一種泛能網系統及其控制方法技術方案

本發明專利技術公開一種泛能網系統及其控制方法，該系統包括包括一個或多個區域能源網絡單元，區域能源網絡單元包括能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統；區域能源網絡單元還包括：分別與能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統相連的子系統能效控制器；能效匹配站，通過能源網絡和信息網絡與所述能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統相連；用于通過所述信息網絡獲得所述區域能源網絡單元的能源信息，根據能源信息通過所述子系統能效控制器調度區域能源網絡單元內的能量生產、傳輸、儲存和轉化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及能源技術，尤其涉及泛能網系統及其控制方法。
技術介紹
基于環境保護、節能減排和可持續性發展的要求，傳統的能源利用方式面臨挑戰， 在全球環境狀況急需改善，新能源開發不斷發展的今天，開發新的能源利用方式，使得更加智能、高效和環境友好，更好地滿足人類未來需要，變得越來越迫切。到目前為止，我們的現代生活主要是基于對石油、煤炭、天然氣等為代表的一次化石能源的各種利用來創造的。以電力為代表的二次能源為現代的文明生活提供了基本平臺，以比特為代表的信息技術對社會生活進步發生了深刻影響。基于能源與信息耦合為基石的智能能源系統的泛能網理論與實踐是對當前能源系統的復雜變革，將會改變人類的能源觀，逐步解決能源危機，使人類與自然和諧共生。隨著現代工業社會的發展，大自然賦予人類的自然資源被大量地消耗。全球石油儲量大約在2050年左右宣告枯竭；全球天然氣儲備估計在2050年左右枯竭；全球煤的儲量可以供應169年。能源問題，已經躍升為世界各國抓住當前國際戰略機遇期的一個根本性問題。全世界大半個世紀依托化石能源發展的一個嚴重后果是全球氣候和環境日益惡化。當前，氣候變化已成為全球經濟發展面臨的強硬約束，環境問題已成為全球可持續發展最嚴重的挑戰。發展低碳低能耗生態城，是當今城市科學研究面臨的嶄新課題，是新一輪城市規劃建設的重大機遇。一批先行實踐者已展開藍圖，描繪未來。世界經濟是區域多元化發展，不同城市和地區間的經濟發展模式、環境資源、成熟度和發展速度等都有所不同，其所面臨的能源應用問題也不盡相同。能源安全是國家經濟安全和社會安全的重要方面，它直接影響到國家安全、可持續發展及社會穩定。而低碳經濟的實質是能源效率和清潔能源結構問題，核心是能源技術創新和制度創新，目標是減緩氣候變化和促進人類的可持續發展。低碳經濟就是在發展中排放最少的溫室氣體，同時獲得整個社會的最大的產出。 未來，人類可以通過更多利用可再生能源等方式，減少溫室氣體排放，同時又不影響公民的社會福利和生活質量，不犧牲社會經濟的發展。因此，低碳經濟被人們認為是繼工業革命、 信息革命后，第五波改變世界經濟的革命浪潮，而低碳、低耗能將成為未來生活主流模式。華南理工大學華賁教授在80年代提出了能源領域的三環節模型，即能源利用(生產)、能源應用和能源回收。華賁教授的三環節能量模型于工業領域，如石化、化工、生化等長周期穩定運行的工藝裝置能量綜合優化，這類裝置的主要特點是連續運行、運行穩定性強，因而不需要能源儲存，如熱、冷能儲存和電力儲存，作為一個重要環節進行體現，為解決余熱等能量利用問題而力求通過換熱網絡等直接能量回收形式進行能量再生利用。三環節能量模型突出能源應用和回收環節之間反饋聯系，達到能量再生循環復用的目的。三環節能量模型突出的是能量系統的靜態特性，即依據系統的能量平衡圖來實現能量系統綜合優化。但是，三環節能量模型基于單一的一種能量，是單一的、非閉環的，僅對能量一次利用，產能用能匹配以穩態優化為主，能源網和信息網相對獨立，不能實現協同優化，而且能源、經濟和環境目標逐次優化，不是一體化協同優化。
技術實現思路
本專利技術要解決的一個技術問題是提供一種泛能網系統和控制方法，能夠提高能源的綜合利用效率。本專利技術提供一種泛能網系統，包括一個或多個區域能源網絡單元，其中，所述區域能源網絡單元包括能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統；所述區域能源網絡單元還包括分別與所述能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統相連的子系統能效控制器；能效匹配站，通過能源網絡和信息網絡與所述能源生產子系統、能源儲存子系統、 能源應用子系統和能源再生子系統相連；用于通過所述信息網絡獲得所述區域能源網絡單元的能源信息，根據所述能源信息通過所述子系統能效控制器調度所述區域能源網絡單元內的能量生產、傳輸、儲存和轉化。根據本專利技術的泛能網系統的一個實施例，區域能源網絡單元還包括單元能源網關能效匹配站通過單元能源網關向區域能源網絡單元輸入能源或從區域能源網絡單元輸出能源。根據本專利技術的泛能網系統的一個實施例，區域能源網絡單元包括家域能源網絡單元、局域能源網絡單元和城域能源網絡單元；每個城域網絡單元包括一個或者多個局域能源網絡單元，每個局域能源網絡單元包括一個或者多個家域能源網絡單元，各個區域能源網絡單元之間通過能源網絡和信息網絡相連。根據本專利技術的泛能網系統的一個實施例，區域能源網絡單元還包括能效增益裝置；能效增益裝置根據來自所述能效匹配站的控制信息對所述區域能源網絡單元的能量轉換過程引入智能化能量，使得所述能量轉換過程獲得相對于輸入能量的非線性放大的輸出能量°根據本專利技術的泛能網系統的一個實施例，能效增益裝置通過系統非線性屬性建立自催化機制，通過較小的輸入能量觸發連鎖效應，從而釋放巨大的能量。根據本專利技術的泛能網系統的一個實施例，能效匹配站優先通過所述區域能源網絡單元提供能源供應以滿足所述能源需求，使得能量傳輸損耗最小化。根據本專利技術的泛能網系統的一個實施例，區域能源網絡單元包括電力能源系統和氣能源系統，所述能效匹配站按照實時能源需求進行氣電之間的能量轉化和儲存。本專利技術提供一種泛能網絡控制方法，包括步驟區域能源網絡單元的能效匹配站通過信息網絡獲得區域能源網絡單元的能源信息，所述能效匹配站通過能源網絡和信息網絡與所述區域能源網絡單元的能源生產子系5統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統相連；能效匹配站根據所述能源信息通過所述分別與所述能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統相連的子系統能效控制器調度所述區域能源網絡單元內的能量生產、傳輸、儲存和轉化。根據本專利技術的泛能網絡控制方法的一個實施例，還包括所述區域能源網絡單元的能效增益器根據來自所述能效匹配站的控制信息對所述區域能源網絡單元的能量轉換過程引入智能化能量，使得所述能量轉換過程獲得相對于輸入能量的非線性放大的輸出能量。根據本專利技術的泛能網絡控制方法的一個實施例，在所述能量轉換過程中，通過所述智能化能量使系統處于臨界狀態，利用較小的輸入能量使系統狀態發生改變，從而釋放大的輸出能量。根據本專利技術的泛能網絡控制方法的一個實施例，通過系統非線性屬性建立自催化機制，通過較小的輸入能量觸發連鎖效應，從而釋放巨大的能量。根據本專利技術的泛能網絡控制方法的一個實施例，所述能效匹配站優先通過所述區域能源網絡單元提供能源供應以滿足所述能源需求，使得能量傳輸損耗最小化。根據本專利技術的泛能網絡控制方法的一個實施例，所述區域能源網絡單元包括電力能源系統和氣能源系統，所述能效匹配站按照實時能源需求進行氣電之間的能量轉化和儲存。本專利技術提供的泛能網系統和控制方法，系統能效控制器通過信息網絡接收來自多個能效控制單元的能量信息，對所述能源生產子系統、能源應用子系統、能源再生子系統和能源儲存子系統的能量循環過程進行閉環、全局優化控制，從而提高能源利用效率。附圖說明圖1示出泛能網邏輯框架圖；圖2示出本專利技術的泛能網系統的一個實施例的結構圖；圖3示出本專利技術的泛能網絡控制方法的一個實施例的流程圖；圖4示出泛能網物理拓撲圖；圖5示出一種能源生態城儲冷熱系統基本流程圖；圖6示出能效控制網絡的例子的圖示；圖7示出圖6所示的能效控制網絡的閉環控制框圖；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種泛能網系統，其特征在于，包括一個或多個區域能源網絡單元，其中，所述區域能源網絡單元包括能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統；所述區域能源網絡單元還包括：分別與所述能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統相連的子系統能效控制器；能效匹配站，通過能源網絡和信息網絡與所述能源生產子系統、能源儲存子系統、能源應用子系統和能源再生子系統相連；用于通過所述信息網絡獲得所述區域能源網絡單元的能源信息，根據所述能源信息通過所述子系統能效控制器調度所述區域能源網絡單元內的能量生產、傳輸、儲存和轉化。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：甘中學，孟濱申，劉征劍，韋安，湯青，張凡，
申請(專利權)人：新奧科技發展有限公司，
類型：發明
國別省市：13