一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统及方法与流程

1.本发明涉及能源设备用电调控优化技术领域，具体为一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统及方法。


背景技术：

2.园区能源互联网是低碳经济背景下开展多能源协同利用与综合能源服务的最佳应用场景之一，对推动能源结构的优化与调整具有重要的战略意义。随着经济的快速发展,能源环境问题日益突服务。大型园区供能侧多采用集成热电联产机组出,如何实现对能源的清洁高效利用成为近年来人chp、热泵、燃气锅炉们研究的重点"。大型园区是综合能源系统的重要应用场景。随着不同能源形式之间的耦合日益紧密,能源网络对大型园区综合能源系统的运行和规划将产生一定的影响。
3.1、现有的能源设备用电调控优化配置，多能耦合与运行机理复杂，传统pei优化配置方法不考虑信息与通信系统，无法适应pei的发展要求，目前仍缺乏适用于pei信息与通信系统的优化配置方法；
4.2、现有的能源设备用电调控优化配置，无法对内部资源进行很好的调配，容易导致能量浪费和负荷过载。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统及方法，通过设置pies负荷系统与能量储存系统相配配合使用，在总负荷低的情况下，把多余的能量进行储存，在负荷高峰期时，将储存的能量进行使用，解决了传统负荷过载或者能量过载浪费的问题，提高高峰期负荷稳定性，pei多尺度全工况动态综合建模方法充分考虑设备的运行状态及约束条件，能够实现能源设备、能源管网以及通信网络的有效互联,解决了现有技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统，包括能源调控配置系统和优化配置方法框架构思系统，所述能源调控配置系统包括能源供给系统、能源集线系统、能量储存系统和pies负荷系统，所述能源供给系统为能源集线系统、能量储存系统和pies负荷系统提供动能，在能源集线系统对能源进行转化，并将转化的能源输送到能量储存系统和pies负荷系统内进行能量储存或者能量消耗，优化配置方法框架构思系统针对能源调控配置系统内系统框架进行优化和构思。
7.进一步地，能源供给系统分为售电公司供给单元、园区光伏供电单元和天然气供给单元，售电公司供给单元和园区光伏供电单元均为园区内能源互联网能源设备提供电能，天然气供给单元用于给能源集线系统提供用于转化的动力能源。
8.进一步地，能源集线系统为能源转换设备，实现能源形式的转化或能源品位的变化,其中能源集线设备如电锅炉和地源热泵分别将电能转化为热能，燃料电池将燃气转化为电能，特殊设备如热泵，能够通过电能从低温热源中吸收热量释放到高温热源从而实现
能量品味的变化；
9.所述能源集线系统内的能源集线器由能源转换设备组成,将能量供给侧的能源形式转换为负荷侧所需的能源形式,经过供能网络传输给响应的终端用户。
10.进一步地，的能量储存系统包括储电设备和储热设备，储能设备的通用模型中，储能设备包含一个接口和内部理想储能元件，通过该接口可以在一定的范围内将一种形式的能量转换为另一种形式的能量存储,并通过相反的过程将能量释放出来，如电池就是将电能转换为化学能进行存储，并将化学能转化为电能进行释放，储能设备的能源存储效和能源释放效率与能源转换效率对应。
11.进一步地，pies负荷系统为园区负荷侧，其中包括由电负荷和热负荷，电负荷和热负荷用于消耗能源供给系统供给的能源和能源集线系统转环的能源以及能量储存系统内储备的能源；
12.当pies负荷系统消耗不了的电能或者热能，可先储存到储电设备和储热设备内，并针对相对的用户负荷，从而反向对储电设备和储热设备内储存的电能或者热能进行相应的索取。
13.进一步地，优化配置方法框架构思系统包括建设框架单元、优化配置单元、综合建模单元、场景模拟仿真单元、动态规单元、评价指标建立单元和信息平台建设单元，建设框架单元针对园区内能源设备用电调控信息进行整体的能源供给进行框架建设，优化配置单元对建设后园区能源调控框架内的实际情况进行方案优化，通过综合建模单元建模的方式对优化信息展示。
14.进一步地，场景模拟仿真单元建立pei未来运行场景的模拟场景库以支撑pei的优化配置决策，在优化的过程中，评价指标建立单元建立一个指标评价标准，最后在信息平台建设单元内汇集不同信息系统，将pei系统优化调度等核心基础数据进行集中管理。
15.本发明提出的另一种技术方案，包括一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统的优化配置方法，包括以下步骤：
16.s1：采用模块化的方法，把能源调控配置系统中的过程分为能源供给系统、能源集线系统、能量储存系统和pies负荷系统四部分，能源供给系统为整个园区提供能源供应，为整个园区的能源的初始来源，根据能源最初来源，能源供应包括外购能源、自产能源以及中间生产过程中产生的副产能源；
17.s2：能源集线系统为园区内能源系统的重要组成部分，充分利用园区的能源供应来满足园区内的能源种类与负荷需求；
18.s3：能量储存系统内的能源存储设备是针对园区内能源负荷变化的准备措施，能源转换分配是园区内能源供应以及输配的重要环节，是园区内能源供给和生产的重要保障；
19.s4：pies负荷系统主要针对用户侧的模块，包括园区内主要能源用户，通过园区内的能源转换装置，在存在部分能源剩余时，可以供给园区外的企业或个人用户；
20.s5：优化配置方法框架构思系统根据园区内企业用能种类、负荷特点及能量流网络模型和园区的能源从输入到终端用户进行框架构思，并对整体园区能源设备用电调控方案进行优化和评价。
21.进一步地，能量储存系统内的储能设备为具有单输入单输出的设备，且其输入输
出解耦，可不同时发生，储能可以实现能源出力与负荷在时间上的解耦。
22.进一步地，针对s5中优化配置方法包括以下步骤：
23.s501：建模工作将分为单元、网络以及系统三个个层级，通过pei各供用储单元及可响应负荷的运行特点及互动机理，并进行综合建模，对pei网络层的单元设备、控制系统、通信系统等进行综合建模，研究各类模型之间的数据接口技术，实现不同时间尺度下，各类模型之间的信息交互，完成pei的集成建模；
24.s502：场景模拟仿真单元构建pei多能源协同负荷预测技术，建立pei未来运行场景的模拟场景库以支撑pei的优化配置决策；
25.s503：针对pei各阶段的运行状态差异明显，应针对系统不同阶段的运行特性相应调整优化配置方案，实现动态配置，确保方案与优化目标的一致性；
26.s504：建立可涵盖电、气、冷、热各环节的一套综合评价指标体系，覆盖经济性、清洁性、可靠性、综合能效、用户满足度等多种关键指标，从不同侧面评价配置方案的适用性；
27.s505：建立信息平台，信息平台能够汇集不同信息系统，将pei系统优化调度等核心基础数据进行集中管理，实现pei建设及运维的全过程优化管理。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
29.1、本发明园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统及方法，当pies负荷系统消耗不了的电能或者热能，可先储存到储电设备和储热设备内，并针对相对的用户负荷，从而反向对储电设备和储热设备内储存的电能或者热能进行相应的索取，通过idr的应用可以使负荷峰谷差减小，设备用电情况更加平稳,从而也就节省了设备的维护费用，另外，通过负荷的转移能够降低用能成本,从而提高了pies的运行经济性，利用能够促进综合能源网络中供需双方在多种能流之间的双向互动，充分激发pies的灵活性,发挥pies的多能互补特性,降低供能和用能成本，通过设置pies负荷系统与能量储存系统相配配合使用，在总负荷低的情况下，把多余的能量进行储存，在负荷高峰期时，将储存的能量进行使用，解决了传统负荷过载或者能量过载浪费的问题，提高高峰期负荷稳定性；
30.2、本发明园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统及方法，优化配置单元对建设后园区能源调控框架内的实际情况进行方案优化，通过综合建模单元建模的方式对优化信息展示，场景模拟仿真单元建立pei未来运行场景的模拟场景库以支撑pei的优化配置决策，在优化的过程中，评价指标建立单元建立一个指标评价标准，最后在信息平台建设单元内汇集不同信息系统，将pei系统优化调度等核心基础数据进行集中管理，pei多尺度全工况动态综合建模方法充分考虑设备的运行状态及约束条件，能够实现能源设备、能源管网以及通信网络的有效互联，从可靠性、能源利用效率、经济性等方面对优化配置方案并进行评估，完善方案，实现动态配置，确保方案与优化目标的一致性，建具备工程实用价值的优化配置平台，支撑综合能源服务，为后续运行优化服务提供硬件支撑。
附图说明
31.图1为本发明的整体系统模块图；
32.图2为本发明的考能源供给系统模块图；
33.图3为本发明的能量储存系统系统模块图；
34.图4为本发明的整体系统流程图；
35.图5为本发明的优化配置方法框架构思系统模块图；
36.图6为本发明的流程图；
37.图7为本发明的优化配置方法框架构思系统流程图。
38.图中：1、能源调控配置系统；11、能源供给系统；111、售电公司供给单元；112、园区光伏供电单元；113、天然气供给单元；12、能源集线系统；13、能量储存系统；131、储电设备；132、储热设备；14、pies负荷系统；2、优化配置方法框架构思系统；21、建设框架单元；22、优化配置单元；23、综合建模单元；24、场景模拟仿真单元；25、动态规单元；26、评价指标建立单元；27、信息平台建设单元。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚；完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.请参阅图1，一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统，包括能源调控配置系统1和优化配置方法框架构思系统2，所述能源调控配置系统1包括能源供给系统11、能源集线系统12、能量储存系统13和pies负荷系统14，所述能源供给系统11为能源集线系统12、能量储存系统13和pies负荷系统14提供动能，在能源集线系统12对能源进行转化，并将转化的能源输送到能量储存系统13和pies负荷系统14内进行能量储存或者能量消耗，优化配置方法框架构思系统2针对能源调控配置系统1内系统框架进行优化和构思。
41.请参阅图2，能源供给系统11分为售电公司供给单元111、园区光伏供电单元112和天然气供给单元113，售电公司供给单元111和园区光伏供电单元112均为园区内能源互联网能源设备提供电能，天然气供给单元113用于给能源集线系统12提供用于转化的动力能源。
42.能源集线系统12为能源转换设备，实现能源形式的转化或能源品位的变化,其中能源集线设备如电锅炉和地源热泵分别将电能转化为热能，燃料电池将燃气转化为电能，特殊设备如热泵，能够通过电能从低温热源中吸收热量释放到高温热源从而实现能量品味的变化，能源集线系统12内的能源集线器由能源转换设备组成,将能量供给侧的能源形式转换为负荷侧所需的能源形式,经过供能网络传输给响应的终端用户。
43.请参阅图3，能量储存系统13包括储电设备131和储热设备132，储能设备的通用模型中，储能设备包含一个接口和内部理想储能元件，通过该接口可以在一定的范围内将一种形式的能量转换为另一种形式的能量存储,并通过相反的过程将能量释放出来，如电池就是将电能转换为化学能进行存储，并将化学能转化为电能进行释放，储能设备的能源存储效和能源释放效率与能源转换效率对应。
44.pies负荷系统14为园区负荷侧，其中包括由电负荷和热负荷，电负荷和热负荷用于消耗能源供给系统11供给的能源和能源集线系统12转环的能源以及能量储存系统13内储备的能源，能量储存系统13内的储能设备为具有单输入单输出的设备，且其输入输出解耦，可不同时发生，储能可以实现能源出力与负荷在时间上的解耦；
45.请参阅图4，当pies负荷系统14消耗不了的电能或者热能，可先储存到储电设备
131和储热设备132内，并针对相对的用户负荷，从而反向对储电设备131和储热设备132内储存的电能或者热能进行相应的索取，通过idr的应用可以使负荷峰谷差减小，设备用电情况更加平稳,从而也就节省了设备的维护费用，另外，通过负荷的转移能够降低用能成本,从而提高了pies的运行经济性，利用能够促进综合能源网络中供需双方在多种能流之间的双向互动，充分激发pies的灵活性,发挥pies的多能互补特性,降低供能和用能成本，通过设置pies负荷系统14与能量储存系统13相配配合使用，在总负荷低的情况下，把多余的能量进行储存，在负荷高峰期时，将储存的能量进行使用，解决了传统负荷过载或者能量过载浪费的问题，提高高峰期负荷稳定性。
46.请参阅图5，优化配置方法框架构思系统2包括建设框架单元21、优化配置单元22、综合建模单元23、场景模拟仿真单元24、动态规单元25、评价指标建立单元26和信息平台建设单元27，建设框架单元21针对园区内能源设备用电调控信息进行整体的能源供给进行框架建设，优化配置单元22对建设后园区能源调控框架内的实际情况进行方案优化，通过综合建模单元23建模的方式对优化信息展示，场景模拟仿真单元24建立pei未来运行场景的模拟场景库以支撑pei的优化配置决策，在优化的过程中，评价指标建立单元26建立一个指标评价标准，最后在信息平台建设单元27内汇集不同信息系统，将pei系统优化调度等核心基础数据进行集中管理，pei多尺度全工况动态综合建模方法充分考虑设备的运行状态及约束条件，能够实现能源设备、能源管网以及通信网络的有效互联，从可靠性、能源利用效率、经济性等方面对优化配置方案并进行评估，完善方案，实现动态配置，确保方案与优化目标的一致性，建具备工程实用价值的优化配置平台，支撑综合能源服务，为后续运行优化服务提供硬件支撑。
47.请参阅图6，一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置的方法，包括以下步骤：
48.s1：采用模块化的方法，把能源调控配置系统1中的过程分为能源供给系统11、能源集线系统12、能量储存系统13和pies负荷系统14四部分，能源供给系统11为整个园区提供能源供应，为整个园区的能源的初始来源，根据能源最初来源，能源供应包括外购能源、自产能源以及中间生产过程中产生的副产能源；
49.s2：能源集线系统12为园区内能源系统的重要组成部分，充分利用园区的能源供应来满足园区内的能源种类与负荷需求；
50.s3：能量储存系统13内的能源存储设备是针对园区内能源负荷变化的准备措施，能源转换分配是园区内能源供应以及输配的重要环节，是园区内能源供给和生产的重要保障；
51.s4：pies负荷系统14主要针对用户侧的模块，包括园区内主要能源用户，通过园区内的能源转换装置，在存在部分能源剩余时，可以供给园区外的企业或个人用户；
52.s5：优化配置方法框架构思系统2根据园区内企业用能种类、负荷特点及能量流网络模型和园区的能源从输入到终端用户进行框架构思，并对整体园区能源设备用电调控方案进行优化和评价。
53.请参阅图7，针对s5中优化配置方法包括以下步骤：
54.s501：建模工作将分为单元、网络以及系统三个个层级，通过pei各供用储单元及可响应负荷的运行特点及互动机理，并进行综合建模，对pei网络层的单元设备、控制系统、
通信系统等进行综合建模，研究各类模型之间的数据接口技术，实现不同时间尺度下，各类模型之间的信息交互，完成pei的集成建模；
55.s502：场景模拟仿真单元24构建pei多能源协同负荷预测技术，建立pei未来运行场景的模拟场景库以支撑pei的优化配置决策；
56.s503：针对pei各阶段的运行状态差异明显，应针对系统不同阶段的运行特性相应调整优化配置方案，实现动态配置，确保方案与优化目标的一致性；
57.s504：建立可涵盖电、气、冷、热各环节的一套综合评价指标体系，覆盖经济性、清洁性、可靠性、综合能效、用户满足度等多种关键指标，从不同侧面评价配置方案的适用性；
58.s505：建立信息平台，信息平台能够汇集不同信息系统，将pei系统优化调度等核心基础数据进行集中管理，实现pei建设及运维的全过程优化管理。
59.综上所述：本发明一种园区能源互联网能源设备用电调控优化配置系统及方法，当pies负荷系统14消耗不了的电能或者热能，可先储存到储电设备131和储热设备132内，并针对相对的用户负荷，从而反向对储电设备131和储热设备132内储存的电能或者热能进行相应的索取，通过idr的应用可以使负荷峰谷差减小，设备用电情况更加平稳,从而也就节省了设备的维护费用，另外，通过负荷的转移能够降低用能成本,从而提高了pies的运行经济性，利用能够促进综合能源网络中供需双方在多种能流之间的双向互动，充分激发pies的灵活性,发挥pies的多能互补特性,降低供能和用能成本，通过设置pies负荷系统14与能量储存系统13相配配合使用，在总负荷低的情况下，把多余的能量进行储存，在负荷高峰期时，将储存的能量进行使用，解决了传统负荷过载或者能量过载浪费的问题，提高高峰期负荷稳定性，优化配置单元22对建设后园区能源调控框架内的实际情况进行方案优化，通过综合建模单元23建模的方式对优化信息展示，场景模拟仿真单元24建立pei未来运行场景的模拟场景库以支撑pei的优化配置决策，在优化的过程中，评价指标建立单元26建立一个指标评价标准，最后在信息平台建设单元27内汇集不同信息系统，将pei系统优化调度等核心基础数据进行集中管理，pei多尺度全工况动态综合建模方法充分考虑设备的运行状态及约束条件，能够实现能源设备、能源管网以及通信网络的有效互联，从可靠性、能源利用效率、经济性等方面对优化配置方案并进行评估，完善方案，实现动态配置，确保方案与优化目标的一致性，建具备工程实用价值的优化配置平台，支撑综合能源服务，为后续运行优化服务提供硬件支撑。
60.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”；“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程；方法；物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程；方法；物品或者设备所固有的要素。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化；修改；替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。