CN109327049A - 一种多元化供用能***及其多元化供用能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多元化供用能***及其多元化供用能方法。多元化供用能***，包括：控制单元和基于区域划分的多个相互连接的区域能量云；区域能量云包括：至少一个分布式电源、至少一个储能设备、至少一个用电负载；分布式电源包括风力电源和/或光伏电源；分布式电源、储能设备和用电负载上均设置有用于采集能源数据并与控制单元通信的采集装置；控制单元用于分析所述能源数据生成区域能源分析结果，根据所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云间进行能源交互。本发明实现分散能源的聚集，同时基于能源聚集进行数据汇集分析，实现能源交互，满足多元化的供用能市场需求。
Description
技术领域
本发明涉及智能电网技术领域，特别是指一种多元化供用能***及其多元化供用能方法。
背景技术
目前，应用于分布式电资源的电力聚集***已经有了一定程度的应用。在一个实现中，建立与诸如电动汽车之类的间歇地连接至电网的多个电资源的单独的互联网连接，可通过将资源连接至电网的同一电线建立互联网连接。该服务优化功率流以满足各个资源和各个资源所有者的需求，同时聚集多个资源上的流以满足电网的需求。该服务可使在线的大量电动汽车电池作为电网新的、动态聚集的电资源，电动汽车所有者无论在何处接入电网均可参与电力交易经济。
现有技术主要为电动汽车和供能侧分布式电源的能源聚集，现有技术解决的问题仅侧重在供能侧，以电动汽车作为耗能载体来消纳能源，渠道单一，并不能完全做到分布式能源大规模的消纳，没有从根本上解决弃风弃光问题，造成了资源的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种多元化供用能***及其多元化供用能方法，将光伏、风机、储能、电动汽车以及典型负荷等多种客户侧资源进行整合，实现分散能源的聚集，同时基于能源聚集进行数据汇集分析，实现能源交互，满足多元化的供用能市场需求。
基于上述目的，本发明提供了一种多元化供用能***，其特征在于，包括：控制单元和基于区域划分的多个相互连接的区域能量云；所述区域能量云包括：至少一个分布式电源、至少一个储能设备、至少一个用电负载；所述分布式电源包括风力电源和/或光伏电源；
所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载上均设置有用于采集能源数据并与所述控制单元通信的采集装置；所述控制单元用于分析所述能源数据生成区域能源分析结果，根据所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云间进行能源交互。
在一些实施方式中，多个所述区域能量云还均与电网相连。
在一些实施方式中，所述能源数据包括：所述分布式电源和/或所述储能设备的发电量、消纳率、储能荷电状态。
在一些实施方式中，所述用电负载包括：电动汽车充电桩。
另一方面，本发明还提供了一种如上任意一项所述的多元化供用能***的多元化供用能方法，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果；
根据所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云间进行能源交互。
在一些实施方式中，所述基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行资源聚集；所述资源聚集包括：分析获得客户侧资源的单体特性、客户侧资源的聚集特性、聚集客户侧资源的响应特性、客户侧资源运行和优化监测控制。
在一些实施方式中，基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行区域用能行为分析；所述区域用能行为分析包括：整体及区域用电量、用户用电构成、节能潜力和节能量。
在一些实施方式中，基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行能源聚集分析；所述能源聚集分析包括：光伏风机发电量分析、光伏风机消纳率分析、光伏风机储能荷电状态分析和电动汽车充电桩利用率分析。
在一些实施方式中，基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行能源协调互济；所述能源协调互济，包括：能效分析、能源预测、能源优化。
从上面所述可以看出，本发明提供的多元化供用能***及其多元化供用能方法，将光伏、风机、储能、电动汽车以及典型负荷等多种客户侧资源进行整合，实现分散能源的聚集。依托物联网、互联网、大数据分析以及云计算等技术，做到供用能信息共享，完成能源信息互通，能源评估及能源的合理利用、协调互济，满足多元化的供用能市场需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的多元化供用能***机构示意图；
图2为本发明实施例的多元化供用能***工作方法示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例提供了一种多元化供用能***，该多元化供用能***包括：控制单元和基于区域划分的多个相互连接的区域能量云；所述区域能量云包括：至少一个分布式电源、至少一个储能设备、至少一个用电负载；所述分布式电源包括风力电源和/或光伏电源。所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载上均设置有用于采集能源数据并与所述控制单元通信的采集装置；所述控制单元用于接收并分析所述能源数据生成区域能源分析结果，进而根据所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云间进行能源交互。本领域技术人员应当理解，在本***中，区域能量云内的分布式电源、储能设备及用电负载相互之间至少通过区域能量云内的电网连接，控制单元通过物联网或互联网与区域能量云的分布式电源、储能设备及用电负载连接，以便实现上述的能源数据收集，并根据分析结果控制能源和负载，对区域能量云进行能源交互。
参考图1，为本发明实施例的多元化供用能***机构示意图。对于本发明实施例的多元化供用能***，从能量流角度来说面向新型用户侧能源互联网的多元化供用能***由区域1.2……n号组成，每个区域内参与互动的设备包括分布式电源光伏1.2…n号、风机1.2…n号，储能设备1.2…n号，电动汽车充电桩1.2…n号，以及居民用户、工商业用户等典型负载；其中，电动汽车充电桩和居民用户、工商业用户等典型负载共同构成所述的用电负载。在电动汽车充电桩、分布式电源、储能设备以及典型负载上安装能源互联采集装置，并将这些设备通过线路连接。优选的，采集装置采用即插即用的方式与电动汽车充电桩、分布式电源、储能设备以及典型负载相连。
在区域内，典型负载作为能源的接收方，收到分布式电源和储能装置的供给。电动汽车充电桩在使用峰值时，也会由分布式电源和储能装置供能，以减轻电网压力。因储能装置具有快速充放电特性，在用电谷时，分布式电源未消耗电能可即时传输给储能装置，以减少浪费。区域内总体的能源聚集情况以能源云的形式体现，能源云与能源云之间可进行能源交互，每个能源云也可以与电网进行交流互动。
从信息流的角度来说，利用在设备上安装的能源互联采集装置，向***汇报数据，***通过用能诊断，从用电量分析、负荷分析、用电方式分析等多维度对设备进行“体检”，挖掘出耗能大、能源活跃度高的区域，再进一步进行区域用能分析，运用区域能源热度画像、聚集特性方法归纳区域内的用能情况，从人口特性、设备特性、消费画像、能源画像、时间画像等多维度进行分析归纳。***选择利用弹性系数、神经网络以及多元回归预测的特定方法进行能源预测，并根据预测结果选取相应的优化方法进行能源优化，再由***做出指令，调度能量进行聚集和消纳，能源云作为抽象概念存在，实际参与调度和消纳的能量都是能源云的组成部分。例如：区域1内消耗过大，通过安装在负载上的监测装置，向***发送检测报告，由***进行分析，发出指令，将最近的闲置能源输送到高耗能负载上。假设区域1内没有充足的闲置能源，则***会向符合能源要求的最近的区域能源云发出调配指令，实现能源聚集、互动。能源的聚集和再分配，也充分符合了新时代的绿色思想，本方案充分的激发了能源的活力，让其流动性更强，更能让过剩能源充分消纳，完全符合减少资源浪费的初衷。
另一方面，本发明还提供了基于前述的多元化供用能***的工作方法。参考图2，对应于应用层面，可以表示为前述的多元化供用能***所提供的的能源服务，其包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果；根据所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云间进行能源交互。
本实施例中，所述方法具体包括：基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行资源聚集。所述资源聚集包括：分析获得客户侧资源的单体特性、客户侧资源的聚集特性、聚集客户侧资源的响应特性、客户侧资源运行和优化监测控制。
对于本步骤，以区域为单位聚集各客户侧资源形成能源云，展示各区域资源分配情况。并通过能流图、图形化报表、GIS地图等可视化方式对聚类负荷进行全景、全维度的可视化展示，包括各客户侧资源的单体特性及聚集特性、聚集客户侧资源的响应特性、客户侧资源运行、优化的监测控制等。
本实施例中，所述方法具体包括：基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行区域用能行为分析；所述区域用能行为分析，包括：整体及区域用电量、用户用电构成、节能潜力和节能量。
对于本步骤，从用电量分析、负荷分析、需量分析、峰谷电量分析、用电方式分析等多维度对用户进行用能诊断，针对整体及区域用电量、用户用电构成、节能潜力、节能量等关键指标进行诊断，挖掘出不合理用能、高能耗、节能空间大的区域，以打分的形式进行展示。具体的，基于区域是否具备多种分布式电源***、储能***、电动汽车充电桩***等多种客户侧资源以及加入用电总量、峰时负荷、峰谷电系数等区域用电信息，运用时间画像、用户画像、单体特性、聚集特性等方法归纳用户的用电行为习惯，将多种客户侧资源聚集起来，完成能源负荷聚集，在人口特性、设备特性、消费画像、能源画像、时间画像等多维度进行分析归纳，通过标签的形式进行区域、用户行为的展示。
本实施例中，所述方法具体包括：基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行能源聚集分析；所述能源聚集分析，包括：光伏风机发电量分析、光伏风机消纳率分析、光伏风机储能荷电状态分析和电动汽车充电桩利用率分析。
具体的，能源聚集分析是按照不同区域将光伏、风机、储能以及充电桩的使用情况进行分析整合，其中包括光伏、风机的发电量分析，光伏消纳率分析，风机消纳率分析，储能SOC，充电桩利用率分析等，以图或表的形式进行展示。按照区域用能行为分析结果结合能源分析情况，将客户侧资源进行进一步整合以区域能源云的形式进行动态展示能源聚集特性。
本实施例中，所述方法具体包括：基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行能源协调互济；所述能源协调互济，包括：能效分析、能源预测、能源优化。
其中，所述的能效分析是按照不同区域对居民、工商业用户内部的能效情况进行分析整合，并以图表的形式进行展示。
其中，所述能源预测是基于不同类型的负荷、光伏、风机、储能、电动汽车充电桩等相关历史数据，考虑天气、地区特点、特殊节日等影响因子，选择利用弹性系数、神经网络以及多元回归预测等方法预测出未来几天的负荷基线，光伏、风机出力情况，储能的荷电状态SOC，充电桩的运行情况以及所需电量等，形成典型曲线，并与现有数据曲线进行对比选取最合适的算法预测曲线进行最优展示。
基于负荷基线分析，光伏、风机出力分析，储能荷电状态SOC以及电动汽车充电桩状态预测，考虑客户侧不同用电行为、资源聚集情况，对于激励的响应程度等，对多元客户侧能源的互动潜力进行分析，以图表的方式进行展示。
其中，所述的能源优化是结合电价、天气、分布式光伏、风机、储能实时/历史数据、充电桩实时/历史数据、地区负荷情况，对区域整体能效进行分析，手动选择经济效益最优、绿色节能最优、综合指标最优、电网负荷最小为目标的区域能源分配管理策略，结合能源聚集、能源预测等功能的分析结果，将区域聚集起来的资源依照可靠性高、有效性强、资源节省、就地消纳等条件以“区域能源云”的形式进行动态展示能源分配情况，对区域可调度资源进行直接/柔性控制，实现区域客户侧能源再分配。
本实施例中，通过在分布式电源、储能等多种客户侧能源上安装能源互联采集装置，优选采用即插即用的采集装置，以收集不同情况下的光伏、风机等装置的发电量、消纳率、储能SOC等相关数据。通过大数据、云计算等现代化技术进行区域用能行为分析，利用用户画像、时间画像、聚集特性等方法，进行进一步的能源聚类分析，得出能源聚类特性，可以实现客户侧能源的精准聚类，分析结果具有较强的时效性和准确性。通过互联网、大数据以及云计算等技术，把区域内的多种客户侧能源进行整合，以能源云的形式进一步将能源聚集情况加以展现，体现出区域能源生产情况、能源使用情况以及负荷使用情况，并进行区域内的能源调配。当多个区域均采用此方案时，基于已存在的多个能源云，将形成考虑包含各区域能源云的区域能源云，将各个区域的能源情况进行进一步汇总，进行对于区域间能源的宏观调控。
由上述实施例可见，本发明提供的多元化供用能***及其多元化供用能方法，将光伏、风机、储能、电动汽车以及典型负荷等多种客户侧资源进行整合，实现分散能源的聚集。依托物联网、互联网、大数据分析以及云计算等技术，做到供用能信息共享，完成能源信息互通，能源评估及能源的合理利用、协调互济，满足多元化的供用能市场需求。
本发明建立了完全新颖的观念，以用户侧的能源聚集作为突出特点，建立能源云，通过小规模、高频度的云内资源快速反应、合理调配，对多余的能源进行消纳，在用户侧根本性解决弃风弃光的问题。从能源消耗角度来看，小规模高频度的能耗明显要小得多，更能符合能源充分利用及减少弃风弃光问题的初衷。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多元化供用能***，其特征在于，包括：控制单元和基于区域划分的多个相互连接的区域能量云；所述区域能量云包括：至少一个分布式电源、至少一个储能设备、至少一个用电负载；所述分布式电源包括风力电源和/或光伏电源；
所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载上均设置有用于采集能源数据并与所述控制单元通信的采集装置；所述控制单元用于分析所述能源数据生成区域能源分析结果，根据所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云间进行能源交互。
2.根据权利要求1所述的多元化供用能***，其特征在于，多个所述区域能量云还均与电网相连。
3.根据权利要求1所述的多元化供用能***，其特征在于，所述能源数据包括：所述分布式电源和/或所述储能设备的发电量、消纳率、储能荷电状态。
4.根据权利要求1所述的多元化供用能***，其特征在于，所述用电负载包括：电动汽车充电桩。
5.一种如权利要求1至4任意一项所述的多元化供用能***的多元化供用能方法，其特征在于，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果；
根据所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云间进行能源交互。
6.根据权利要求5所述的多元化供用能方法，其特征在于，所述基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行资源聚集；所述资源聚集包括：分析获得客户侧资源的单体特性、客户侧资源的聚集特性、聚集客户侧资源的响应特性、客户侧资源运行和优化监测控制。
7.根据权利要求5所述的多元化供用能方法，其特征在于，
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行区域用能行为分析；所述区域用能行为分析包括：整体及区域用电量、用户用电构成、节能潜力和节能量。
8.根据权利要求5所述的多元化供用能方法，其特征在于，
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行能源聚集分析；所述能源聚集分析包括：光伏风机发电量分析、光伏风机消纳率分析、光伏风机储能荷电状态分析和电动汽车充电桩利用率分析。
9.根据权利要求5所述的多元化供用能方法，其特征在于，
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行分析并生成区域能源分析结果，包括：
基于所述分布式电源、所述储能设备和所述用电负载的能源数据，进行能源协调互济；所述能源协调互济，包括：能效分析、能源预测、能源优化。
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