[發(fā)明專利]面向能源互聯(lián)網(wǎng)的能源轉換系統(tǒng)及其優(yōu)化控制方法

有效

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• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN105958537B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊東升;張化光;程亞航;梁雪;王迎春;羅艷紅;楊珺
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G06F17/15;G06N3/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發(fā)明屬于能源優(yōu)化技術領域，具體涉及一種面向能源互聯(lián)網(wǎng)的能源轉換系統(tǒng)及其優(yōu)化控制方法。

背景技術

能源是人類賴以生存的基礎，近年來，由于資源的過度使用導致不可再生能源的存儲量極度減少，為了應對能源危機，各國專家致力于研究新能源技術。由于風能、太陽能、潮汐能等可再生能源有可再生、清潔環(huán)保等優(yōu)點，故作為主要研究對象，而可再生能源發(fā)電的隨機性和間歇性比較大，分布式能源的分散接入會造成電網(wǎng)潮流分布復雜多變，不僅嚴重影響供電的質量而且也會引起系統(tǒng)保護誤動以及動作的靈敏度降低等問題，以至于對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行產生威脅。

為了使分布式能源能夠高效利用以及保證電網(wǎng)穩(wěn)定運行，需要解決分布式能源分散接入引起的問題。一種新的能源結構-能源互聯(lián)網(wǎng)應運而生，能源互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)有基礎上通過電力電子技術和信息技術把可再生能源發(fā)電系統(tǒng)以及分布式儲能系統(tǒng)結合起來，相對于大電網(wǎng)而言是一個完整的模塊化單元，從用戶的角度看，能源互聯(lián)網(wǎng)可以滿足用戶對電能的基本要求。能源互聯(lián)網(wǎng)通過一個能源轉換系統(tǒng)將不同類型的分布式能源以熱能和電能的形式呈現(xiàn)出來，解決分布式能源的分散接入引起的問題。

目前的現(xiàn)有技術有基于能源互聯(lián)網(wǎng)的能源路由器，比如將風能和太陽能兩種電能能量輸入到能量轉換系統(tǒng)中，可在出口獲得兩種電能能量的總和，但這種技術沒有同時集成電能和熱能，其存在的問題是供能不穩(wěn)定、供能質量不高、能源轉換利用不全面；可見，提高資源的利用率，保證負荷用能，并對用戶側的負荷量進行預測，使能量轉換系統(tǒng)出口可同時獲得電能和熱能等能量，提高供能質量顯得尤為重要。

發(fā)明內容

針對上述缺點，本發(fā)明提供了一種面向能源互聯(lián)網(wǎng)的能源轉換系統(tǒng)及其優(yōu)化控制方法，其電能由電網(wǎng)、風能、太陽能和CHP單元(即熱電聯(lián)供單元)四個部分構成，將這四種能量輸入到能量轉換系統(tǒng)中，在出口獲得這四種電能能量總和；熱能由熱網(wǎng)、CHP單元、電蓄熱和電鍋爐供熱系統(tǒng)四個部分組成，通過能量輸轉換系統(tǒng)獲得的熱能是這四種熱源的總和。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術使用分布式電源為系統(tǒng)單獨供能，供能不穩(wěn)定、供能質量不高、能源轉換利用不全面等問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種面向能源互聯(lián)網(wǎng)的能源轉換系統(tǒng)，包括電能供能單元、熱能供能單元、能源轉換中心和能量輸出單元；所述能源轉換中心包括逆變升壓單元一、交流電力線一、交流電力線二、整流器一、儲能電池單元、CHP單元、電蓄熱單元、電鍋爐供熱單元、熱力網(wǎng)和控制單元；所述電能供能單元包括光伏發(fā)電機組、風機發(fā)電機組和電網(wǎng)；所述熱能供能單元包括燃氣輸送單元和熱網(wǎng)；所述能量輸出單元包括直流負荷、交流負荷和熱負荷；所述儲能電池單元包括整流器二、儲能電池、逆變升壓單元二和靜態(tài)轉換開關，所述整流器二與儲能電池相連，所述儲能電池與逆變升壓單元二相連，所述整流器二與逆變升壓單元二之間接有靜態(tài)轉換開關，所述CHP單元包括燃氣鍋爐、換熱器、余熱回收閥、燃氣內燃機、電壓縮制冷機、電控制柜一、系統(tǒng)水泵和泵用電負荷需求，所述燃氣鍋爐與換熱器相連，換熱器連接余熱回收閥，余熱回收閥分別與燃氣內燃機和電壓縮制冷機相連，燃氣內燃機和電壓縮制冷機均與電控制柜一相連，電控制柜一接系統(tǒng)水泵，系統(tǒng)水泵與泵用電負荷需求相連；所述電鍋爐供熱單元包括過濾器、循環(huán)水泵、電熱鍋爐、蓄熱水箱、膨脹水箱、電控制柜二和分水器，所述膨脹水箱一端連接自來水處理器，另一端連接過濾器和循環(huán)水泵，所述過濾器與蓄熱水箱之間接有分水器，所述蓄熱水箱與電熱鍋爐連接，所述電熱鍋爐連接循環(huán)水泵和電控制柜二；所述電蓄熱單元包括電控制柜三、蓄熱電鍋爐、蓄熱系統(tǒng)和出熱控制閥，所述電控制柜三與蓄熱電鍋爐相連，蓄熱電鍋爐連蓄熱系統(tǒng)，蓄熱系統(tǒng)連接出熱控制閥；所述光伏發(fā)電機組和風機發(fā)電機組與逆變升壓單元一相連，所述逆變升壓單元一、整流器一、整流器二和電網(wǎng)均接入交流電力線一，所述整流器一與直流負荷連接，所述直流負荷與儲能電池相連；所述燃氣輸送單元接有燃氣控制柜，燃氣控制柜與燃氣鍋爐相連，逆變升壓單元二、電網(wǎng)、電控制柜一、電控制柜二和電控制柜三均與交流電力線二相連，所述交流電力線二接交流負荷，所述電控制柜二與電控制柜三相連接，所述熱網(wǎng)與熱網(wǎng)控制閥相連，所述燃氣鍋爐、換熱器、分水器、出熱控制閥和熱網(wǎng)控制閥均接入熱力網(wǎng)，所述熱力網(wǎng)接熱負荷，所述儲能電池單元、電蓄熱單元、CHP單元和電鍋爐供熱單元均與控制單元相連。