一种多能互补的园区综合能源供能系统的制作方法

文档序号:20091770发布日期:2020-03-13 07:02阅读:270来源:国知局
一种多能互补的园区综合能源供能系统的制作方法

本发明涉及能源供能设备技术领域,特别涉及一种多能互补的园区综合能源供能系统。



背景技术:

现有的产业园或者工业园区能源供应系统主要依赖于电能,通过电能的消费,直接满足用户的各种用能需求。如通过电制冷空调获得冷风,实现制冷效果;通过冷热双相空调的制热模式,在冬季获得热量,以维持室内的温度。在传统的用能模式中,能量的需求过多的依附于电能,而且以来自大电网的燃煤发电或者大型天然气发电机组电能为主。产业园或者工业园区的这种用能模式具有以下几方面的不足:

一、过于依赖大电网供电,当电网的某个输送环节出现故障时,容易导致大面积的停电,从而影响用户的用能需求;

二、电能属于高品位能源,将电能直接用于制冷或者制热,将高品位的电能转变为低品位的热能或者冷能,降低了能源的品位;

三、燃煤电能或者大型天然气机组电能需要远距离输送,在远距离输送过程中存在线路损失,同时远距离输送成本较高;

四、煤炭等化石能源的大量消耗,容易导致环境污染问题;

五、以电能作为单一能源输入的用能系统,用能可靠性较低。

在满足产业园或者工业园区的制冷、制热以及用电需求时,现有的技术多从单一用能需求角度进行考虑,缺乏能量梯级利用及用能整体性规划,使得整个供能系统的能量利用效率低,用能成本高,同时单一能源供应渠道使得整个用能系统对突发情况的抵御能力弱,用能可靠性不高。

相对于从单能源需求角度考虑的用能模式,综合能源系统模式在用能规划初期就实现产业园或者工业园区的冷热电气等多种能源需求的协同规划,能够根据不同能量需求形式的品位,配置能量品位相当的供能形式以满足需求。例如,在满足产业园或者工业园区夏天的制冷需求时,传统的供能模式是通过电能驱动,制冷空调的压缩机部件通过电能驱动,再配合蒸发器获得冷能,在能源形式上直接将高品位的电能转变为低品位的空气冷能。如果从综合能源系统角度出发,在满足产业园或者工业园区的制冷需求时,可采用溴化锂制冷机组,以低参数、低能量品位的蒸汽来驱动溴化锂机组获得空调冷冻水,进而实现对产业园或者工业园区的供能需求。通过比较可知,当采用不同的技术手段来满足相同的用能需求时,消耗的输入能源存在品位差异,整个用能系统的能量综合利用效率也就存在了差异。



技术实现要素:

针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种多能互补的园区综合能源供能系统,使用该园区综合能源供能系统后,满足园区冷、热、电、新能源充电等多种负荷需求,提高园区的用能稳定性,丰富园区用能多样化,提高园区费用收益。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

提供一种多能互补的园区综合能源供能系统,包括供能系统、能源信息系统和能源费用结算系统;

供能系统包括多能能源站、分布式光伏发电系统、分布式风力发电系统和智慧能源充电桩,所述供能系统用以提供园区内的设施电力供给;

能源信息系统包括微型气象站和智慧能源能量管理平台,所述能源信息系统用以气象数据观测、发电数据预测和系统运行策略调度;

能源费用结算系统用以计算智慧能源能量管理平台上的发电数据和用电数据,对发电数据和用电数据进行费用结算。

本发明为了解决其技术问题,所采用的进一步技术方案是:

进一步地说,所述多能能源站包括微型燃气轮机组、余热溴化锂机组、储能电池组、微型光伏发电组和配电柜,所述微型燃气轮机组连接有增压机组,所述微型燃气轮机组通过三通阀连通所述余热溴化锂机组,所述余热溴化锂机组输出冷热负荷用以园区办公楼冷、热负荷需求,微型燃气轮机组、所述储能电池组和所述微型光伏发电组皆与所述配电柜电连接,所述配电柜输出电压负荷用以园区办公楼供应电力。

进一步地说,所述分布式光伏发电系统和所述分布式风力发电系统皆与所述配电柜电连接,所述分布式光伏发电系统和所述分布式风力发电系统皆设置于园区厂房的屋顶,用以园区的基础设施供应电能。

进一步地说,所述智慧能源充电桩与所述配电柜电连接,所述智慧能源充电桩设置于园区停车场,用以园区的新能源汽车充电。

进一步地说,所述微型气象站用以采集风速、风向、温度、辐照强度、湿度等气象参数,并将所述气象参数存入至所述智慧能源能量管理平台,以供所述能源信息系统进行发电电量预测和运行策略调度。

进一步地说,所述智慧能源能量管理平台包括本地数据监控模块、摄像头监控模块、web界面展示模块和能量管理模块;

所述本地数据监控模块包括配合使用的工程师站、操作员站、数据库、服务器、就地plc控制器、无线传输装置和就地数据采集装置,所述本地数据监控模块用以数据监控、控制策略、负荷管理、能耗分析、历史数据查询和能源收费账单生成;

所述摄像头监控模块用以采集园区的实时场景并通过本地设备或远程网络进行界面查看;

所述web界面展示模块用以将本地数据传到云服务器,用户通过手机端、电脑终端并借助无线网桥、无线转发器、无线网关远程查询智慧能源能量管理平台的运行状态;

所述能量管理模块通过读取数据库中的历史数据,采用深度学习网络算法对光伏发电、风力发电、园区用电的负荷进行预测,并将预测结果存入数据库中,根据预测结果,所述能量管理模块建立智慧能源能量管理平台的优化模型目标函数和约束条件,采用进化算法进行寻优,并将优化结果传输到所述本地数据监控模块,并作为调度指令的目标值。

进一步地说,所述能源费用结算系统通过智慧能源能量管理平台对园区的能源费用收入和能源费用支出进行费用结算。

进一步地说,所述能源费用收入包括分布式光伏发电收入、分布式风力发电收入、多能能源站发电收入、供冷/供热收入和智慧能源充电桩收费收入。

进一步地说,所述能源费用支出包括多能能源站充电支出、天然气支出和智慧能源充电桩耗电支出。

进一步地说,所述能源费用的结算公式a如下,

能源费用=能源费用收入-能源费用支出公式a。

本发明的有益效果是:

一、本发明可为园区综合能源供应提供一套有效的解决方案,满足园区冷、热、电、新能源充电等多种负荷需求,提高园区的用能稳定性,丰富园区用能多样化,提高园区费用收益;

二、本发明的智慧能源能量管理平台包括本地数据监控模块、摄像头监控模块、web界面展示模块和能量管理模块,本地数据监控模块用以数据监控、控制策略、负荷管理、能耗分析、历史数据查询和能源收费账单生成,摄像头监控模块用以采集园区的实时场景并通过本地设备或远程网络进行界面查看,web界面展示模块用以将本地数据传到云服务器,用户通过手机端、电脑终端远程查询智慧能源能量管理平台的运行状态,能量管理模块通过读取数据库中的历史数据,采用深度学习网络算法对光伏发电、风力发电、园区用电的负荷进行预测,根据预测结果,建立智慧能源能量管理平台的优化模型目标函数和约束条件,采用进化算法进行寻优,并将优化结果传输到本地数据监控模块,并作为调度指令的目标值,实现系统远程监控、后台调度优化等多种功能,提高园区信息智能化程度;

三、本发明的能源费用结算系统用以计算智慧能源能量管理平台上的发电数据和用电数据,对发电数据和用电数据进行费用结算,并且可通过能量管理系统自动生成结算报表,能够大大降低财务审计和结算的工作量,削减财务人力成本支出;

四、本发明除了对能源站系统进行多能互补的集成,同时采用数字化、信息化、商务模式等多种方式进行全生命周期的综合能源服务,能够很好地保障用户信息安全,并且智慧能源的运行信息可通过web端远程进行访问,具有方便、灵活的特点;

五、本发明具有很好的应用场景,适用于工业园区的智慧能源站建设,同时可将智慧能源的组成元素应用于不同的工业园区应用场景。

上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明所述的一种多能互补的园区综合能源供能系统的流程示意图;

图2是本发明所述的能源信息系统的拓扑结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施,即,在不背离本发明所揭示的范畴下,能予不同的修饰与改变。

实施例1

一种多能互补的园区综合能源供能系统,如图1和图2所示,包括供能系统、能源信息系统和能源费用结算系统;

供能系统包括多能能源站、分布式光伏发电系统、分布式风力发电系统和智慧能源充电桩,所述供能系统用以提供园区内的设施电力供给;

能源信息系统包括微型气象站和智慧能源能量管理平台,所述能源信息系统用以气象数据观测、发电数据预测和系统运行策略调度;

能源费用结算系统用以计算智慧能源能量管理平台上的发电数据和用电数据,对发电数据和用电数据进行费用结算。

所述多能能源站包括微型燃气轮机组、余热溴化锂机组、储能电池组、微型光伏发电组和配电柜,所述微型燃气轮机组连接有增压机组,所述微型燃气轮机组通过三通阀连通所述余热溴化锂机组,所述余热溴化锂机组输出冷热负荷用以园区办公楼冷、热负荷需求,微型燃气轮机组、所述储能电池组和所述微型光伏发电组皆与所述配电柜电连接,所述配电柜输出电压负荷用以园区办公楼供应电力。

所述分布式光伏发电系统和所述分布式风力发电系统皆与所述配电柜电连接,所述分布式光伏发电系统和所述分布式风力发电系统皆设置于园区厂房的屋顶,用以园区的基础设施供应电能。

所述智慧能源充电桩与所述配电柜电连接,所述智慧能源充电桩设置于园区停车场,用以园区的新能源汽车充电。

所述微型气象站用以采集风速、风向、温度、辐照强度、湿度等气象参数,并将所述气象参数存入至所述智慧能源能量管理平台,以供所述能源信息系统进行发电电量预测和运行策略调度。

所述智慧能源能量管理平台包括本地数据监控模块、摄像头监控模块、web界面展示模块和能量管理模块;

所述本地数据监控模块包括配合使用的工程师站、操作员站、数据库、服务器、就地plc控制器、无线传输装置和就地数据采集装置,所述本地数据监控模块用以数据监控、控制策略、负荷管理、能耗分析、历史数据查询和能源收费账单生成;

所述摄像头监控模块用以采集园区的实时场景并通过本地设备或远程网络进行界面查看;

所述web界面展示模块用以将本地数据传到云服务器,用户通过手机端、电脑终端并借助无线网桥、无线转发器、无线网关远程查询智慧能源能量管理平台的运行状态;

所述能量管理模块通过读取数据库中的历史数据,采用深度学习网络算法对光伏发电、风力发电、园区用电的负荷进行预测,并将预测结果存入数据库中,根据预测结果,所述能量管理模块建立智慧能源能量管理平台的优化模型目标函数和约束条件,采用进化算法进行寻优,并将优化结果传输到所述本地数据监控模块,并作为调度指令的目标值。

所述能源费用结算系统通过智慧能源能量管理平台对园区的能源费用收入和能源费用支出进行费用结算。

所述能源费用收入包括分布式光伏发电收入、分布式风力发电收入、多能能源站发电收入、供冷/供热收入和智慧能源充电桩收费收入。

所述能源费用支出包括多能能源站充电支出、天然气支出和智慧能源充电桩耗电支出。

所述能源费用的结算公式a如下,

能源费用=能源费用收入-能源费用支出公式a。

实施例2

本发明的园区综合能源供能系统包括:1台多能能源站(65kw微型燃气轮机组、108kwh/pcs50kw储能电池组、600w微型光伏发电组)、219kw分布式光伏发电系统、2台300w分布式风力发电系统、微型气象站、智慧能源充电桩等系统模块。通过能量管理模块优化,能源综合能源利用效率达87.9%,节能率可达27.4%,每年co2减排52.7吨。

以某月份为例,能源费用结算如下:

投资方的能源费用收入:

光伏发电量:17850kwh,结算电价0.8元/kwh。

风力发电量:132.68kwh,结算电价0.8元/kwh。

多能能源站发电量:59.4kwh,结算电价0.8元/kwh;供冷、制热量为0。

智慧能源充电桩充电量:832kwh,结算电价1.6元/kwh。

投资方的能源费用支出:

多能能源站耗电量:峰段242.4kwh,电价1.088元/kwh;平段408.3kwh,电价0.656元/kwh;谷段349.8kwh,电费0.313元/kwh。

多能能源站耗气量:0.6方,气价3.65元/方。

智慧能源充电桩充电量:峰段437.6kwh,电价1.088元/kwh;平段154.4kwh,电价0.656元/kwh;谷段12.8kwh,电费0.313元/kwh。

投资方的收益:15261.56元。

本发明的工作过程和工作原理如下:

本发明园区综合能源供能系统以多能互补的理念进行系统集成,包括:多能能源站、分布式光伏发电系统、分布式风力发电系统、智慧能源充电桩等系统模块。

分布式光伏发电系统、分布式风力发电系统可布置在园区厂房屋顶,为园区提供可再生电力能源。

多能能源站由微型燃气轮机组、余热溴化锂机组、储能电池组、微型光伏发电组和配电柜,市政燃气进入微型燃气轮机组发电,排出的烟气经过余热溴化锂机组进行供热或制冷,满足园区办公楼冷、热、电的负荷需求,储能电池组夜间充电、白天放电,通过峰谷差价实现经济利润,同时在离网状态下可以作为黑启动电源,保障离网时园区的电力供应;

智慧能源充电桩布置在停车场,提供新能源汽车进行充电业务操作。

能源信息系统包括:微型气象站和智慧能源能量管理平台;

微型气象站可采集风速、风向、温度、辐照强度、湿度等气象参数,数据存入到智慧能源能量管理平台,供能源信息系统进行可再生能源的发电预测和系统运行策略调度;

智慧能源能量管理平台包含:本地数据监控模块、摄像头监控模块、web界面展示模块和能量管理模块,本地数据监控模块由工程师站、操作员站、数据库、服务器、就地plc控制器、无线传输装置、就地数据采集装置等组成,实现数据监控、控制策略、负荷侧管理、能耗分析、历史数据查询、能源收费账单生成等功能,摄像头监控模块可采集实时画面,通过本地或远程界面进行查看,web界面展示模块将本地数据传到云服务器,用户可通过手机、电脑终端远程查询当前能源信息系统的运行状态。

能量管理模块通过读取数据库中历史数据,采用深度学习深度网络算法对光伏发电、风力发电、园区用电负荷进行预测,并将预测结果存入数据库中,根据预测结果,能量管理模块建立智慧能源系统的优化模型目标函数及约束条件,采用进化算法进行寻优,并将优化结果传输到本地监控模块,作为调度指令的目标值。

智慧能源能量管理平台可完成每月能源费用结算报表,计算方法如下:

投资方的能源费用收入包括:分布式光伏发电收入、分布式风力发电收入、多能能源站发电收入、供冷/供热收入和智慧能源充电桩收费收入。

投资方的能源费用支出包括:多能能源站充电支出、天然气支出和智慧能源充电桩耗电支出。

投资方的能源费用结算公式为:能源费用收入-能源费用支出。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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