一种多能协同互补的区域能源微电网的制作方法

本公开涉及电力系统微电网技术领域，尤其涉及一种多能协同互补的区域能源微电网。

背景技术：

随着全球资源的过度采集，以及现代工业的迅速发展，能源危机不断加剧。为解决这一问题，将可再生能源进行多能互补集成应用，以满足人们日常生产及工作需求，是一种有效的途径。目前多能互补系统主要有两种模式，一是面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求，因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源和新能源，通过天然气冷热电三联供、分布式可再生能源和能源智能微网的方式，实现多能协同供应和能源综合梯级利用；二是利用大型综合能源基地风能、太阳能等资源组合，进行风光水储多能互补系统的微电网建设运行。通过多能互补形成微电网，既可满足本地自身的电力需求，又可与大电网并联，进行远距离送电。

但多能互补并不是多种能源的简单叠加，而是要在系统高度上按照不同能源品味的高低进行综合互补利用，并统筹安排好各种能量之间的配合关系与转换使用，以取得最合理能源利用效果与效益。就发明人所知，现有的多能互补微电网多存在控制性和可靠性较差，无法保持系统内能量的均衡的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种多能协同互补的区域能源微电网，本公开通过源网荷储协调控制系统对各设备与电网进行数据监测、采集与分析，并根据分析结果通过微网路由器进行能源调控，可以实现多种能源的综合利用，并能有效保证整个系统的可靠性和稳定性。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：

一种多能协同互补的区域能源微电网，包括微网路由器和源网荷储协调控制系统，所述微网路由器与发电设备、储能设备和用电设备相连，所述区域能源微电网通过微网路由器与电网相连，所述源网荷储协调控制系统与微网路由器以及发电设备、储能设备、用电设备和用户供冷供热端相连，所述源网荷储协调控制系统用于对电网、区域能源微电网以及用户供冷供热端进行监测，并根据电网运行以及用户需求对区域能源微电进行协调控制。

进一步的，所述微网路由器包括电力电子变压器和控制系统，所述电力电子变压器具有多个端口，所述端口用于与各设备及电网插接相连，所述控制系统与电力电子变压器相连，所述控制系统用于根据源网荷储协调控制系统的命令通过电力电子变压器对各设备与电网进行能量调控。

进一步的，所述源网荷储协调控制系统包括检测单元、服务器和管理平台，所述检测单源用于采集各设备和电网的运行参数并发送至服务器，所述服务器用于对运行参数进行分析，并根据分析结果下发命令至微网路由器，所述服务器还通过管理平台与工作人员进行人机交互。

进一步的，所述发电设备包括但不限于风力发电设备、光伏发电设备和光热发电设备。

进一步的，所述光热发电设备包括若干并行连接的太阳能聚光器，所述各太阳能聚光器出口与换热器相连，所述换热器用于加热发电介质，所述发电介质用于推动汽轮机发电，所述汽轮机出口与冷凝器相连，所述冷凝器与储能设备相连，所述储能设备与用户供冷供热端相连。

进一步的，所述储能设备包括但不限于地源热泵冰蓄冷储能设备、相变储能设备和压缩空气储能设备。

进一步的，所述地源热泵冰蓄冷储能设备包括地源热泵系统和地下埋管换热系统，所述地源热泵系统通过蒸发器与蓄冰槽和用户供冷端相连，并通过冷凝器与用户供热端相连，所述蒸发器和冷凝器通过四通阀与地下埋管换热系统相连。

进一步的，所述相变储能设备包括但不限于陶瓷基复合相变系统，所述相变储能设备的输出端分别与用户供冷端和用户供热端相连。

进一步的，所述压缩空气储能设备包括与大气相连通的低压侧空气端，所述低压侧空气端通过压缩/膨胀机与高压侧空气端相连，所述高压侧空气端与储液装置相连，所述压缩/膨胀机通过轴与电动/发电机相连，当进行空气压缩时，所述压缩/膨胀机作压缩机使用，电动/发电机作电动机使用，当压缩空气进行发电时，所述压缩/膨胀机作膨胀机使用，电动/发电机作发电机使用。

进一步的，所述储能设备还包括蓄电池，所述蓄电池用于发电高峰时储存整个区域能源微电网的多余电量，并当发电量不足时释放电能；或用于用电低谷时储存电网电量，并在用电高峰时时释放电能。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开通过源网荷储协调控制系统对各设备与电网进行数据监测、采集与分析，并根据分析结果通过微网路由器进行能源调控，可以实现多种能源的综合利用，并能有效保证整个系统的可靠性和稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开某一实施例的多能协同互补的区域能源微电网的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

作为一种或多种实施例，如图1所示，一种多能协同互补的区域能源微电网，包括微网路由器和源网荷储协调控制系统，所述微网路由器与发电设备、储能设备和用电设备相连，所述区域能源微电网通过微网路由器与电网相连，所述源网荷储协调控制系统与微网路由器以及发电设备、储能设备、用电设备和用户供冷供热端相连，所述源网荷储协调控制系统用于对电网、区域能源微电网以及用户供冷供热端进行监测，并根据电网运行以及用户需求对区域能源微电进行协调控制。

所述微网路由器包括电力电子变压器和控制系统，所述电力电子变压器具有多个端口，所述端口用于与各设备及电网插接相连，所述控制系统与电力电子变压器相连，所述控制系统用于根据源网荷储协调控制系统的命令通过电力电子变压器对各设备与电网进行能量调控。

具体的，所述电力电子设备的端口设计方便了各种分布式资源及用电设备的灵活接入，所述控制系统还具备故障监测隔离的功能，用于当某一设备故障时自动将该设备进行隔离，有效保证了系统的可靠性。

所述源网荷储协调控制系统包括检测单元、服务器和管理平台，所述检测单源用于采集各设备和电网的运行参数并发送至服务器，所述服务器用于对运行参数进行分析，并根据分析结果下发命令至微网路由器，所述服务器还通过管理平台与工作人员进行人机交互。

具体的，所述采集的运行参数包括电网运行状态，各发电设备的实时发电量，用电设备的实时用电量，储能设备的实时充电量、放电量和剩余电量，以及用户供冷供热端的供能需求。所述源网荷储协调控制系统通过对上述参数进行分析，可控制微网路由器进行能源调控。

本实施例中，所述源网荷储协调控制系统与各分布式电源、用户终端以及电网进行数据交互及能量调配，实现了源-网-荷-储的协调运行分析控制以及冷-热-电多能互补联合运行控制。

所述发电设备包括但不限于风力发电设备、光伏发电设备和光热发电设备。具体发电设备可根据当地情况因地制宜进行建设，例如还可包括水力发电、天然气发电等等。

所述光热发电设备包括若干并行连接的太阳能聚光器，所述各太阳能聚光器出口与换热器相连，所述换热器用于加热发电介质，所述发电介质用于推动汽轮机发电，所述汽轮机出口与冷凝器相连，所述冷凝器与储能设备相连，所述储能设备与用户供冷供热端相连。

具体的，所述汽轮机出口与发电机相连，所述汽轮机通过转动发电机进行发电。

具体的，所述换热器出口通过循环泵与太阳能聚光器入口相连。

所述储能设备包括但不限于地源热泵冰蓄冷储能设备、相变储能设备和压缩空气储能设备。

所述地源热泵冰蓄冷储能设备包括地源热泵系统和地下埋管换热系统，所述地源热泵系统通过蒸发器与蓄冰槽和用户供冷端相连，并通过冷凝器与用户供热端相连，所述蒸发器和冷凝器通过四通阀与地下埋管换热系统相连。

所述地源热泵冰蓄冷储能设备可采用低谷电蓄能，实现冬季供暖和夏季供热。

所述相变储能设备包括但不限于陶瓷基复合相变系统，所述相变储能设备的输出端分别与用户供冷端和用户供热端相连。

所述压缩空气储能设备包括与大气相连通的低压侧空气端，所述低压侧空气端通过压缩/膨胀机与高压侧空气端相连，所述高压侧空气端与储液装置相连，所述压缩/膨胀机通过轴与电动/发电机相连，当进行空气压缩时，所述压缩/膨胀机作压缩机使用，电动/发电机作电动机使用，当压缩空气进行发电时，所述压缩/膨胀机作膨胀机使用，电动/发电机作发电机使用。

所述压缩空气储能设备利用多余的电能压缩空气，将空气液化，将电能转化为空气势能进行存储；用电高峰时，再将空气势能释放，推动汽轮机发电，转化为电能，同时空气的液化和汽化都伴随着放热和吸热，可通过相应的储能设备进行能量存储用于供冷供热，如图1所示。

所述储能设备还包括蓄电池，所述蓄电池用于发电高峰时储存整个区域能源微电网的多余电量，并当发电量不足时释放电能；或用于用电低谷时储存电网电量，并在用电高峰时时释放电能。

所述储能设备能够提升电网接纳新能源能力、电网平衡能力，提高电网和电源整体运行效率以及供电可靠性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。