一种多能源储能网络布置方法与流程

1.本发明涉及储能技术领域，尤其是涉及一种多能源储能网络布置方法。


背景技术：

2.电网的网络式储能系统一般都是一种集中式的储能体系，仅是将储能的物理装置加以分布化，并没有考虑不同层级的储能需求。这种集中式的储能体系会导致储能效果不好，资源得不到合理的分配和利用。
3.构建以电能为纽带，新能源为主体的绿色低碳园区综合能源系统，通过在一定区域内整合煤炭、石油、电力、热能和氢气等多种能源，在规划、运行和管理阶段对各种能源的生产、传输、转化和分配环节进行协调，实现不同能源系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济，满足用户多样化能源消费需求，有利于减少碳排放并提高能源利用效率。


技术实现要素：

4.本发明是为了实现不同能源系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互相应和互补户济，满足用户多样化能源消费需求，提供一种多能源储能网络布置方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多能源储能网络布置方法，包括：能源系统，提供能源，与储能节点连接；储能节点，存储能源系产生的能量，各储能节点与公共储能节点母线连接；公共储能节点母线，集成储能节点，与控制节点连接；控制节点，控制储能节点储能放能，与检测单元连接；检测单元，储能节点用能情况和负载设备用能情况，与负载设备连接；负载设备，用电器或用电单元。
6.用电设备和能源系统通过能源路由器接入公共储能节点母线，公共储能节点母线可分化为多个子节点，防止单节点会出现的单一节点停止工作而导致整个供能储能系统无法工作的问题。
7.作为优选，能源系统包括：风力发电机组，通过风的动能转化为电能；光伏发电机组，通过太阳的热能转化为电能；高压电网，产生高压电；汽轮发电机组，通过氢能源燃料的化学能转化为电能。
8.在本方案的供电模式中，风力发电、光伏发电为新能源可再生发电方式，在控制节点的控制优先度中取最高发电优先级；高压电网为主要供电供能方式，产生大量电能的同时通过控制节点的能源调度，控制高压电网发电功率；氢能源发电较高但瞬间发电功率较大、效率较高，在控制节点的控制优先度中去最低发电优先级，长期保持停止发电状态，在
紧急情况下启动并在短时间内补充用电用能缺口。综合的发电配比提高了能源系统的产能结构合理性，减少资源损耗，降低成本。
9.作为优选，储能节点包括：第一储能节点，与风能发电机组和光伏发电机组连接；第二储能节点，与高压电网连接；第三储能节点，与氢能源发电机组连接。
10.其中，储能节点的响应速度：第二储能节点＞第三储能节点＞第一储能节点，储能节点的释能优先级：第二储能节点＞第一储能节点＞第三储能节点，储能节点是分层设置的，从而可以提升网络运行安全性的目的，且储能节点通过能源路由器直接连接在公共输电母线上，可以自由增删储能节点，避免了单点失效的问题。
11.作为优选，控制节点包括：第一控制节点，控制第一储能节点的电能存储或释放；第二控制节点，控制第二储能节点的电能存储或释放；第三控制节点，控制第三储能节点的电能存储或释放。
12.上述电能热能调控策略包括单一用电负载需求响应控制策略以及多负载需求响应控制策略；单一用电负载需求响应策略：1.若能源需求量较低，能源系统供能优先级：风力发电机组=光伏发电机组＞高压电网＞汽轮发电机组，同时将发电机组中多余的发电量存储在对应的储能节点；2.若能源需求量较高，能源系统供能优先级：高压电网＞氢能源发电机组＞风力发电机组=光伏发电机组。
13.多负载需求响应控制策略的控制步骤采用所述单一用电负载需求响应控制策略的控制步骤的多种组合方式，每一种组合中能源系统的供电优先级根据所属负载类型独立设置。
14.作为优选，检测单元包括：方案制定模块，用于通过用户基本需求和约束条件，制定供能计划和方案；信息采集模块，采集能源系统运行过程中的各项数据；运行风险评估模块，基于信息采集模块获取的设备运行过程中采集的各项数据信息，结合数据库历史数据，对供能过程进行风险预估；数据存储模块，将采集的各项数据存储并备份进入历史数据库作数据样本；数据输出模块，将上述制定的供能计划和方案、设备运行数据和风险预估输出。
15.通过检测单元对负载需求的检测，制定储能方案和供能方案，对控制单元发送相应的控制指令，对储能节点的数量、优先级进行调控，制作历史数据样本，方便后续系统统计和系统维护。
16.作为优选，用户基本需求和约束条件包括供热需求、供电需求和供冷需求，以用户基本需求和约束条件数据为基础，反馈给方案制定模块，设置储能节点的数量和供能优先级。
17.因此，本发明具有以下有益效果：控制储能节点的优先级，分层设置，提升储能网络运行安全性；
储能节点通过能源路由器直接连接到公共储能节点母线上，方便自由增减设置储能节点，避免单一节点失效后系统无法工作的问题；实时反馈用电供电状态并作出相应调整，实现智能控制，减少人力资源浪费。
附图说明
18.图1是12节点网络拓扑结构示意图；图2是本发明的一种原理结构图；图3是本发明的用电系统状态示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步具体的说明。
20.本发明是为了提升储能网络运行安全，实现不同能源系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互相应和互补户济，满足用户多样化能源消费需求，提供一种多能源储能网络布置方法。
21.如图1和图2所述的实施例中，包括：能源系统，提供能源，与储能节点连接；储能节点，存储能源系产生的能量，各储能节点与公共储能节点母线连接；公共储能节点母线，集成储能节点，与控制节点连接；控制节点，控制储能节点储能放能，与检测单元连接；检测单元，储能节点用能情况和负载设备用能情况，与负载设备连接；负载设备，用电器或用电单元。
22.用电设备和能源系统通过能源路由器接入公共储能节点母线，公共储能节点母线可分化为多个子节点，防止单节点会出现的单一节点停止工作而导致整个供能储能系统无法工作的问题。
23.作为优选，能源系统包括：风力发电机组，通过风的动能转化为电能；光伏发电机组，通过太阳的热能转化为电能；高压电网，产生高压电；汽轮发电机组，通过氢能源燃料的化学能转化为电能。
24.在本方案的供电模式中，风力发电、光伏发电为新能源可再生发电方式，在控制节点的控制优先度中取最高发电优先级；高压电网为主要供电供能方式，产生大量电能的同时通过控制节点的能源调度，控制高压电网发电功率；氢能源发电较高但瞬间发电功率较大、效率较高，在控制节点的控制优先度中去最低发电优先级，长期保持停止发电状态，在紧急情况下启动并在短时间内补充用电用能缺口。综合的发电配比提高了能源系统的产能结构合理性，减少资源损耗，降低成本。
25.作为优选，储能节点包括：第一储能节点，与风能发电机组和光伏发电机组连接；第二储能节点，与高压电网连接；第三储能节点，与氢能源发电机组连接。
26.其中，储能节点的响应速度：第二储能节点＞第三储能节点＞第一储能节点，储能节点的释能优先级：第二储能节点＞第一储能节点＞第三储能节点，储能节点是分层设置的，从而可以提升网络运行安全性的目的，且储能节点通过能源路由器直接连接在公共输电母线上，可以自由增删储能节点，避免了单点失效的问题。
27.由于储能方式不同，不同储能方式、储能节点的响应速度不同，单位储能容量的性价比也各不相同，一般情况下，具有最快响应时间的储能装置容量比较小，性价比也比较低，性价比较高的储能装置响应时间一般会比较长。因此，为了减少电压波动、提高综合储能性价比和使用效率，可以对多种储能方式综合使用，分层分级地构建储能网络系统。
28.具体地，因为在设置储能节点的时候选择了多种储能节点：第一储能节点、第二储能节点和第三储能节点，对于这三种储能节点，可以按照如下方式进行选择和控制，以实现根据所述充能或供能需求，确定参与的储能节点的数量和优先级，包括：步骤s1：在新增用电设备，且可再生能源发电能力小于当前的用电需求的情况下，确定新增用电设备的需要求持续时间；步骤s2：在需求持续时间小于或等于预设时长的情况下，通过第一储能节点供电；步骤s3：在需求持续时间大于预设时长的情况下，通过第二储能节点供电；步骤s4：在需求持续时间在预设时长几乎相等的情况下，若突然新增大量用电设备，则通过第三储能节点快速供电补充用电漏洞；步骤s5：当用电需求持续时间远小于预设时长的情况下，检测单元制定储能指令并发送给控制单元，控制单元通过控制储能节点的供能方向，回收无法消耗完的电能，将多余电能回收到第一储能节点中，等待下一次用电高峰，起到削峰填谷的调控作用。
29.即，如果当前需求不大，第一储能节点就能满足的情况下，可以仅通过第一储能节点供电，这样响应速度比较快；如果当前需求比较大，那么可以同时开启第一储能节点和第二储能节点，通过第一储能节点和第二储能节点一起进行供电，从而可以在满足响应速度的情况下，实现更为合理的资源分配；当突发高用电量需求时，第二节点无法瞬间满足供电需求，则启动第三储能节点，填补用电空缺，保障居民用电和工业用电稳定；当用电需求极小时，系统回收多余输电，存储到响应速度最快的第一储能节点，在下一次用电高峰期时快速响应，提高整体用电的灵活性和用电效率，减少供能浪费。
30.如图3所示，控制节点通过对储能节点和能源系统的平衡状态调控以保持供能、储能、用能三者之间的平衡，形成三种状态之一：过平衡状态，用电需求相对较低，使得总发电量＞用户用电需求量，此时，降低能源系统和供能系统的发电量和电量供给，同时将多余部分电量回收到储能节点；平衡状态：用电需求适中，使得总发电量≈用户用电需求量，过欠比例不超过2%，此时保持能源系统和储能系统的发电量和电量供给，储能节点不做进一步动作；欠平衡状态：用电需求较高，达到用电高峰期数值，使得总发电量＜用户用电需求量，此时，提高能源系统和供能系统的发电量和电量供给，同时储能节点通过上述供电方案提供供电支持。
31.在储能单元进行储能过程中，优先对第一储能单元和第二储能单元进行充能；储能网络充能和供能时，需要确定总的充能或供能的功率匹配情况，可以根据匹配情况确定参与节点的数量和优先级，以确保供能、储能、用能三者之间的动态平衡。
32.本发明的实际检测单元包括：方案制定模块、信息采集模块、运行风险评估模块、设备控制模块、数据输出模块、数据存储模块，各模块之间存在信息交互。
33.方案制定模块：用于通过用户基本需求和约束条件，制定供能计划和方案，对电能供给进行设备限制，通过设备控制模块对供能系统设备进行控制，用户基本需求包括：运输需求、工业生产需求、供冷需求、供热需求和供电需求；其中，约束条件包括：制冷时间、制热时间、温度维持时间、负荷稳定运行时长和当前系统用电状态，通过约束条件的限制提高供能效率和供能方式的准确性，实现合理有序用电、终端能源使用效率提高和优化用电行为，结合信息采集模块对设备信息、设备供能环境信息，制定分配供能方式、供能时序、供能设备工作功率等综合方案规划，判断设备工作状态和供能输出结构，及时对融合能源供给配比做出最优解，同时将设备拟定方案发送给数据输出模块和信息采集模块。
34.信息采集模块：对运行设备状态和供能周围环境进行信息采集，包括环境温度、环境湿度、设备功率、设备运行温度等参数，进行每20秒一次的数据反馈，将获得的数据发送到数据输出模块和运行风险评估模块进行信息交互。
35.运行风险评估模块：基于信息采集模块获取的设备运行过程中采集的各项数据信息，结合数据库历史数据进行信息比对，对供能过程进行风险预估，包括：关键设备评估单元，对关键供能设备进行实时数据检测和评估，用于评估边界条件是否符合规则，边界约束条件为理论情况下计算供热、供冷量是否达到客户约束需求，设备运行总供能状态和功率是否达到合理负荷率的要求，及时反馈设备负荷情况和工作状态，减少因设备故障引起的风险；综合用能效率评估单元，利用多站合一分布式能源站内低端的小容量边缘计算终端完成用能效率评估，检测各种供能方式的能效占比和效率并实时发送控制信号，提高供能效率；收益率评估单元，用于评价整体运行经济性，通过和数据存储单元中的各项历史数据进行比对以及实时反馈到运行风险评估模块的当前用户用电总量，对各个用户需求进行整体评估，减少供能浪费。
36.综合上述三个单元的数据进行整体风险评估，将客户用电量通过热泵和空调用电量进行成本计算，将计算后的成本数据与数据存储模块中的历史数据样本进行比对，做出风险评估判断，并将判断结果发送至数据输出模块和数据存储模块，同时重新拟定设备工作状态，并将控制方案发送至方案制定模块，同时对设备控制信号发送控制信号。
37.以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种多能源储能网络布置方法，包括：能源系统，提供能源，与储能节点连接；储能节点，存储能源系产生的能量，各储能节点与公共储能节点母线连接；公共储能节点母线，集成储能节点，与控制节点连接；控制节点，控制储能节点储能放能，与检测单元连接；检测单元，储能节点用能情况和负载设备用能情况，与负载设备连接；负载设备，用电器或用电单元。2.根据权利要求1所述的一种多能源储能网络布置方法，其特征是，所述能源系统包括：风能发电机组，通过风的动能转化为电能；光伏发电机组，通过太阳的热能转化为电能；高压电网，产生高压电；氢能源发电机组，通过氢能源燃料的化学能转化为电能。3.根据权利要求1所述的一种多能源储能网络布置方法，其特征是，所述储能节点包括：第一储能节点，与风能发电机组和光伏发电机组连接；第二储能节点，与高压电网连接；第三储能节点，与氢能源发电机组连接。4.根据权利要求1所述的一种多能源储能网络布置方法，其特征是，所述控制节点包括：第一控制节点，控制第一储能节点的电能存储或释放；第二控制节点，控制第二储能节点的电能存储或释放；第三控制节点，控制第三储能节点的电能存储或释放。5.根据权利要求3所述的一种多能源储能网络布置方法，其特征是，所述储能节点的响应速度：第二储能节点＞第三储能节点＞第一储能节点，储能节点的释能优先级：第二储能节点＞第一储能节点＞第三储能节点。6.根据权利要求1和5所述的一种多能源储能网络布置方法，其特征是，所述储能节点集中连接在公共储能节点母线上，所述公共储能节点母线可分配若干子节点。7.根据权利要求1所述的一种多能源储能网络布置方法，其特征是，所述检测单元包括：方案制定模块，用于通过用户基本需求和约束条件，制定供能计划和方案；信息采集模块，采集能源系统运行过程中的各项数据；运行风险评估模块，基于信息采集模块获取的设备运行过程中采集的各项数据信息，结合数据库历史数据，对供能过程进行风险预估；数据存储模块，将采集的各项数据存储并备份进入历史数据库作数据样本；数据输出模块，将上述制定的供能计划和方案、设备运行数据和风险预估输出。8.根据权利要求7所述的一种多能源储能网络布置方法，其特征是，所述用户基本需求和约束条件包括供热需求、供电需求和供冷需求。

技术总结
本发明公开了一种多能源储能网络布置方法，包括能源系统，提供能源，与储能节点连接；储能节点，存储能源系产生的能量，各储能节点与公共储能节点母线连接；公共储能节点母线，集成储能节点，与控制节点连接；控制节点，控制储能节点储能放能，与检测单元连接；检测单元，储能节点用能情况和负载设备用能情况，与负载设备连接；负载设备，用电器或用电单元；控制储能节点的优先级，分层设置，提升储能网络运行安全性；储能节点通过能源路由器直接连接到公共储能节点母线上，方便自由增减设置储能节点，避免单一节点失效后系统无法工作的问题；实时反馈用电供电状态并作出相应调整，实现智能控制，减少人力资源浪费。减少人力资源浪费。减少人力资源浪费。


技术研发人员：丁一岷 马振宇 史建勋 李运钱 赵彦旻 张冲标 陈金威 成龙 黄先勇 马学裕
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 嘉善恒兴电力建设有限公司
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/5/25