一种冷热电互补联供型综合能源管理系统

1.本发明涉及一种能源管理技术领域，具体涉及一种冷热电互补联供型能源管理系统。


背景技术：

2.能源是人类社会发展和经济增长的物质基础和基本驱动力。全球性的化石能源危机和气候环境危机给人类社会带来前所未有的影响，为此我国制定了“双碳”目标等一系列能源转型升级战略，需以清洁低碳为导向，加快发展非化石能源，优化能源结构，构建多元化能源供应体系，保障我国社会经济的优质高效的发展。
3.综合能源系统是研究构建多元化能源供应体系的一种新型技术方案，是指利用先进的传感测量技术和先进的控制方法等对一定区域内的多种不同能源资源进行有机整合，实现不同能源子系统及其之间的协同管理和互补互济等功能，在满足多元化用能需求的同时有效提升综合能源利用效率和节能减排等综合效益。
4.目前，随着各种先进的绿色能源技术和信息通信网络技术的不断创新发展，以太阳能光伏发电系统为代表的绿色可再生能源已被广泛引入工业园区、大学校园或大型社区等各种区域，但是以低碳、互联、开放为特征的现代社会生活或生产园区仍过于重视削峰填谷等电力负荷需求而忽视冷热能源需求，普遍存在冷热电三种能源分散独立供应、综合能源利用的效益低和成本高等一系列突出问题。
5.综上所述，为提高一定区域内冷热电多元能源之间的互补协同管理效用，迫切需要研究一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，不仅能够有效满足系统内多元化用能需求，还能有效提高冷热电多元能源的综合利用效率、节能减排和用能成本等综合效益。这是当前本领域科技人员亟待解决的一项重要技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是解决上述问题，提供一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，解决区域内电力负荷高峰电力不足和峰谷差过大等问题、光伏阵列因长时间太阳光照变得升温较高而影响发电效率问题、因充放电活动导致电力储能蓄电池温控难题，提高综合能源利用水平、降低能源使用成本、减少碳排放量等。
7.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
8.一种冷热电互补联供型综合能源管理系统是一种中央集中式多元能源互联调控管理系统，包括：综合能源中央管理器以及与其连接的能源管理模块。
9.所述的综合能源中央管理器是一种集中式多元能源调控管理中心，以冷、热、电三种能源的综合利用效率、经济性成本和二氧化碳降排率为调控指标，通过冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块对系统内所有的能源产耗单元进行集中统一化的调控管理，实现整个综合能源系统的经济可靠、节能减排等综合效益。
10.所述的能源管理模块包括冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块，其分别
通过不同能源计量表、辅助通信设备、各种智能保护开关对冷能能源网络、热能能源网络和电能能源网络中的各项产能设备和用能设备进行调控管理。
11.所述的冷能能源网络包括：冷能调控模块及其调控管理连接的冷热电联产燃气轮机组的制冷装置、太阳能光伏阵列用冷装置、蓄电池储能系统用冷装置、电动汽车充电站用冷装置、冷负荷。
12.所述的热能能源网络包括：热能调控模块及其调控管理连接的冷热电联产燃气轮机组的制热装置和热负荷。
13.所述的电能能源网络包括：电能调控模块及其调控管理连接的配电网、太阳能光伏发电系统、冷热电联产燃气轮机组的发电装置、蓄电池储能系统、电动汽车、电动汽车充电站、电负荷。
14.所述的冷能调控模块用于冷能能源网络中的冷热电联产燃气轮机组的制冷装置，根据光伏阵列的适配温度要求、蓄电池储能系统用冷装置、电动汽车充电站用冷装置和冷负荷等需求提供恰当可靠的冷能能源供应，并以15分钟调度间隔和时、日、月等时间维度进行冷能供需管理及统计分析。
15.所述的热能调控模块用于热能能源网络中的冷热电联产燃气轮机组的制热装置对热负荷提供可靠的热能能源供应，并以15分钟调度间隔和时、日、月等时间维度进行热能供需管理及统计分析。
16.所述的电能调控模块是通过离网模式下电能调控策略和并网模式下电能调控策略对太阳能光伏发电系统、冷热电联产燃气轮机组的发电装置、蓄电池储能系统、配电网和电动汽车(离网模式下)等发供电单元进行协调控制，为电动汽车充电站、电动汽车和其它电负荷等提供经济可靠的电能能源供应，以15分钟调度间隔和时、日、月等时间维度进行电能供需管理及统计分析。
17.所述的离网模式下的电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能，冷热电联产燃气轮机组发电保障整个电能网络系统的压频稳定性，蓄电池储能系统和电动汽车根据系统净负荷(即系统总电负荷减去光伏电能和燃气轮机发电电能的差值)的需求波动情况进行放电至其设定的荷电容量(soc)下限值，在保障整个电能网络系统供电可靠性的基础上尽可能降低电能成本。
18.所述的并网模式下的电能能源调控策略包括谷价时段调控策略、平价时段调控策略和峰价时段调控策略。
19.所述的谷价时段电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能外，还需配电网不仅提供电能一起满足系统内所有电负荷需求，而且对蓄电池储能系统充电直至荷电容量上限。
20.所述的平价时段电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能，并向配电网买电共同满足系统内所有电能负荷需求。
21.所述的峰价时段电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能、蓄电池储能系统以最大额定功率进行放电直至荷电容量下限值、电动汽车可根据情况卖电直至预设荷电容量下限值、冷热电联产燃气轮机组的发电装置在满足冷热能源供给的基础上尽可能发电，然后剩余的电力负荷需求缺口则由配电网供应满足。
附图说明
22.图1为本发明的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统示意图；
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施方式进一步描述说明本发明。
24.如图1所示，本发明的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，综合能源中央管理器以及与其连接的冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块等三类能源管理模块。能源管理模块通过不同能源计量表、辅助通信设备和各种智能保护开关分别对冷能能源网络、热能能源网络和电能能源网络中的各项能源产耗设备连接。能源产耗设备包括太阳能光伏发电系统及其用冷装置、蓄电池储能系统及其用冷装置、双向型电动汽车充电站及其液冷装置、冷热电联产燃气轮机、配电网、电动汽车、热负荷、冷负荷和电负荷。
25.所述的综合能源中央管理器以冷、热、电三种能源的综合利用效率、经济性成本和二氧化碳降排率为调控指标，通过冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块对系统内所有的能源产耗单元进行集中统一化的调控管理，实现整个综合能源系统的经济可靠、节能减排等综合效益。
26.所述的冷能能源网络包括：冷能调控模块及其调控管理连接的冷热电联产燃气轮机组的制冷装置、太阳能光伏阵列用冷装置、蓄电池储能系统用冷装置、电动汽车充电站用冷装置、冷负荷。
27.所述的热能能源网络包括：热能调控模块及其调控管理连接的冷热电联产燃气轮机组的制热装置和热负荷。
28.所述的电能能源网络包括：电能调控模块及其调控管理连接的配电网、太阳能光伏发电系统、冷热电联产燃气轮机组的发电装置、蓄电池储能系统、电动汽车、电动汽车充电站、电负荷。
29.所述的冷能调控模块使用冷热电联产燃气轮机组的制冷装置，根据光伏阵列的适配温度要求、蓄电池储能系统用冷装置、电动汽车充电站用冷装置和冷负荷等需求提供恰当可靠的冷能能源供应。
30.所述的热能调控模块使用冷热电联产燃气轮机组的制热装置对热负荷提供可靠的热能能源供应。
31.所述的电能调控模块管理是通过离网模式下电能调控策略和并网模式下电能调控策略对太阳能光伏发电系统、冷热电联产燃气轮机组的发电装置、蓄电池储能系统、配电网和电动汽车(离网模式下)等发供电单元进行协调控制，为电动汽车充电站、电动汽车和其它电负荷等提供经济可靠的电能能源供应。
32.所述的离网模式下电能调控策略通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能，冷热电联产燃气轮机组发电保障整个电能网络系统的压频稳定性，蓄电池储能系统和电动汽车根据系统净负荷(即系统总电负荷减去光伏电能和燃气轮机发电电能的差值)的需求波动情况进行放电至其设定的荷电容量(soc)下限值，在保障整个电能网络系统供电可靠性的基础上尽可能降低电能成本。
33.所述的并网模式下电能调控策略包括谷价时段调控策略、平价时段调控策略和峰价时段调控策略。
34.所述的并网模式下谷价时段电能调控策略优先使用太阳能光伏发电电能外，还需配电网不仅提供电能一起满足系统内所有电负荷需求，而且对蓄电池储能系统充电直至荷电容量上限。
35.所述的并网模式下平价时段电能调控策略优先使用太阳能光伏发电电能，并向配电网买电共同满足系统内所有电能负荷需求。
36.所述的并网模式下峰价时段电能调控策略优先使用太阳能光伏发电电能、蓄电池储能系统以最大额定功率进行放电直至荷电容量下限值、电动汽车可根据情况卖电直至预设荷电容量下限值、冷热电联产燃气轮机组的发电装置在满足冷热能源供给的基础上尽可能发电，然后剩余的电力负荷需求缺口则由配电网供应满足。
37.所述的冷热电互补联供型综合能源管理系统充分考虑不同环境工况下各种能源设备的运行约束以及在冷、热、电三种不同能源上的协同耦合关系，通过采集各种能源设备的产能和用能信息，对各能源设备进行统一化能源管理，实现整个综合能源系统的低经济成本、高利用效率和低碳排放等综合效益。

技术特征：
1.一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，其包括：综合能源中央管理器以及与其连接的能源管理模块。所述的能源管理模块包括：冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块。所述的冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块分别通过不同能源计量表、辅助通信设备、各种智能保护开关对冷能能源网络、热能能源网络和电能能源网络中的各项产能设备和用能设备进行调控管理。2.根据权利要求1所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的综合能源中央管理器是一种集中式多元能源调控管理中心，通过冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块在对冷能、热能和电能三种不同能源供需运行情况的监控分析和优化调控，实现冷热电多元能源的统一协调管理调度，实现安全可靠、节能高效、经济低碳的优化运行。3.根据权利要求1所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的冷能能源网络包括：冷能调控模块及其调控管理连接的冷热电联产燃气轮机组的制冷装置、太阳能光伏阵列用冷装置、蓄电池储能系统用冷装置、电动汽车充电站用冷装置、冷负荷。4.根据权利要求1所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的热能能源网络包括：热能调控模块及其调控管理连接的冷热电联产燃气轮机组的制热装置和热负荷。5.根据权利要求1所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的电能能源网络包括：电能调控模块及其调控管理连接的配电网、太阳能光伏发电系统、冷热电联产燃气轮机组的发电装置、蓄电池储能系统、电动汽车、电动汽车充电站、电负荷。6.根据权利要求1或3所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的冷能调控模块用于冷能能源网络中的冷热电联产燃气轮机组的制冷装置，根据光伏阵列的适配温度要求、蓄电池储能系统用冷装置、电动汽车充电站用冷装置和冷负荷等需求提供恰当可靠的冷能能源供应，并以15分钟调度间隔和时、日、月等时间维度进行冷能供需管理及统计分析。7.根据权利要求1或4所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的热能调控模块用于热能能源网络中的冷热电联产燃气轮机组的制热装置对热负荷提供可靠的热能能源供应，并以15分钟调度间隔和时、日、月等时间维度进行热能供需管理及统计分析。8.根据权利要求1或5所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的电能调控模块是通过离网模式下电能调控策略和并网模式下电能调控策略对太阳能光伏发电系统、冷热电联产燃气轮机组的发电装置、蓄电池储能系统、配电网和电动汽车(离网模式下)等发供电单元进行协调控制，为电动汽车充电站、电动汽车和其它电负荷等提供经济可靠的电能能源供应，以15分钟调度间隔和时、日、月等时间维度进行电能供需管理及统计分析。9.根据权利要求1或8所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的离网模式下的电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能，冷热电联产燃气轮机组发电保障整个电能网络系统的压频稳定性，
蓄电池储能系统和电动汽车根据系统净负荷(即系统总电负荷减去光伏电能和燃气轮机发电电能的差值)的需求波动情况进行放电至其设定的荷电容量(soc)下限值，在保障整个电能网络系统供电可靠性的基础上尽可能降低电能成本。10.根据权利要求1或8所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的并网模式下的电能能源调控策略包括谷价时段调控策略、平价时段调控策略和峰价时段调控策略。11.根据权利要求1或9所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的谷价时段电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能外，还需配电网不仅提供电能一起满足系统内所有电负荷需求，而且对蓄电池储能系统充电直至荷电容量上限。12.根据权利要求1或9所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的平价时段电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能，并向配电网买电共同满足系统内所有电能负荷需求。13.根据权利要求1或9所述的一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，其特征在于，所述的峰价时段电能能源调控策略，在电能能源网络中，通过电能调控模块优先使用太阳能光伏发电电能、蓄电池储能系统以最大额定功率进行放电直至荷电容量下限值、电动汽车可根据情况卖电直至预设荷电容量下限值、冷热电联产燃气轮机组的发电装置在满足冷热能源供给的基础上尽可能发电，然后剩余的电力负荷需求缺口则由配电网供应满足。

技术总结
本发明公开了一种冷热电互补联供型综合能源管理系统，属于能源管理技术领域，包括：综合能源中央管理器以及与其连接的冷能调控模块、热能调控模块和电能调控模块等三类能源管理模块。能源管理模块通过不同能源计量表、辅助通信设备和各种智能保护开关分别对冷能能源网络、热能能源网络和电能能源网络中的各项能源产耗设备连接。能源产耗设备包括太阳能光伏发电系统及其用冷装置、蓄电池储能系统及其用冷装置、双向型电动汽车充电站及其液冷装置、冷热电联产燃气轮机、配电网、电动汽车、热负荷、冷负荷和电负荷。本发明充分考虑不同环境工况下各种能源设备的运行约束以及在冷、热、电三种不同能源上的协同耦合关系，通过采集各种能源设备的产能和用能信息，运用冷热电互补调控策略对各能源设备进行统一化能源管理，实现整个综合能源系统的低经济成本、高利用效率和低碳排放等综合效益。用效率和低碳排放等综合效益。用效率和低碳排放等综合效益。


技术研发人员：马艺玮 马维兴 沈怡萌 李兴镇
受保护的技术使用者：重庆邮电大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/20