交易机制包括运行机制和市场机制，其具体如下：3a)运行机制，包括源网荷储协调运行机制和价格引导运行机制，具体如下：3a1)源网荷储协调运行机制：由于能源互联网是要构建一个以电力系统为核心与纽带，具有能量流与信息流双向流动特性的大能源互联圈，除了在网内实现横向多能源体互补外，也要实现更广泛意义上的纵向“源—网—荷—储”协调互动，在能源互联网背景下，“源—网—荷—储”协调优化有了更深层次的含义，“源”包括石油、电力、天然气等多种能源资源，“网”包括电网、石油管网、供热网等多种资源网络，“荷”不仅包括电力负荷，还有用户的多种能源需求，而“储”则主要指能源资源的多种仓储设施及储备方法，该源网荷储协调运行机制主要包含以下2个方面：3a1a)横向多源互补，该“横向多源互补”是从电力系统“源—源互补”的理念衍生而来，能源互联网中的“横向多源互补”是指电力系统、石油系统、供热系统、天然气供应系统等多种能源资源之间的互补协调，突出强调各类能源之间的“可替代性”，用户不仅可以在其中任意选择不同能源，也可自由选择能源资源的取用方式；3a1b)纵向“源—网—荷—储”协调，能源互联网中的“源—网—荷—储”协调主要是指2个方面：通过多种能量转换技术及信息流、能量流交互技术，实现能源资源的开发利用和资源运输网络、能量传输网络之间的相互协调；将用户的多种用能需求统一为一个整体，使电力需求侧管理进一步扩大化成为全能源领域的“综合用能管理”，将广义需求侧资源在促进清洁能源消纳、保证系统安全稳定运行方面的作用进一步放大化；3a2)价格引导运行机制：由于能源互联网内的清洁能源比例很高，清洁能源出力特性与用户传统负荷特性存在较大的不匹配性，能源互联网内能提供稳定出力的调峰设备并不多，若跟传统电网一样采用源侧单向调节，则将付出较大的能耗及经济代价，通过价格引导运行机制建立实时能源价格市场，在清洁能源比例较高的时候，通过较低的电价鼓励用户积极消纳，在清洁能源比例较低的时候，通过较高电价抑制用户用能，通过制定套餐、或者调整价格促进用户合理消费并调整能源消费比例；3b)市场机制，该市场机制的特点在于构建并完善能源互联网市场体系，能源互联网形成的关键是开放的市场，因此有必要深化能源体制改革，建立统一开放、有序竞争的现代能源互联网市场体系，发挥市场在优化资源配置的作用，市场机制可选的交易机制如下：3b1)采用基于互联网的多元化多交易平台，将垄断市场逐步转向竞争性市场，使交易平台间存在合理的竞争；3b2)给予能源互联网内用户更多选择权，使其自由选择交易平台，随着交易组织的增多，用户可选择的交易平台也多种多样，极大地增加了用户选择权；3b3)C2C交易逐渐取代B2B、B2C，并成为重要交易模式，在传统的能源体系下，交易都是在企业与企业、企业与个人之间开展，能源互联网的建设使得原有能源消费者也可以成为能源生产者，交易双方的规模不再受限制，同时互联网为其交易提供了便利，因此有必要适应发展潮流，大力发展C2C模式；3b4)科学激励和合理引导下的用户自主决策，未来，用户决策将完全基于市场自由进行，这与传统的集中调度方式相比，在方便、快捷的同时，也不利于能源消费的控制，不利于节能减排的实现，因此，应通过科学的激励和合理的引导使用户在自主决策的同时兼顾低碳环保；3b5)保证交易组织和运营平台的安全、方便、科学激励，交易组织的核心竞争力是能够满足客户的最高需求，安全、方便、科学激励三者缺一不可；3b6)设立网络阻塞惩罚赔付成本，保证能源交易的运营与物理传输网络的运营相协调，任何交易的执行都需要依附于物理平台进行，随着能源互联网的推进，交易量大幅上升，交易的无序性也不断增强，对物理传输网络带来巨大压力，因此，能源交易的运营必须与物理传输网络协调运作，以保证交易的顺利执行；3b7)建立交易信用制度，并由互联网大数据信息渐进式反馈积累；交易信用制度的建立是一个循序渐进的过程，这中间需要大量交易双方信息的反馈，基于这些反馈信息，能够判断交易双方的信用情况，同时也推动了交易信用制度的确立；3b8)政府和运营管理部门对各种平台交易进行规范，政府和相关管理部门应当尽到监管到位的职责，制定相关法规条文、技术准则等，对各类平台交易进行规范，在系统运营过程中，由于运营管理部门向用户承担了供电、供热、供气以及用电诊断、用能方案优化设计等职责，还为能源互联网覆盖区域内的用户提供了能源输送渠道，因此系统运营商的收益可包括电费、输配电费、能源信息服务费、供暖费及其他能源费用等。