CN110426590A - 一种适用于综合能源***的多能信息交互装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，支持多种通信方式和通信规约，能够对各类分布式能源、智能仪表、动环设备进行数据采集及相应控制，交互装置具备存储，具备本地化协调控制功能，能够分析各能源设备的运行状态及趋势、结合区域用能信息，优化***运行方式。同时可将信息上传至上级主站，支持接收上级主站发送的各种策略指令，根据策略指令生成相应的控制序列，实现对分布式能源的自动控制。本发明能够实现综合能源***中多种能源的数据采集及交互，实现多能***的就地协调控制，支持接收主站下装控制策略对相关设备进行控制，降低接入***的设备数量和复杂性，提高了***调试效率，为综合能源***的协调优化运行提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，属于综合能源***多能信息采集及控制技术领域。
背景技术
目前，能源是社会和经济发展的动力和基础。由于传统化石能源日益枯竭，提高能源利用效率、开发新能源、加强能源协调互补成为解决社会经济发展过程中的能源需求增长与能源紧缺之间矛盾的必然选择。在传统的能源行业中，由于不同能源的本质差异，社会供能***中，供电、供气、供热/冷环节往往单独规划、单独设计和独立运行，彼此缺乏协调，被认为是造成社会供能***安全性低、可靠性差、能效低下的一个重要原因。因此，开展综合能源***相关技术的研究和实践已成为未来能源领域的重要发展方向。
综合能源***是一个多能互补、集成优化的能源***，涵盖了以电、热、气为主等多种能源***，实现不同类型能源的有机协调和协同优化，将成为适应社会能源领域变革，确保社会用能安全和可持续发展的必由之路。为实现多能***之间的协调控制，首先需要采集各种能源***的相关设备及运行参数。由于各能源***设备的数据类型、通信协议各不相同，需要安装多种信息采集装置，增加***复杂性。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，实现综合能源***中多种能源的数据采集及交互，能够实现多能***的就地协调控制，为综合能源***的协调优化运行提供支撑。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，包括：能源监测模块、分布式能源控制模块、微网管理模块，所述能源监测模块，具有分布式发电***监测、储能***监测、三联供能源站监测、负荷监测、环境监测监测功能；具有分布式电源统计分析功能，对新能源运行的相关数据进行统计和计量，并将其以曲线、报表形式直观展示；所述分布式能源控制模块，用于分布式发电运行方式控制：根据主网和新能源内部的运行情况，控制分布式发电的运行状态；储能运行方式控制：在并网运行模式下对储能***进行恒功率充放电、恒电流充放电、恒电压充放电控制，在离网运行模式下设置储能***v/f运行的电压和频率定值；策略生成及下发：按照当前的环境负荷情况，对分布式能源进行策略调整，并下发装置执行，按照上级***下发的计划数据，进行分布式能源的运行调整，并下发至装置执行；所述微网管理模块，用于微电网启停控制：接收分布式发电接入控制主站或当地后台的微电网启动/停止指令，完成微电网各装置、开关的启动/停止操作，微电网的启动在并网状态下进行，同时也支持离网启动功能；微电网运行模式切换，接收分布式发电接入控制主站的微电网并网/离网指令，完成微电网的并网/离网状态切换，微电网的运行状态切换根据微电网设备配置实现无缝切换或有缝切换；微电网上网功率控制，接收上级主站的微电网上网功率调节指令，根据微电网设备配置情况，调节各分布式发电单元出力，实现不同模式的功率控制；微电网稳定控制，实现微电网并网/离网运行模式下各分布式发电单元的联合运行，通过对各分布式电源的协调控制，稳定***的电压、频率，实现整个微电网***的最优化运行。
作为优选方案，还包括：数据采集模块、数据存储与查询模块、权限管理模块、日志功能模块、所述数据采集模块，采用多种通信接口、通讯规约协议、与其他***的数据交互接口，具备遥控、遥调功能；所述数据存储与查询模块，用于对需保存各类遥测、遥信、遥脉数据及事件进行存储功能，采样间隔支持多种选择，可配置秒级、一分钟、五分钟、一小时的采样周期进行存储；对存储的各类数据、事件进行查询，具备条件检索功能，优化查询算法；具备数据的计算、统计功能，支持最大值、最小值、平均值的统计；权限管理模块，用于根据功能类别，进行用户权限分配，功能类别包括：浏览、参数设置、遥控执行、策略设置、操作、监护、保护设置、数据库维护、画面报表维护、历史数据维护、运行维护；所述日志功能模块；所述日志功能模块，用于保存设备启动信息、***主从切换信息、各个通道运行状态、软件模块运行状态、数字量告警记录、模拟量告警记录、遥控操作记录、参数修改记录、人工取代记录、文件操作记录、设备运行记录日志，同时，提供日志数据多种查询，允许客户端浏览与检索，方便查询各种设备、各种类型、各个时间段的日志数据，查询结果数据的显示以表格方式提供。
作为优选方案，所述能源监测模块包括如下子模块：
分布式发电***监测子模块：
用于对风机、光伏发电***的实时运行信息、故障及报警信息进行监测；风力发电监测：当前的功率、日发电量、总发电量、风速、运行状态，显示实时发电功率曲线；光伏发电监测：当前的功率、日发电量、总发电量、光辐照度、光伏板温度、光伏板直流端电压、电流，显示实时发电功率曲线；
储能***监测子模块：
用于储能双向变流器监测、电池管理***监测、电池模块监测；对储能电池的实时运行信息：单节电池电压、内阻、预估性能、SOC及报警信息进行全面的监测；通过监控***单独对特定支路的电池进行诊断和维护；
三联供能源站子模块：
用于对三联供能源站的燃机、锅炉、制冷、制热装置的运行数据信息进行监测，并根据阈值设定进行预警、告警，对运行数据进行统计分析；
负荷监测子模块：
用于对新能源内部的负荷进行监测和统计，并为新能源功率平衡控制提供依据；在组建新能源时，将所有的负荷进行分类，在运行时，对所有负荷进行分类监测，并配合就地负荷控制器实现整个新能源有功负荷和无功负荷的平衡；
环境监测子模块：
用于集成环境监测功能，包括：总辐射、总散射、风速、风向、室外温湿度、气压信息；
能源统计分析子模块：
用于对新能源运行的相关数据进行统计和计量，并将其以曲线、报表形式直观展示；包括：新能源运行指标展示、电能计量。
作为优选方案，所述新能源运行指标展示：用于将针对新能源运行的相关统计数据进行曲线展示，包括发电量曲线、连续发电时间曲线、CO2减排量曲线；展示新能源的实时运行数据，监视新能源的运行状态，展示光伏电站及储能设备的外观，以及新能源总发电量、运行时间相关的运行数据。
作为优选方案，所述电能计量：用于对新能源***中的发电单元、储能单元进行准确的计量，用于营销、统计与分析，包括：对新能源发电量进行计量，包括有功电量和无功电量；结合通过环境参数预测的结果，计算发电效率，节能减排量数据；对储能***发电量进行双向计量，包括正向有功、反向有功、正向无功、反向无功，用于对储能***效率进行分析；对负荷侧进行计量，并结合负荷的性质分析和历史数据分析，指导负荷侧合理、科学用电。
作为优选方案，所述通信接口包括：RS232、485/422，以太网，GPRS/CDMA，wifi。
作为优选方案，所述通信规约协议包括：对上通信支持IEC101、104、CDT、61850、Modbus、DL/T645、MQTT、COAP协议，具有遥信、遥测、遥控、遥调和定值设置功能；对下通信支持Modbus_RTU/TCP、DLT645-1997/2007抄表规约、IEC104、61850。
作为优选方案，所述其他***包括：调度自动化***、配电自动化***、用电信息采集***、设备（资产）运维精益管理***、气象信息***、光伏能量管理***、储能能量管理***、微网能量管理***。
有益效果：本发明提供的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，能够实现综合能源***中多种能源的数据采集及交互，具备边缘计算能力，能够实现多能***的就地协调控制，同时支持接收主站下装控制策略对相关设备进行控制，降低接入***的设备数量和复杂性，提高了***调试效率，为综合能源***的协调优化运行提供支撑。
附图说明
图1为本发明的多能信息交互装置功能架构图；
图2为本发明的多能信息交互装置交互拓扑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-2所示，一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，能够对各类分布式能源（如光伏、三联供、风电、地热、蓄热、储能）、智能仪表进行数据采集；具备本地化协调控制功能，能够分析各能源设备的运行状态及趋势、结合区域用能信息，优化***运行方式；可将信息上传至上级主站，支持接收上级主站发送的各种协调控制策略指令，根据策略指令生成相应的控制序列，实现对分布式能源的自动控制。其具体包括如下模块：
数据采集模块，支持多种通信接口、规约协议，能够采集模拟量、数字量，具备遥控、遥调功能。
（1）通信接口支持RS232、485/422，以太网，GPRS/CDMA，wifi多种通信方式。
（2）通信规约包括：对上通信支持IEC101、104、CDT、61850、Modbus、DL/T645、MQTT、COAP协议，具有遥信、遥测、遥控、遥调和定值设置功能。对下通信支持Modbus_RTU/TCP（可配置）、DLT645-1997/2007抄表规约、IEC104、61850。
（3）具备与其他***的数据交互接口，其他***包括：调度自动化***、配电自动化***、用电信息采集***、设备（资产）运维精益管理***、气象信息***、光伏能量管理***、储能能量管理***、微网能量管理***。
数据存储与查询模块，能够对需保存各类遥测、遥信、遥脉数据及事件进行存储功能，采样间隔支持多种选择，可配置秒级、一分钟、五分钟、一小时的采样周期进行存储。能够对存储的各类数据、事件进行查询，具备条件检索功能，优化查询算法，保证查询速度。具备数据的计算、统计功能，支持最大值、最小值、平均值的统计。
权限管理模块，可根据功能类别，进行用户权限分配，如浏览、参数设置、遥控执行、策略设置、操作、监护、保护设置、数据库维护、画面报表维护、历史数据维护、运行维护。
日志功能模块，能够保存设备启动信息、***主从切换信息、各个通道运行状态、软件模块运行状态、数字量告警记录、模拟量告警记录、遥控操作记录、参数修改记录、人工取代记录、文件操作记录、设备运行记录日志。同时，提供日志数据多种查询手段，允许客户端浏览与检索，可以方便地查询各种设备、各种类型、各个时间段的日志数据，查询结果数据的显示可以以表格方式提供。
能源监测模块，具有分布式发电***（光伏、风电）监测、储能***监测、三联供能源站监测、负荷监测、环境监测监测功能。具有分布式电源统计分析功能，对新能源运行的相关数据进行统计和计量，并将其以曲线、报表形式直观展示。包括如下子模块：
（1）分布式发电***监测子模块：
对风机、光伏发电***的实时运行信息、故障及报警信息进行监测。风力发电可以监测当前的功率、日发电量、总发电量、风速、运行状态，能够显示实时发电功率曲线。光伏发电监测可以显示下列信息：光伏发电***当前的功率、日发电量、总发电量、光辐照度、光伏板温度、光伏板直流端电压、电流，能够显示实时发电功率曲线。
（2）储能***监测子模块：
包括：储能双向变流器监测、电池管理***监测、电池模块监测。对储能电池的实时运行信息：单节电池电压、内阻、预估性能、SOC及报警信息进行全面的监测。通过监控***可单独对特定支路的电池进行诊断和维护。
（3）三联供能源站子模块：
对三联供能源站的燃机、锅炉、制冷、制热装置的运行数据信息进行监测，并根据阈值设定进行预警、告警，对运行数据进行统计分析。
（4）负荷监测子模块：
对新能源内部的负荷进行监测和统计，并为新能源功率平衡控制提供依据。在组建新能源时，将所有的负荷进行分类，在运行时，可对这些负荷进行分类监测，并配合就地负荷控制器实现整个新能源有功负荷和无功负荷的平衡。
（5）环境监测子模块：
集成环境监测功能，主要包括：总辐射、总散射、风速、风向、室外温湿度、气压信息。
（6）能源统计分析子模块：
对新能源运行的相关数据进行统计和计量，并将其以曲线、报表形式直观展示。
6.1新能源运行指标展示：
将针对新能源运行的相关统计数据进行曲线展示，包括发电量曲线、连续发电时间曲线、CO2减排量曲线；展示新能源的实时运行数据，监视新能源的运行状态，展示光伏电站及储能设备的外观，以及新能源总发电量、运行时间相关重要的运行数据。
6.2电能计量：
对新能源***中的发电单元、储能单元进行准确的计量，用于营销、统计与分析。主要包括：对新能源发电量进行计量，主要包括有功电量和无功电量。结合通过环境参数预测的结果，计算发电效率，节能减排量数据。对储能***发电量进行双向计量，包括正向有功、反向有功、正向无功、反向无功，用于对储能***效率进行分析。对负荷侧进行计量，并结合负荷的性质分析和历史数据分析，指导负荷侧合理、科学用电。
分布式能源控制模块：（1）分布式发电运行方式控制：主要根据主网和新能源内部的运行情况，控制分布式发电的运行状态。（2）储能运行方式控制：在并网运行模式下可以对储能***进行恒功率充放电、恒电流充放电、恒电压充放电控制。在离网运行模式下可以设置储能***v/f运行的电压和频率定值。（3）策略生成及下发：可按照当前的环境负荷情况，对分布式能源进行策略调整，并下发装置执行。可按照上级***下发的计划数据，进行分布式能源的运行调整，并下发至装置执行。
微网管理模块：（1）微电网启停控制：可以接收分布式发电接入控制主站或当地后台的微电网启动/停止指令，完成微电网各装置、开关的启动/停止操作。微电网的启动可以在并网状态下进行，同时也支持离网启动（黑启动）功能。（2）微电网运行模式切换，可以接收分布式发电接入控制主站的微电网并网/离网指令，完成微电网的并网/离网状态切换。微电网的运行状态切换可根据微电网设备配置实现无缝切换或有缝切换。（3）微电网上网功率控制，可以接收上级主站的微电网上网功率调节指令。根据微电网设备配置情况，调节各分布式发电单元出力，实现不同模式的功率控制。（4）微电网稳定控制功能，可以实现微电网并网/离网运行模式下各分布式发电单元的联合运行。通过对各分布式电源的协调控制，稳定***的电压、频率，实现整个微电网***的最优化运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，包括：能源监测模块、分布式能源控制模块、微网管理模块，其特征在于：
能源监测模块将监测数据发送给分布式能源控制模块和微网管理模块,用于各种能源控制；分布式能源控制模块通过接受微网管理模块指令，进行分布式能源的控制；所述能源监测模块，具有分布式发电***监测、储能***监测、三联供能源站监测、负荷监测、环境监测监测功能；具有分布式电源统计分析功能，对新能源运行的相关数据进行统计和计量；
所述分布式能源控制模块，用于分布式发电运行方式控制：根据主网和新能源内部的运行情况，控制分布式发电的运行状态；
所述微网管理模块，用于微电网启停控制：接收分布式发电接入控制主站或当地后台的微电网启动/停止指令，完成微电网各装置、开关的启动/停止操作。
2.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：储能运行方式控制：在并网运行模式下对储能***进行恒功率充放电、恒电流充放电、恒电压充放电控制，在离网运行模式下设置储能***v/f运行的电压和频率定值；策略生成及下发：按照当前的环境负荷情况，对分布式能源进行策略调整，并下发装置执行，按照上级***下发的计划数据，进行分布式能源的运行调整，并下发至装置执行。
3.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：微电网的启动在并网状态下进行，同时也支持离网启动功能；微电网运行模式切换，接收分布式发电接入控制主站的微电网并网/离网指令，完成微电网的并网/离网状态切换，微电网的运行状态切换根据微电网设备配置实现无缝切换或有缝切换；微电网上网功率控制，接收上级主站的微电网上网功率调节指令，根据微电网设备配置情况，调节各分布式发电单元出力，实现不同模式的功率控制；微电网稳定控制，实现微电网并网/离网运行模式下各分布式发电单元的联合运行，通过对各分布式电源的协调控制，稳定***的电压、频率，实现整个微电网***的最优化运行。
4.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：统计和计量后的新能源运行的相关数据其以曲线、报表形式直观展示。
5.根据权利要求1所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：还包括：数据采集模块、数据存储与查询模块、权限管理模块、日志功能模块；所述数据采集模块采用多种通信接口、通讯规约协议、与其他***的数据交互接口，具备遥控、遥调功能；所述数据存储与查询模块，用于对需保存各类遥测、遥信、遥脉数据及事件进行存储功能，采样间隔支持多种选择，可配置秒级、一分钟、五分钟、一小时的采样周期进行存储；对存储的各类数据、事件进行查询，具备条件检索功能，优化查询算法；具备数据的计算、统计功能，支持最大值、最小值、平均值的统计；权限管理模块，用于根据功能类别，进行用户权限分配，功能类别包括：浏览、参数设置、遥控执行、策略设置、操作、监护、保护设置、数据库维护、画面报表维护、历史数据维护、运行维护；所述日志功能模块，用于保存设备启动信息、***主从切换信息、各个通道运行状态、软件模块运行状态、数字量告警记录、模拟量告警记录、遥控操作记录、参数修改记录、人工取代记录、文件操作记录、设备运行记录日志，同时，提供日志数据多种查询，允许客户端浏览与检索，方便查询各种设备、各种类型、各个时间段的日志数据，查询结果数据的显示以表格方式提供。
6.根据权利要求2所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：所述其他***包括：调度自动化***、配电自动化***、用电信息采集***、设备（资产）运维精益管理***、气象信息***、光伏能量管理***、储能能量管理***、微网能量管理***；***数据交互以文件方式进行数据传输，约定满足电网公共信息模型（CIM模型）及业务模型的统一数据格式，建立数据匹配规则，保障数据安全性。
7.根据权利要求1或2所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：所述能源监测模块包括如下子模块：
分布式发电***监测子模块：
用于对风机、光伏发电***的实时运行信息、故障及报警信息进行监测；风力发电监测：当前的功率、日发电量、总发电量、风速、运行状态，显示实时发电功率曲线；光伏发电监测：当前的功率、日发电量、总发电量、光辐照度、光伏板温度、光伏板直流端电压、电流，显示实时发电功率曲线；
储能***监测子模块：
用于储能双向变流器监测、电池管理***监测、电池模块监测；对储能电池的实时运行信息：单节电池电压、内阻、预估性能、SOC及报警信息进行全面的监测；通过监控***单独对特定支路的电池进行诊断和维护；
三联供能源站子模块：
用于对三联供能源站的燃机、锅炉、制冷、制热装置的运行数据信息进行监测，并根据阈值设定进行预警、告警，对运行数据进行统计分析；
负荷监测子模块：
用于对新能源内部的负荷进行监测和统计，并为新能源功率平衡控制提供依据；在组建新能源时，将所有的负荷进行分类，在运行时，对所有负荷进行分类监测，并配合就地负荷控制器实现整个新能源有功负荷和无功负荷的平衡；
环境监测子模块：
用于集成环境监测功能，包括：总辐射、总散射、风速、风向、室外温湿度、气压信息；
能源统计分析子模块：
用于对新能源运行的相关数据进行统计和计量，并将其以曲线、报表形式直观展示；包括：新能源运行指标展示、电能计量。
8.根据权利要求5所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：所述新能源运行指标展示：用于将针对新能源运行的相关统计数据进行曲线展示，新能源运行的相关统计数据曲线包括发电量曲线、连续发电时间曲线、CO2减排量曲线；展示新能源的实时运行数据，监视新能源的运行状态，展示光伏电站及储能设备的外观，以及新能源总发电量、运行时间相关的运行数据。
9.根据权利要求7所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：所述电能计量：用于对新能源***中的发电单元、储能单元进行准确的计量，用于营销、统计与分析，包括：对新能源发电量进行计量，包括有功电量和无功电量；结合通过环境参数预测的结果，计算发电效率，节能减排量数据；对储能***发电量进行双向计量，包括正向有功、反向有功、正向无功、反向无功，用于对储能***效率进行分析；对负荷侧进行计量，并结合负荷的性质分析和历史数据分析，指导负荷侧合理、科学用电。
10.根据权利要求2所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：所述通信接口包括：RS232、485/422，以太网，GPRS/CDMA，wifi。
11.根据权利要求2所述的一种适用于综合能源***的多能信息交互装置，其特征在于：所述通信规约协议包括：对上通信支持IEC101、104、CDT、61850、Modbus、DL/T645、MQTT、COAP协议，具有遥信、遥测、遥控、遥调和定值设置功能；对下通信支持Modbus_RTU/TCP、DLT645-1997/2007抄表规约、IEC104、61850。
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