CN109167363A - 能源互联网*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种能源互联网***。所述***的子***包括：区域能源站，用于利用太阳能、风能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气中的一者或多者产出多种能源介质；输配网，用于将来自区域能源站、电网、天然气管网、中水管网的能源介质进行传输、转化和储存；多个微能网，用于将来自输配网、对应的分布式能源站、其它微能网所传输的能源介质进行储存、转化并传输给用户端负荷或其他微能网；与多个微能网对应连接的多个用户端监控子***；与多个微能网对应连接的多个分布式能源站；多代理***。这样，区域能源站产生的各种能源通过输配网输送到多个微能网，多个微能网之间能源和信息互联互通，每个微能网都可以与输配网并网或离网运行。

Description

能源互联网***

技术领域

本公开涉及能源***、信息***、控制***领域，具体地，涉及一种能源互联网***。

背景技术

传统能源技术大多为集中式、大规模的供应模式，例如，火力发电厂、热电厂、区域集中供暖、小型集中供冷、分散式供冷技术等分产式***。集中式能源供应通常为“一厂一站一能源”模式，便于集中管理，但是与用户端距离较远，能源输送的损失较大，能源供应单一，无法保证安全性和可靠性。

近年来出现了分布式、小型化的能源生产和供应方式。这种分布式的能源站一般建设在能源负荷中心，应用能源梯级利用原理，先发电，得到高品质的电能，再利用余热供热供冷，减少了输热损失和热网费用，使一次能源综合利用效率和效益大幅度提高。但是由于现有的这种分布式能源站供能半径较小，无法满足全部能源需求。

发明内容

本公开的目的是提供一种节能、高效的能源互联网***。

为了实现上述目的，本公开提供一种能源互联网***。所述***的子***包括：区域能源站，用于利用太阳能、风能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气中的一者或多者产出多种能源介质；输配网，与所述区域能源站、电网、天然气管网、中水管网连接，用于将来自所述区域能源站、所述电网、所述天然气管网、所述中水管网的能源介质进行传输、转化和储存；多个微能网，每个微能网均与所述输配网连接，任意两个微能网之间相互连接，所述微能网用于将来自所述输配网、对应的分布式能源站、其它微能网的能源介质进行储存、转化并传输给用户端负荷或其他微能网；与多个微能网一一对应连接的多个用户端监控子***，每个微能网通过对应的用户端监控子***与对应的用户端负荷连接，所述用户端监控子***用于控制将对应的微能网中的能源介质传输至对应的用户端负荷、对所对应的用户端负荷消耗的能源介质进行监测；与多个微能网对应连接的多个分布式能源站，用于将来自对应的微能网的能源介质转化成电力、蒸汽、冷水、热水中的一者或多者后返回对应的微能网，其中，每个子***包括多个装置，所述***的运营通过多代理***来控制，所述多代理***包括与各个子***、各个子***中的各个装置、以及所述能源互联网***一一对应的多个代理模块。

可选地，所述区域能源站包括：能源转化装置，用于将太阳能、风能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气中的一者或多者的能源进行转化，生成多种形式的能源；能源储存装置，与所述能源转化装置连接，用于将所转化的能源在本地进行储存；能源传输装置，分别与所述能源转化装置和所述能源储存装置连接，用于将转化和储存的能源传输至输配网，其中，所述区域能源站还包括与该区域能源站中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的区域能源站代理模块。

可选地，所述输配网包括：能源传输管道，用于传输天然气、氢气、蒸汽、热水、中水；第一变配电装置，用于将来自所述区域能源站的电力和/或外部电网输送的电力进行变电和配电；第一调压装置，用于调节经由所述能源传输管道内输出的各种气体的压力和流量；第一换热装置，用于调节经由所述能源传输管道内输出的蒸汽和/或热水的压力、温度和流量，其中，所述输配网还包括与该输配网中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的输配网代理模块。

可选地，所述输配网还包括：储能电池，与所述第一变配电装置连接，用于将所述第一变配电装置中的电力进行储存。

可选地，所述输配网还包括：储气装置，与所述第一调压装置连接，用于将所述第一调压装置中的天然气、氢气进行储存；电解制氢装置，所述第一变配电装置通过所述电解制氢装置与所述储气装置连接，用于运用所述第一变配电装置输出的电力进行电解水，并将生成的氢气传输至所述储气装置进行储存。

可选地，所述输配网还包括：储热装置，与所述第一换热装置连接，用于将换热后的热量进行储存。

可选地，所述微能网包括：第二变配电装置，用于将来自输配网或对应的分布式能源站的电力进行变电和配电后传输至对应的用户端；第二调压装置，用于调节来自所述输配网的天然气、氢气和蒸汽的压力、流量，并调节来自所述输配网和对应的分布式能源站的蒸汽的压力、流量、温度，并将调节后的能源传输至对应的用户端；第二换热装置，用于将来自所述输配网或对应的分布式能源站的冷水、热水进行换热后传输至对应的用户端；储存装置，用于将所述第二调压装置输出的天然气、氢气、蒸汽、所述第二换热装置输出的冷水和热水的热量、以及所述第二变配电装置输出的电力进行储存，其中，所述微能网还包括与该微能网中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的微能网代理模块。

可选地，所述分布式能源站包括：发电装置，用于将来自对应的微能网的能源介质转化成电力和余热，并将所转化的电力返回至对应的微能网，将所转化的余热输送至余热回收装置，其中，所述发电装置包括燃料电池、内燃机、燃气轮机、微型燃气轮机中的一者或多者，所述燃料电池用于将来自对应的微能网的氢气转化成电力和烟气，所述内燃机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力、烟气和缸套水余热，所述燃气轮机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力和烟气，所述微型燃气轮机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力和烟气；所述余热回收装置，用于将来自所述发电装置的余热转化为蒸汽、冷水或热水后返回至对应的微能网；冷热水转化装置，用于将来自对应的微能网的能源介质转化成冷水或热水后返回至对应的微能网，其中，所述分布式能源站还包括与该分布式能源站中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的分布式能源站代理模块。

通过上述技术方案，建立了一种能源互联网***，其中，将集中式的区域能源站与分布式能源站相结合，并且加入了微能网，在区域能源站集中产生能源的基础上，通过多个分布式能源站以及多个微能网之间的能源互联、互通以及转化，起到调峰和互补备用的作用。并且，多个微能网之间能源和信息互联互通，每个微能网都可以与输配网并网或离网运行。这样，不仅促进了能源的合理利用，而且能够根据用户端负荷消耗的能源种类和数量确定的优化运营方案来调整区域能源站和分布式能源站的生产。这样，能够实时控制能源的生产和利用，使能源的需求和供应相匹配，从而节省了能源。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是一示例性实施例提供的能源互联网***的结构示意图；

图2是一示例性实施例提供的区域能源站的结构示意图；

图3是一示例性实施例提供的输配网的结构示意图；

图4是一示例性实施例提供的微能网的结构示意图；

图5是一示例性实施例提供的分布式能源站的结构示意图；

图6是一示例性实施例提供的能源互联网***的控制方法的流程图；

图7是一示例性实施例提供的能源互联网***的多代理***的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是一示例性实施例提供的能源互联网***的结构示意图。如图1所示，能源互联网***的子***包括区域能源站、输配网、多个微能网、多个分布式能源站和多个用户端监控子***，每个子***包括多个装置。

区域能源站用于利用太阳能、风能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气中的一者或多者产出多种能源介质。

输配网与区域能源站、电网、天然气管网、中水管网连接，用于将来自区域能源站、电网、天然气管网、中水管网的能源介质进行传输、转化和储存。

每个微能网均与输配网连接，任意两个微能网之间相互连接，微能网用于将来自输配网、对应的分布式能源站、其它微能网的能源介质进行储存、转化并传输给用户端负荷或其他微能网。

多个用户端监控子***可以与多个微能网一一对应连接，每个微能网通过对应的用户端监控子***与对应的用户端负荷连接。用户端监控子***用于控制将对应的微能网中的能源介质传输至对应的用户端负荷、对所对应的用户端负荷消耗的能源介质进行监测。

多个分布式能源站与多个微能网对应连接，分布式能源站用于将来自对应的微能网的能源介质转化成电力、蒸汽、冷水、热水中的一者或多者后返回对应的微能网。

其中，***的运营通过多代理***来控制，多代理***包括与各个子***、各个子***中的各个装置、以及能源互联网***一一对应的多个代理模块。

其中，在区域能源站中，可以将当地的能源转化成所需的能源，完成能源形式的转化，例如，可以将太阳能、风能、煤、生物质、有机垃圾、天然气等能源转化成电力、蒸汽等能够远距离传输的能源。区域能源站可以选择在区域或园区中，电力负荷或蒸汽负荷较大的工业区的负荷中心进行建设。

输配网主要是将包含多种能源的介质进行远距离传输、转化和储存，例如，将天然气、氢气、电力进行传输和储存。如果区域内电力过剩可以将电能转化为氢气的形式进行储存，实现多种能源之间的协同转化和互换储存。输配网中的天然气也可以传输至区域能源站，在区域能源站内转化为电力、蒸汽、氢气等能源形式后，再由输配网输送出去，供区域内用户使用。

微能网是指由储能装置、能量转化装置、监控和保护装置等组成的小型化、智能化、分布式的能源供应***。分布式能源站也是由能量转化装置、监控和保护装置等组成的小型化、智能化、分布式的能源供应***。微能网和分布式能源站都可以设置在用户端负荷所在的区域。

在本公开中，用户端负荷、分布式能源站、以及微能网可以是一一对应的(如图1中的实施例)。与一个微能网连接的至少有一个用户端负荷，也可以有多个用户端负荷，根据用户端负荷的分布情况和所使用的能源介质种类及数量，可以设置与该微能网连接的一个或多个分布式能源站。有的微能网也可以设置为不与分布式能源站对应连接。一方面，经输配网传输过来的能源在微能网中进一步转化为与用户端负荷的种类、品位和数量相匹配的能源介质，使得转化后的能源介质能够直接被用户端负荷所用。另一方面，每个微能网中都能够储存能源，在各个微能网之间，能够互相传输能源，以起到调峰和互补备用的作用，即各个分布式能源站能够互为备用，使能源更加合理利用。

多个微能网之间能源和信息可以互联互通，每个微能网都可以与输配网并网或离网运行。也就是，微能网之间可以经由输配网进行能源与信息的流通(与输配网并网运行)，也可以不通过输配网，微能网之间直接进行能源与信息的流通(与输配网离网运行)。例如，当输配网发生故障时，多代理***可以分别向输配网与微能网发出控制指令，指示断开输配网与微能网之间能源联接，并指示微能网之间进行互联，并直接进行能源流通。当某个微能网发生故障时，多代理***可以分别向输配网与微能网发出控制指令，指示断开发生故障的微能网与输配网之间的能源联接。这样，在不影响能源互联网的调峰功能的情况下，阻断了故障的蔓延。并且，微能网与输配网离网运行时，多个微能网之间可以相互联接、孤网运行，提高了能源互联网运行的安全性和可靠性。

分布式能源站主要用于将来自对应的微能网的能源介质转化成电力、蒸汽、冷水、热水中的一者或多者后返回对应的微能网。由于冷水、热水为传输损耗较大的能源，因此，在用户端负荷一侧建立用于转换冷水、热水的分布式能源站，能够减少能源的传输损耗，有助于能源的合理利用。

通过上述技术方案，建立了一种能源互联网***，其中，将集中式的区域能源站与分布式能源站相结合，并且加入了微能网，在区域能源站集中产生能源的基础上，通过多个分布式能源站以及多个微能网之间的能源互联、互通以及转化，起到调峰和互补备用的作用。并且，多个微能网之间能源和信息互联互通，每个微能网都可以与输配网并网或离网运行。这样，不仅促进了能源的合理利用，而且能够根据用户端负荷消耗的能源种类和数量确定的优化运营方案来调整区域能源站和分布式能源站的生产。这样，能够实时控制能源的生产和利用，使能源的需求和供应相匹配，从而节省了能源。

本公开在能源***层面，一方面，构建了一个集中式的区域能源站和多个分布能源站相结合的能源生产、转化模式，在能源生产、转化、储存的过程中因地制宜、充分发挥各种能源的优势，多能互补，提高了可再生能源和清洁能源的使用，提高了能源生产和利用的效率；另一方面，构建一个输配网和多个分布式的微能网相结合的能源输送、储存的模式，提高了能源的输配和调峰能力。

本公开在信息和控制层面，利用云计算架构构建了多代理***，该多代理***是集中式的运营管理***和多个分布式的运营管理***的结合，能够从分别从全局和局部两个方面，对能源全生命周期进行综合考虑能源、经济、环境等多维度的优化控制，使得能源互联网成为一个供需互动、自组织式新型能源供应体系。

区域能源站可以包括能源转化装置、能源储存装置、能源传输装置、多个装置控制器、多个装置代理模块以及区域能源站代理模块。

能源转化装置用于将太阳能、风能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气中的一者或多者的能源进行转化，生成多种形式的能源。

能源储存装置与能源转化装置连接，用于将所转化的能源在本地进行储存。

能源传输装置分别与能源转化装置和能源储存装置连接，用于将转化和储存的能源传输至输配网。

其中，多个装置控制器与该区域能源站中的多个装置一一对应连接，多个装置代理模块与多个装置控制器一一对应连接，区域能源站代理模块与多个装置代理模块连接。

图2是一示例性实施例提供的区域能源站的结构示意图。如图2所示，区域能源站可以包括光伏发电装置、风力发电装置、光热装置、气化装置、制氢装置、燃气蒸汽联合循环发电装置、多个装置控制器、多个装置代理模块以及区域能源站代理模块。

光伏发电装置用于将太阳能转化为电力；风力发电装置用于将风能转化为电力；光热装置用于将太阳能转化为蒸汽或电力；气化装置用于将煤、生物质燃料、有机垃圾转化为合成气、天然气、氢气中的一者或多者；制氢装置用于将电力或合成气转化为氢气；燃气蒸汽联合循环发电装置用于将合成气、天然气、蒸汽转化为电力和/或蒸汽。

区域能源站是一个综合性的能源供应站，能够综合解决一个区域内的主要能源基础负荷需求和供应。区域能源站的供能范围涵盖区域供暖、区域供电、区域供汽和区域供冷等。这种区域可以是行政划分的城市和城区，也可以是一个居住社区或一个建筑群，还可以是某一个开发区或园区等。具体可以根据区域内的负荷需求和当地可用资源优势，集中建设一个或多个区域能源站。通过区域能源站产生高参数的能流介质供应至输配网，再通过输配网供应至下游的微能网，最终输送至末端用户。

区域能源站的能源来源包括太阳能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气、风能等。在能源的生产和转化技术上，可以以煤气化处理技术和燃气-蒸汽联合循环技术为核心，以太阳能集热发电技术、生物质气化技术、垃圾发电技术、光伏发电和风力发电技术作为辅助，并结合合成气甲烷化技术、制氢技术等，通过太阳能集热装置、蓄热装置、蒸汽发生器、煤气化炉、燃气轮机、余热锅炉、循环流化床锅炉等设备，集中为输配网供应蒸汽、电力、高温热水、天然气和氢气等多种类型的能源。

图3是一示例性实施例提供的输配网的结构示意图。如图3所示，输配网可以包括能源传输管道、第一变配电装置、第一调压装置、第一换热装置、多个装置控制器、多个装置代理模块以及输配网代理模块。

能源传输管道用于传输来自区域能源站的天然气、氢气、蒸汽、热水；第一变配电装置用于将来自区域能源站的电力和/或外部电网输送的电力进行变电和配电后输送至微能网；第一调压装置用于将能源传输管道内输出的各种气体的压力和流量进行调节后输送至微能网；第一换热装置用于将能源传输管道内输出的蒸汽和/或热水的压力、温度和流量进行调节后输送至微能网。其中，多个装置控制器与该输配网中的多个装置一一对应连接，多个装置代理模块与多个装置控制器一一对应连接，输配网代理模块与多个装置代理模块连接。

如上所述，区域内电力、蒸汽、制冷、采暖的负荷通常分布不均匀，区域能源站一般建设在电力和蒸汽负荷中心，通常远离制冷和采暖的负荷中心，且用户负荷通常随时间变化存在较大的波动，与区域能源站的能源生产不相匹配。因此，为了覆盖更大的供能区域，同时提高各种能源的输送能力、调节能力，则需要通过输配网将能流介质进行远距离传输。输配网的作用在于将上游和区域能源站输出的电力、天然气、蒸汽、高温热水等高参数能流介质进行调压等处理后变为中参数的能流介质，然后输送至靠近负荷中心的微能网。不仅避免了低参数能流介质传输距离过短的弊端，依靠储能和互换储存的方式还提高了能源在输配过程中的调节能力。

输配网的主体是由中压燃气管网、氢气管网、蒸汽管网、热水管网和中水管网组成的，这些管网可以独立铺设，也可以采用综合管廊的形式对这些管道进行统一收纳、规划和建设。综合管廊***是在城市地下建造一个隧道空间，将市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测***，实施统一规划、设计、建设和管理，以利于地下空间的综合利用和资源共享。在本公开中，综合管廊可以容纳中压燃气管网、氢气管网、蒸汽管网、热水管网和中水管网，也可以容纳通讯、有线、自来水管道等。采用综合管廊容纳这些管网时，能够减少土方开挖的作业量，同时也会减小对市政规划、道路交通等产生的不利影响。

输配网中的第一变配电装置可以以220kV或110kV电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展，集成传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网。

输配网中还可以设置有储能电池。储能电池与第一变配电装置连接，用于将第一变配电装置中的电力进行储存。储能电池可以起到负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷、平抑电网波动、应急备用电源的作用。

输配网中的第一调压装置可以将中压天然气或氢气调压至中低压后输送至微能网，直接供应分布式能源站或末端用户。具体来说，第一调压装置可以包括燃气调压柜、燃气调压箱、撬装式燃气调压***等，可以使用具有调压范围广、稳压精度高、计量准确、自动平衡、超高低压切断、超压放散、双路调压切换，远程监控等功能的调压装置。

所述输配网还可以包括储气装置和电解制氢装置。

储气装置与第一调压装置连接，用于将第一调压装置中的天然气、氢气进行储存。第一变配电装置通过电解制氢装置与储气装置连接，用于运用第一变配电装置输出的电力进行电解水，并将生成的氢气传输至储气装置进行储存。

储气装置可以采用高压储气罐储存、地下储气库储存、高压管道储存、管束储存和吸附储存等。储气装置主要用于在天然气或氢气供应量充足时储存一部分天然气或氢气，平衡管网压力，在天然气或氢气供应量不足时对外放气，满足下游用气需求，提高管网使用效率。

该实施例中，不仅保证输配网有较高的输送效率，同时也能够满足下游末端用户不均匀性的用气需求，保持管网供需平衡。并且，电解制氢装置能够利用区域能源站中的太阳能发电和风力发电制氢，保证在用户负荷低谷时段能够将风电和光伏发电以氢气的形式储存起来，减少弃风弃光现象的发生，提供能源综合利用率。

输配网中的第一换热装置可以包括调温调压设备、吸收式热泵、电驱式热泵。调温调压设备可以将区域能源站产生的高温高压蒸汽进行疏水、减温、减压处理后变为中低压蒸汽送至微能网，满足下游用户需求。吸收式热泵主要利用热水管网中的高温热水作为驱动热源，将中水管网中的中水余热提取出来变成高温热水输送至微能网；电驱式热泵则同时以配电网中输送的电力和热水管网中的高温热水作为驱动热源，将中水管网中的中水余热提取出来变成高温热水输送至微能网。该第一换热装置实现了蒸汽和热水的统一调配。

所述输配网还可以包括储热装置。储热装置与第一换热装置连接，用于将换热后的热量进行储存。该实施例中，一方面，能够利用上游的高温热水和电力作为驱动源，将市政中水中的余热提取出来并加以利用，提高清洁能源和可再生能源利用占比；另一方面，同城市天然气输配***和电力输配***一样，城市供热输配***同样存在热负荷的间断性、周期性和不均匀性，利用储热装置，可以对高温热水进行集中调配，平衡热源和热负荷之间的不一致性。

图4是一示例性实施例提供的微能网的结构示意图。如图4所示，微能网可以包括第二变配电装置、第二调压装置、第二换热装置、储存装置、多个装置控制器、多个装置代理模块以及微能网代理模块。

第二变配电装置，用于将来自输配网或对应的分布式能源站的电力进行变电和配电后传输至对应的用户端；第二调压装置，用于调节来自输配网的天然气、氢气和蒸汽的压力、流量，并调节来自输配网和对应的分布式能源站的蒸汽的压力、流量、温度，并将调节后的能源传输至对应的用户端；第二换热装置，用于将来自输配网或对应的分布式能源站的冷水、热水进行换热后传输至对应的用户端；储存装置，用于将第二调压装置输出的天然气、氢气、蒸汽、第二换热装置输出的冷水和热水的热量、以及第二变配电装置输出的电力进行储存，其中，多个装置控制器与该微能网中的多个装置一一对应连接，多个装置代理模块与多个装置控制器一一对应连接，微能网代理模块与多个装置代理模块连接。

微能网的上游与输配网、分布式能源站和其它微能网连接，下游与用户端负荷相连，通过多个低压变配电装置、燃气调压装置、氢气调压装置、蒸汽调压装置、换热装置等将上游传输过来的中高参数的电力、燃气、氢气、蒸汽、冷热水等转化成末端用户所需要的低参数的电力、燃气、氢气、蒸汽和冷热水等，同时，可以在传输管路上设置储能电池、储气装置和蓄热装置。

微能网是直接与用户端负荷相连的***，根据末端用户的数量和区域分布情况，微能网的数量可以设置多个，一个微能网可以看作是一个小型化、智能化、分布式的能源供能***，集中提供末端用户需要的电力、蒸汽、冷热水等。

图5是一示例性实施例提供的分布式能源站的结构示意图。如图5所示，分布式能源站可以包括发电装置、余热回收装置、冷热水转化装置、多个装置控制器、多个装置代理模块以及分布式能源站代理模块。

发电装置用于将来自对应的微能网的能源介质转化成电力和余热，并将所转化的电力返回至对应的微能网，将所转化的余热输送至余热回收装置，其中，发电装置包括燃料电池、内燃机、燃气轮机、微型燃气轮机中的一者或多者，燃料电池用于将来自对应的微能网的氢气转化成电力和烟气，内燃机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力、烟气和缸套水余热，燃气轮机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力和烟气，微型燃气轮机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力和烟气。

余热回收装置用于将来自发电装置的余热转化为蒸汽、冷水或热水后返回至对应的微能网。冷热水转化装置，用于将来自对应的微能网的能源介质转化成冷水或热水后返回至对应的微能网。

其中，多个装置控制器与该分布式能源站中的多个装置一一对应连接，多个装置代理模块与多个装置控制器一一对应连接，分布式能源站代理模块与多个装置代理模块连接。

分布式能源站的一次输入能源可以以天然气为主。分布式能源站上游主要与微能网相连，接收从微能网输入的氢气、燃气、高温热水、电力以及部分工业、市政余热。分布式能源站内的能源生产和转化设备主要以燃料电池、燃气内燃机、燃气轮机、微燃机、烟气热水型溴化锂冷温水机组、蒸汽型溴化锂吸收式冷温水机组、热水型溴化锂吸收式冷温水机组、直燃机、电制冷机组和吸收式热泵组成，将微能网输入的多种能源或周边的工业、市政余热转化为末端用户侧需要的电力、冷热水再输送至微能网经转化后供给末端用户使用。

分布式能源站建立在用户侧，可以根据用户侧负荷情况设立多个分布式能源站。由于在实际运行过程中，每个末端用户的负荷实时需求情况总是在发生变化，波动性较大，这就使得每个分布式能源站的运行情况也具有不一致性，这样在能源互联网***的整体规划、建设和运营过程中，将用户负荷的这种不均匀性和不一致性纳入考虑范围，将每个分布式能源站通过微能网进行互联，这样就可以达到站与站之间实现互为备用的目的和效果，可以有效减少单个分布式能源站的***装机容量和设备投资。当一个分布式能源站达到最大设计输出功率时仍无法满足用户负荷需求量时，可以通过微能网将另一个分布式能源站产生的电力、蒸汽、冷热水等输送过来，以满足局部用户负荷需求，而在整体上保持***的高效运行和设备的高效利用，同时又能够控制整个能源***的整体装机规模，有利于减少总体投资规模。

用户端监控子***中可以设置有对应的代理模块，该代理模块用于与其他子***的代理模块共同根据能源介质信息和装置运行数据确定运营方案，并根据所确定的运营方案向对应的装置发送控制指令，控制指令用于指示能源介质的转化、储存、传输。

以上描述了能源互联网***的硬件组成。本公开的能源互联网***在进行的各个硬件配备时，需要考虑用户端负荷的实际需求，但是如上所述，每个末端用户的负荷实时需求情况总是在发生变化，波动性较大。本公开的能源互联网***还能够根据用户负荷量的变化，实时控制能源进行转化，并在不同子***之间传输。

本公开在能源***层面，一方面，构建了一个集中式的区域能源站和多个分布能源站相结合的能源生产、转化模式，在能源生产、转化、储存的过程中因地制宜、充分发挥各种能源的优势，多能互补，提高了可再生能源和清洁能源的使用，提高了能源生产和利用的效率；另一方面，构建一个输配网和多个分布式的微能网相结合的能源输送、储存的模式，提高了能源的输配和调峰能力。

本公开在信息和控制层面，利用云计算架构构建了多代理***，该多代理***是集中式的运营管理***和多个分布式的运营管理***的结合，能够从分别从全局和局部两个方面，对能源全生命周期进行综合考虑能源、经济、环境等多维度的优化控制，使得能源互联网成为一个供需互动、自组织式新型能源供应体系。

本公开还提供一种能源互联网***的控制方法。能源互联网***的子***包括区域能源站、输配网、多个微能网、多个分布式能源站以及多个用户端监控子***。每个子***包括多个装置。图6是一示例性实施例提供的能源互联网***的控制方法的流程图。如图6所示，方法可以包括以下步骤。

在步骤S11中，获取各个子***之间、以及各个子***内部的装置之间的能源流信息、物质流信息、资金流信息、各个装置的运行数据以及能源互联网***外部的环境信息、市场信息。

在步骤S12中，根据能源流信息、物质流信息、资金流信息、运行数据、环境信息和市场信息，应用多代理***确定运营方案，其中，多代理***包括与各个装置、各个子***、以及能源互联网***一一对应的多个代理模块。

在步骤S13中，对应的代理模块根据所确定的运营方案向对应的子***、对应的装置发送控制指令，控制指令用于指示对应的子***、对应的装置进行能源、物质的转化、储存、传输，并记录能源交易信息。

其中，能源流信息可以包括转化、储存、传输的能源的品类(形式)、数量等，也可以包括每个用户侧负荷已消耗的和预订的能源的品类、数量等。物质流信息可以包括能源在转化、传输过程中产生的各种物质，例如，废气、废水等。资金流信息可以包括能源在转化、储存、传输时所产生的资金流动的信息。运行数据可以包括各个装置的静态参数和运行时的状态参数，例如，功率、温度、容量、转速等。环境信息可以包括温度、湿度、光照度、紫外线强度、降水量、风度、风向等自然环境的参数。市场信息可以包括实时的能源结算费用、污染物处理费用等。区域能源站、输配网、微能网、以及分布式能源站这些子***中的每一个子***都可以实时获取到上述的各种信息。

在一实施例中，上述能源互联网***的控制方法还可以包括以下步骤。

根据运行数据判断各个装置是否正常运行；当判定存在有非正常运行的装置时，将非正常运行的装置所在的子***离网运行。

其中，可以预先存储有各个装置正常运行的数据范围，当装置的实时运行数据不在该范围内时，可以判定该装置为非正常运行。当一子***中有一个或多个装置非正常运行时，可以将该子***暂时中断与其他子***的能源联接，即将该子***离网运行。离网以后，可以对该非正常的装置进行维修、更换，并且离网运行可以避免能源不能按照预期方案传输而引起的传输错误。尤其是微能网和分布式能源站可以有多个，其中一个子***的离网运行并不会造成整个能源互联网的能源传输的中断。

例如，由于多个微能网之间可以进行能源的互联、互通以及转化，因此，可以将微能网与输配网之间的能源联接断开，使微能网与输配网离网运行。由于各个微能网之间可以进行能源的互联互通，所以，在短时间内，用户端负荷可以不受影响。而输配网中的故障可以解决之后再与微能网连接。这样，保障了能源互联网***运行的可靠性。

在又一实施例中，根据能源流信息、物质流信息、资金流信息、运行数据、环境信息和市场信息，应用多代理***确定运营方案的步骤(步骤S12)可以包括以下步骤。

根据用户端负荷能源消耗的历史数据确定用户端负荷的能源消耗规律；

根据能源消耗规律、能源流信息、物质流信息、资金流信息、运行数据、环境信息和市场信息，应用多代理***确定运营方案。

其中，历史数据可以包括用户端用电、用热、用气、用汽、用水的数量和时间。历史数据包括图片、音频和视频形式的数据。可以应用机器学习算法对用户端负荷能源消耗的历史数据进行分析，确定用户端负荷的能源消耗规律。能源消耗规律可以通过能源消耗的时间、时长、能源的品类、数量等多种维度去衡量。例如，一用户端的能源消耗规律为全天仅在晚上8点到12点之间消耗能源，且消耗能源的种类包括一定数量范围内的热水和电力。

在确定能源消耗规律的基础上，可以预判目前的能源转化进度是否能够满足用户端的消耗，如果不能满足，可以向邻近的其他子***发送供应能源的控制指令，以使邻近的其他节子***帮助供应该用户端的能量消耗。

另外，用户端可以预约能源消耗。当某一用户端预约了短期内较多的能源消耗，预判目前的能源转化进度并不能满足该用户端的消耗，此时，也可以向邻近的其他子***点发送供应能源的控制指令。例如，与该用户端对应的微能网不能满足该用户端对天然气的预约消耗，可以向邻近的微能网发送控制指令，指示其直接(或者通过输配网)向该微能网传输预定量的热水。

根据每个用户端的能源消耗规律来确定能源互联网***的运营方案，从而向各个子***的装置发送控制指令，使得各个装置转化、储存、传输的能源更加符合用户端的需求，因此，能源得到更加合理的利用，有利于节省能源。

在一实施例中，上述根据用户端负荷能源消耗的历史数据确定用户端负荷的能源消耗规律的步骤可以包括：应用机器学习算法对用户端负荷能源消耗的历史数据进行分析，确定用户端负荷的能源消耗规律。

也就是，在对用户端能源消耗数据进行存储的基础上，通过一些常用的机器学习算法可以分析确定出用户端负荷的能源消耗规律。执行该机器学习算法的处理器可以设置在用户端监控子***中，或者与用户端负荷对应的微能网中。该实施例中，能够通过能源的调度，实现能源消耗的调峰作用，保障了***内能源供应的稳定性。

在一实施例中，根据能源流信息、物质流信息、资金流信息、运行数据、环境信息和市场信息，应用多代理***确定运营方案的步骤可以包括以下步骤。

当第一装置中能源生产、转化、存储、传输的数量或者品质发生改变时，第一装置对应的第一代理模块确定针对第一装置的第一优化目标，并按照第一优化目标控制第一装置中能源的生产、转化、存储、传输。其中，确定第一优化目标可以包括：根据热经济学方法和第一装置的能量平衡模型、物料平衡模型、成本投入和产出平衡模型、污染物排放模型，对第一装置进行成本分析，根据分析结果确定第一优化目标。

与第一装置相关联的第二装置对应的第二代理模块确定针对第二装置的第二优化目标，并按照第二优化目标控制第二装置中能源的生产、转化、存储、传输。其中，确定第二优化目标可以包括：根据热经济学方法和第二装置的能量平衡模型、物料平衡模型、成本投入和产出平衡模型、污染物排放模型，对第二装置进行成本分析，根据分析结果确定第二优化目标。

与第一装置所在的第一子***对应的第三代理模块确定针对第一子***的第三优化目标，并按照第三优化目标控制第一子***中各个装置之间能源的传输。其中，确定第三优化目标可以包括：根据热经济学方法和第一子***的能量平衡模型、物料平衡模型、成本投入和产出平衡模型、污染物排放模型，对第一子***进行成本分析，根据分析结果确定第三优化目标。

与第二装置所在的第二子***对应的***理模块确定针对第二子***的第四优化目标，并按照第四优化目标控制第二子***中各个装置之间能源的传输。其中，确定第四优化目标可以包括：根据热经济学方法和第二子***的能量平衡模型、物料平衡模型、成本投入和产出平衡模型、污染物排放模型，对第二子***进行成本分析，根据分析结果确定第四优化目标。

与能源互联网***对应的第五代理模块确定针对能源互联网***的第五优化目标，并按照第五优化目标控制能源互联网***中各个子***之间能源的传输。其中，确定第五优化目标可以包括：根据热经济学方法和能源互联网***的能量平衡模型、物料平衡模型、成本投入和产出平衡模型、污染物排放模型，对能源互联网***进行成本分析，根据分析结果确定第五优化目标。

上述的第一装置、第二装置可以是该能源互联网***中的任一装置。上述的第一子***、第二子***可以是该能源互联网***中的任一子***。上述的第一代理模块和第二代理模块为装置代理模块。上述的第三代理模块和***理模块为子***的代理模块。上述的第一、第二等仅仅是为了相互区别。

第一装置中能源生产、转化、存储、传输的数量或者品质发生改变可以有多种原因。例如，由于光照度减小，使得太阳能装置的发电量减小，由于风力减小，使得风力发电量减小。

每个子***的代理模块可以通过网络与其他子***的代理模块进行通信。采用多代理***确定运营方案，使得能源互联网***能够进行无中心、自治的控制。

也就是，每个代理模块均可独立确定运营方案，也可以与任一存在关联关系的其他代理模块联合确定运营方案。例如，任一装置改变生产、转化、储存、传输能源的数量、品类时，或者任一用户改变其所消耗的能源的数量、品类时，对应的代理模块可以首先确定内部的运营方案(内部优化)，确定较优的能源生产、转化、储存、传输或者消耗量，然后，再与存在关联关系的其他代理模块确定对外的运营方案(联合优化)。

内部优化和联合优化的目标都是按照能源、经济、环境综合较优为目标进行优化，优化能源互联网的主要运行参数，确定各个装置之间、各种能源的连接关系、能源输入和输出量，优化各个装置的主要运行参数，确定各个装置的运行任务和方案。

通过上述技术方案，利用多代理***使各个子***之间进行能源互联、互通以及转化，起到调峰和互补备用的作用。这样，能够实时控制能源的生产和利用，使能源的需求和供应相匹配，促进了能源的合理利用，从而节省了能源。

在又一实施例中，对应的代理模块根据所确定的运营方案向对应的子***或对应的装置发送控制指令的步骤(步骤S13)可以包括以下步骤。

各个代理模块根据所确定的运营方案，向与自身连接的装置控制器发送控制消息；当装置控制器根据控制消息向对应的子***或对应的装置发送控制指令，并在发送成功后向与控制器连接的代理模块发送确认消息。

也就是，每个装置都通过装置控制器与对应的装置代理模块连接，每个子***又有对应的代理模块。这些代理模块组成多代理***。如果代理模块没有收到装置控制器发送的确认消息时，可以重新发送控制消息。

在能源合理分配的基础上，本公开的能源互联网***还能够进行能源费用的结算。在一实施例中，方法还可以包括以下步骤。

获取各个子***、各个装置的能源交易信息；

根据能源交易信息，应用区块链技术进行能源费用的结算。

能源交易信息例如可以包括交易各方的ID、交易的时间、交易的能源种类、数量、能源的流向等信息，能源交易信息可以储存在与交易相关联的装置或者用户端的分布式账本中，交易方可以是双方或多方。可以采用区块链算法建立区域能源站、分布式能源站、输配网、微能网、用户端监控子***的能源交易模块，能源交易模块存储有与各个装置、用户端一一对应的分布式账本、智能合约和能源交易信息等。能源交易模块采用分布式储存的方式。

能源交易模块中的能源种类、数量、能源交易过程中能源的流向等能源交易信息可以由代理模块提供。或者，在能源互联网运行过程中，子***内的任一装置或者用户端均可向能源交易模块发送交易请求。其中，交易请求用于请求进行能源的流通、转化，交易请求中可以包括能源交易信息。当能源交易模块确认进行交易时，可以根据交易请求向对应的代理模型发送交易指令，对应的代理模型向对应的装置或者用户发送控制指令，以指示能源的流通。

该实施例中，通过区块链技术，保证了能源费用结算的安全性，从而保证了用户的资金安全，避免了经济纠纷。

在本公开的能源互联网***中，用户还可以就能源进行网上交易。例如，一个用户端是一个较大的园区，其对应的微能网又是仅对应服务这一个园区，那么如果这个园区有一个较长时间的假期，则其对应的微能网内的能源在假期内面临闲置的处境。此时用户可以将其中的能源进行网上售卖。

其中，用户可以在能源互联网***的平台上上传能源交易信息。能源交易信息可以包括能源的品类、数量、价格等。当有别的用户需要购买时，双方可以在能源互联网***平台上达成一致，即交易双方同意交易。此时，多代理***可以根据双方的交易信息自动向对应的子***发送控制指令。这样，用户可以通过能源互联网***的平台自助进行能源的交易，给用户带来了极大的方便。

费用的结算可以是多代理***自动结算，也可以经过用户确认以后再结算。在又一实施例中，上述根据能源交易信息，应用区块链技术进行能源费用的结算的步骤可以包括以下步骤。

根据能源交易信息，应用区块链技术生成支付数据；向对应的代理模块发送支付数据；当接收到对应的代理模块响应于支付数据发送的支付信息时，根据支付信息与金融***进行通信，以进行能源费用的结算。

其中，支付数据可以包括交易能源的单价、数量、品类、总价、交易双方的ID、交易时间、交易状态等。用户的通信终端中接收到支付数据时，可以提示用户确认支付数据，并提示用户输入支付信息以进行支付。支付信息可以包括银行卡账号、密码、金额等用于支付的信息。

然后，通信终端可以将支付信息发送至控制***中的能源交易模块，能源交易模块可以根据支付信息与金融***(例如，银行等)进行通信，以进行能源费用的结算。

该实施例中，能够由用户对能源费用进行管理，安全性较高，个性化程度高。

其中，各个子***的代理模块之间可以通过以太网来互相通信，每个子***内部的各个装置之间可以通过工业控制总线来通信。

本公开的各个实施例在不矛盾的情况下，可以互相结合。例如，在与一用户端对应的微能网不能满足该用户端对天然气的预约消耗时，可以计算出从各个微能网传输至该用户端对应的微能网预定量的热水所需成本、热量、热量损耗、各个微能网中转换热水造成的污染等，然后从中选择经济性和环境性综合最优的微能网，向其配置为用户端供应能源的任务。

又如，当一用户端负荷其对应的微能网A和分布式能源站的热水供应不足时，可以在与微能网A距离较近的微能网中选择一个或多个具备热水供应能力的微能网B，并向其发送控制指令，指示微能网B向输配网传输指定品位和数量的热水，向输配网发送控制指令，指示输配网将微能网B传输的热水传输至微能网A，并向微能网A发送控制指令，指示微能网A将从输配网接收的热水输送至对应的用户端负荷。

又如，当一用户端负荷其对应的微能网A和分布式能源站的热水供应不足时，可以在与微能网A距离较近的微能网中选择一个或多个具备热水供应能力的微能网B，并向其发送控制指令，指示微能网B直接向微能网A传输指定品位和数量的热水，并向微能网A发送控制指令，指示微能网A将从微能网B接收的热水输送至对应的用户端负荷。

这样，既满足了局部用户的负荷需求，又在整体上保持***的高效运行和设备的高效利用，同时又能够控制整个能源***的整体装机规模，有利于减少总体投资规模。

本公开还提供一种能源互联网***的控制***。能源互联网***的子***包括区域能源站、输配网、多个微能网、多个分布式能源站以及多个用户端监控子***。每个子***包括多个装置，控制***包括多代理***，多代理***包括与各个装置、各个子***、以及能源互联网***一一对应的多个代理模块。

图7是一示例性实施例提供的能源互联网***的多代理***的示意图。如图7所示，各个子***的代理模块之间可以任意连接。例如，任一分布式能源站代理模块与其他分布式能源站代理模块之间、与任一微能网代理模块之前都可以任意连接。

通过上述技术方案，建立了一种能源互联网***，其中，将集中式的区域能源站与分布式能源站相结合，并且加入了微能网，在区域能源站集中产生能源的基础上，通过多个分布式能源站以及多个微能网之间的能源互联、互通以及转化，起到调峰和互补备用的作用。并且，多个微能网之间能源和信息互联互通，每个微能网都可以与输配网并网或离网运行。这样，不仅促进了能源的合理利用，而且能够根据用户端负荷消耗的能源种类和数量确定的优化运营方案来调整区域能源站和分布式能源站的生产。这样，能够实时控制能源的生产和利用，使能源的需求和供应相匹配，从而节省了能源。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种能源互联网***，其特征在于，所述***的子***包括：

区域能源站，用于利用太阳能、风能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气中的一者或多者产出多种能源介质；

输配网，与所述区域能源站、电网、天然气管网、中水管网连接，用于将来自所述区域能源站、所述电网、所述天然气管网、所述中水管网的能源介质进行传输、转化和储存；

多个微能网，每个微能网均与所述输配网连接，任意两个微能网之间相互连接，所述微能网用于将来自所述输配网、对应的分布式能源站、其它微能网的能源介质进行储存、转化并传输给用户端负荷或其他微能网；

与多个微能网一一对应连接的多个用户端监控子***，每个微能网通过对应的用户端监控子***与对应的用户端负荷连接，所述用户端监控子***用于控制将对应的微能网中的能源介质传输至对应的用户端负荷、对所对应的用户端负荷消耗的能源介质进行监测；

与多个微能网对应连接的多个分布式能源站，用于将来自对应的微能网的能源介质转化成电力、蒸汽、冷水、热水中的一者或多者后返回对应的微能网，

其中，每个子***包括多个装置，所述***的运营通过多代理***来控制，所述多代理***包括与各个装置、各个子***、各个子***中的各个装置、以及所述能源互联网***一一对应的多个代理模块。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述区域能源站包括：

能源转化装置，用于将太阳能、风能、煤、生物质燃料、有机垃圾、天然气中的一者或多者的能源进行转化，生成多种形式的能源；

能源储存装置，与所述能源转化装置连接，用于将所转化的能源在本地进行储存；

能源传输装置，分别与所述能源转化装置和所述能源储存装置连接，用于将转化和储存的能源传输至输配网，

其中，所述区域能源站还包括与该区域能源站中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的区域能源站代理模块。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述输配网包括：

能源传输管道，用于传输天然气、氢气、蒸汽、热水、中水；

第一变配电装置，用于将来自所述区域能源站的电力和/或外部电网输送的电力进行变电和配电；

第一调压装置，用于调节经由所述能源传输管道内输出的各种气体的压力和流量；

第一换热装置，用于调节经由所述能源传输管道内输出的蒸汽和/或热水的压力、温度和流量，

其中，所述输配网还包括与该输配网中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的输配网代理模块。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述输配网还包括：

储能电池，与所述第一变配电装置连接，用于将所述第一变配电装置中的电力进行储存。

5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述输配网还包括：

储气装置，与所述第一调压装置连接，用于将所述第一调压装置中的天然气、氢气进行储存；

电解制氢装置，所述第一变配电装置通过所述电解制氢装置与所述储气装置连接，用于运用所述第一变配电装置输出的电力进行电解水，并将生成的氢气传输至所述储气装置进行储存。

6.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述输配网还包括：

储热装置，与所述第一换热装置连接，用于将换热后的热量进行储存。

7.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述微能网包括：

第二变配电装置，用于将来自输配网或对应的分布式能源站的电力进行变电和配电后传输至对应的用户端；

第二调压装置，用于调节来自所述输配网的天然气、氢气和蒸汽的压力、流量，并调节来自所述输配网和对应的分布式能源站的蒸汽的压力、流量、温度，并将调节后的能源传输至对应的用户端；

第二换热装置，用于将来自所述输配网或对应的分布式能源站的冷水、热水进行换热后传输至对应的用户端；

储存装置，用于将所述第二调压装置输出的天然气、氢气、蒸汽、所述第二换热装置输出的冷水和热水的热量、以及所述第二变配电装置输出的电力进行储存，

其中，所述微能网还包括与该微能网中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的微能网代理模块。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述分布式能源站包括：

发电装置，用于将来自对应的微能网的能源介质转化成电力和余热，并将所转化的电力返回至对应的微能网，将所转化的余热输送至余热回收装置，其中，所述发电装置包括燃料电池、内燃机、燃气轮机、微型燃气轮机中的一者或多者，所述燃料电池用于将来自对应的微能网的氢气转化成电力和烟气，所述内燃机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力、烟气和缸套水余热，所述燃气轮机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力和烟气，所述微型燃气轮机用于将来自对应的微能网的燃气转化为电力和烟气；

所述余热回收装置，用于将来自所述发电装置的余热转化为蒸汽、冷水或热水后返回至对应的微能网；

冷热水转化装置，用于将来自对应的微能网的能源介质转化成冷水或热水后返回至对应的微能网，

其中，所述分布式能源站还包括与该分布式能源站中的多个装置一一对应连接的多个装置控制器、与所述多个装置控制器一一对应连接的多个装置代理模块、以及与所述多个装置代理模块连接的分布式能源站代理模块。