[发明专利]基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法

说明书

技术领域

本申请涉及能源互联网规划技术领域，尤其涉及一种基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法。

背景技术

随着大规模开发利用化石能源带来的能源危机、环境危机凸显，建立在化石能源基础上的电力工业面临重大挑战。国内外已经认识到，解决能源可持续发展的技术路线包含两方面：一是发展可再生能源，二是节能。由于以下四个方面的驱动力：(1)适应高渗透率可再生能源发展，推动能源生产方式的革命、构建未来可持续能源供应体系；(2)适应政府节能减排管制规定，推动能源消费革命；(3)适应国家电改需求，利用互联网技术与思维，激活售电市场、实现开放服务；(4)适应分布式电源、电动汽车的发展，推动智慧能源产业升级，能源互联网获得广泛关注，它以电力网为基础，利用可再生能源技术、智能电网技术及互联网技术，融合电力网、天然气网、热网等多能源网及电气化交通网，形成多种能源高效利用和多元主体参与的能源互联共享网络，消纳高渗透率可再生清洁能源，并激活新的商业模式。

用户侧的能源互联网作为能源互联网的重要组成方式，其以电能、热能为能源消费端，以能源路由器为能量优化调度控制中心，实现一次能源侧多种能源的有效、合理、环保利用，满足用户侧的多样性需求，支撑配电网、市政供热网络的安全、稳定运行。举例而言，新疆地区电力充足，因此鼓励居民用电，甚至还会给予奖励；但江苏、浙江等东部地区用电则相对紧张，偶尔还会拉闸限电。但其实浙江等地的工厂也自建发电系统，只是并非满负荷运转，仅用来满足本企业之需，并没有发挥应有的效能。这些自发电工厂自身既是能源消费端又是能源供给端，可以作为能源路由器与其他能源路由器相连建立能源互联网，这些工厂发出的多余电量完全可以像股票一样自由交易给办公楼、居民楼、超市这样的能源消费端，而其他这样就可以实现能源的优化配置，发挥现有发电设备的效能，同时也可以大大减少特高压建设等电力远距离传输所带来的高额成本。

目前，对于能源互联网的研究主要有以下2个技术：

(1)山东大学控制科学与工程学院的赵峰公布了一种冷热电联供系统的三级协同整体优化方法，第一级优化运用离散粒子群算法，以年一次能源利用率最高为目标，求解最优设备选型问题；第二级优化采用粒子群算法，以年CO2排放量最少为目标，求解最优设备容量问题；第三级优化采用粒子群算法，以年运行成本最低为目标，求解最优运行参数问题。但该方法只考虑了以天然气作为一次能源的内燃机三联供机组，没有考虑到可再生能源的融入，无法实现产能侧的可再生能源利用和多能互补，供能的清洁性、灵活性和可靠性都较差。

(2)广东工业大学自动化学院的熊焰公布了考虑不同费率结构和风能、太阳能、天然气、储能互补发电的冷、热、电联供优化协调模型。其考虑了冷能、热能和电能的联合供应以及电能和天然气具有不同的费率结构及其季节性差异。针对夏季和冬季费率结构的不同，采用不同的协调策略：夏季采取减少峰值购电量来减少购电成本，而冬季则以保持联络线的功率稳定为约束。所构建的多种能源形式互补发电优化模型，采用冬、夏季典型负荷模型以及发电机三阶效率模型，精确地模拟发电热效应；以购电和天然气的总成本作为目标函数，约束条件包含冷热电负荷平衡、联络线功率及各设备出力特性等。但是该方法仅针对单个能源路由器内系统运行的优化协调，没有考虑多个能源路由器之间的能源如何交换。同时，该模型无法解决可再生能源消纳和功率波动的问题。

综合现有发明，国内针对用户侧能源互联网规划的发明很少，大部分仅对单个分布式能源系统进行规划或调度研究，同时，多种能源载体(热电冷)之间的能量转换和能源存储环节薄弱，限制了可再生能源的接入和消纳以及供能可靠性和经济性的进一步提高。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本申请的一个目的在于提出一种基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法，可以确定电-热联合系统中各设备的最优容量配置、最优能量调度，以及确定各能源路由器间的热网连接方式和电网连接方式，融合以可再生能源作为输入的风机、光伏等产能单元，从而实现产能侧的可再生能源利用和多能互补，能够提高供能的清洁性、灵活性和可靠性，以及系统的可靠性和经济性。