一种含联合虚拟储能的区域综合能源系统的制作方法

1.本实用新型涉及供电网络技术领域，尤其是一种含联合虚拟储能的区域综合能源系统。


背景技术：

2.充足的能源供应对社会发展起到了重要的作用。由于效率较低且排放较大，传统的能源系统导致了能源的浪费和环境污染。近年来，随着可再生能源的快速发展，主要是光伏和风电系统，供能领域有了更多可选的低碳解决方案。然而，可再生能源出力的不确定性和对能源网络运行的依赖性导致了能源的低效和经济效益不足的局限性。为了解决这类问题，综合能源系统利用能源联产设备、多能转换设备和储能设备实现了电、气、冷、热的多能供应，并充分利用可再生能源。在城市中，区域综合能源系统一般位于靠近负荷的区域，可覆盖若干平方公里范围内的用户多能需求。例如，采用热电联产机组为用户供能就是一种区域综合能源系统。在区域综合能源系统中，多能协同可以实现多能互补，并提高能源供应效率，促进可持续发展。
3.在综合能源系统中，储能设备起到了很大的作用，它可以协助能源系统提高可再生能源的消纳率，并降低用户用能价格。储能通过将负荷跨时间段调度，促进了系统的经济和稳定运行。然而，当前大部分储能设备投资价格较高，投资周期较长。在世界范围内，尚未形成成熟的大规模储能技术。要实现含大规模储能的综合能源系统经济运行仍需要较深的研究。此外，通过经济性的引导，一些可控负荷也可以被用于实现负荷跨时间段调度。因此，通过分析用户侧可控负荷的特性并加以利用，可以起到“虚拟储能系统”的作用。
4.综上所述，如何利用可控负荷构建虚拟储能，接入综合能源系统，提高综合能源系统的运行灵活性和可再生能源消纳能力，是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提出一种含联合虚拟储能的区域综合能源系统，有利于解决上述背景技术中所述的综合能源系统可再生能源消纳能力不足和运行经济性不足的问题。
6.本实用新型采用以下技术方案。
7.一种含联合虚拟储能的区域综合能源系统，所述综合能源系统包括供能设备、能量转换与储能设备、用能负荷设备（3）和能源网络（4）；所述供能设备（1）经能源网络向能量转换与储能设备（2）供能；所述能量转换与储能设备向用电负荷设备供能；所述能量转换与储能设备包括虚拟储能设备；所述虚拟储能设备包括电动汽车充电负荷和可控空调负荷；能量转换与储能设备通过调节电动汽车充电负荷、可控空调负荷在储能时的消耗功率，来优化对供能设备供能的利用效率。
8.所述供能设备包括光伏发电组件（11）、风力发电组件（12）和燃气轮机（13）；所述光伏发电组件、风力发电组件经电网（41）向能量转换与储能设备提供电能；所述燃气轮机由其接入的天然气供气网络（44）的天然气驱动。
9.所述能量转换与储能设备包括蓄电设备（21）、热泵（22）、电制冷机（23）、吸收式制冷机（24）和蓄热罐（25）；所述燃气轮机经热能网络（42）向能量转换与储能设备提供热能；
10.所述蓄电设备经电网用电负荷设备相连，根据用电负荷设备的负荷大小来执行充电作业或放电作业，以平抑其用电功率的峰谷差；
11.所述热泵由电网电能驱动，把热泵环境中的低品位热收集至热能网络；
12.所述电制冷机由电网电能驱动，向冷能网络提供冷功率；
13.所述吸收式制冷机利用所在环境的余热，对冷能网络提供冷功率以制冷，并对热能网络提供热能；
14.所述蓄热罐根据热能网络的供能量来对热能网络执行吸热操作或放热操作，以优化热能网络热能输出的稳定性。
15.所述用电负荷设备包括电力负荷设备（31）、虚拟储能设备、用冷负荷设备（34）和用热负荷设备（35）；
16.所述用冷负荷设备、用热负荷设备为民生领域的用能设备，其用冷负荷、用热负荷随时间而波动；
17.所述虚拟储能设备包括可控的电动汽车充电负荷（32）和可控空调负荷（33）；所述虚拟储能设备通过按时间段的负荷转移作业，使用电负荷设备的用能曲线稳定并提高用电效率。
18.当可控的电动汽车充电负荷执行按时间段的负荷转移作业时，其负荷转移作业与电动汽车的用电需求相匹配。
19.所述电动汽车充电负荷由充电功率功率可调的充电桩承载。
20.所述可控空调负荷用于调节建筑物的室内温度，当可控空调负荷执行按时间段的负荷转移作业时，其负荷转移作业与把建筑物室内温度调节在舒适范围的用电需求相匹配。
21.所述能源网络包括电网、热能网络、冷能网络和天然气供气网络；
22.所述电网连接光伏发电组件、风力发电组件、燃气轮机、蓄电设备、热泵、电力负荷和电动汽车充电负荷；
23.热能网络连接燃气轮机、热泵、吸收式制冷机、蓄热罐和用热负荷；
24.冷能网络连接电制冷机、吸收式制冷机、可控空调负荷和用冷负荷；
25.天然气供气网络连接燃气轮机。
26.与现有技术相比，本实用新型所述的含联合虚拟储能的区域综合能源系统，集成了供能设备、能源网络、能量转换与储能设备和用能负荷，通过多能联合供应，实现了用户的多能需求同时响应；通过多能储能系统提高了能源网络调峰能力；通过将电动汽车充电负荷和可控空调负荷作为联合虚拟储能，对联合虚拟储能进行调度，提高了电网风力与光伏等新能源的消纳水平，提高了能源利用效率，实现了多种能源的高效同步供应。
附图说明
27.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：
28.附图1是本实用新型的示意图；
29.图中：1
‑
供能设备；2
‑
能量转换与储能设备；3
‑
用能负荷设备；4
‑
能源网络；
30.11
‑
光伏发电组件；12
‑
风力发电组件；13
‑
燃气轮机；
31.21
‑
蓄电设备；22
‑
热泵；23
‑
电制冷机；24
‑
吸收式制冷机；25
‑
蓄热罐；
32.31
‑
电力负荷设备；32
‑
电动汽车充电负荷；33
‑
可控空调负荷；34
‑
用冷负荷设备；35
‑
用热负荷设备；
33.41
‑
电网；42
‑
热能网络；43
‑
冷能网络；44
‑
天然气供气网络。
具体实施方式
34.如图所示，一种含联合虚拟储能的区域综合能源系统，所述综合能源系统包括供能设备、能量转换与储能设备、用能负荷设备3和能源网络4；所述供能设备1经能源网络向能量转换与储能设备2供能；所述能量转换与储能设备向用电负荷设备供能；所述能量转换与储能设备包括虚拟储能设备；所述虚拟储能设备包括电动汽车充电负荷和可控空调负荷；能量转换与储能设备通过调节电动汽车充电负荷、可控空调负荷在储能时的消耗功率，来优化对供能设备供能的利用效率。
35.所述供能设备包括光伏发电组件11、风力发电组件12和燃气轮机13；所述光伏发电组件、风力发电组件经电网41向能量转换与储能设备提供电能；所述燃气轮机由其接入的天然气供气网络44的天然气驱动。
36.所述能量转换与储能设备包括蓄电设备21、热泵22、电制冷机23、吸收式制冷机24和蓄热罐25；所述燃气轮机经热能网络42向能量转换与储能设备提供热能；
37.所述蓄电设备经电网用电负荷设备相连，根据用电负荷设备的负荷大小来执行充电作业或放电作业，以平抑其用电功率的峰谷差；
38.所述热泵由电网电能驱动，把热泵环境中的低品位热收集至热能网络；
39.所述电制冷机由电网电能驱动，向冷能网络提供冷功率；
40.所述吸收式制冷机利用所在环境的余热，对冷能网络提供冷功率以制冷，并对热能网络提供热能；
41.所述蓄热罐根据热能网络的供能量来对热能网络执行吸热操作或放热操作，以优化热能网络热能输出的稳定性。
42.所述用电负荷设备包括电力负荷设备31、虚拟储能设备、用冷负荷设备34和用热负荷设备35；
43.所述用冷负荷设备、用热负荷设备为民生领域的用能设备，其用冷负荷、用热负荷随时间而波动；
44.所述虚拟储能设备包括可控的电动汽车充电负荷32和可控空调负荷33；所述虚拟储能设备通过按时间段的负荷转移作业，使用电负荷设备的用能曲线稳定并提高用电效率。
45.当可控的电动汽车充电负荷执行按时间段的负荷转移作业时，其负荷转移作业与电动汽车的用电需求相匹配。
46.所述电动汽车充电负荷由充电功率功率可调的充电桩承载。
47.所述可控空调负荷用于调节建筑物的室内温度，当可控空调负荷执行按时间段的负荷转移作业时，其负荷转移作业与把建筑物室内温度调节在舒适范围的用电需求相匹配。
48.所述能源网络包括电网、热能网络、冷能网络和天然气供气网络；
49.所述电网连接光伏发电组件、风力发电组件、燃气轮机、蓄电设备、热泵、电力负荷和电动汽车充电负荷；
50.热能网络连接燃气轮机、热泵、吸收式制冷机、蓄热罐和用热负荷；
51.冷能网络连接电制冷机、吸收式制冷机、可控空调负荷和用冷负荷；
52.天然气供气网络连接燃气轮机。
53.实施例：
54.如图1所示，本实用新型的含联合虚拟储能的区域综合能源系统，包括供能设备1、能量转换与储能设备2、用能负荷3与能源网络4。其中，供能设备1包括光伏发电组件11、风力发电组件12、燃气轮机13。光伏发电组件11与电网41相连，产生的电力直接并网；风力发电组件12与电网41相连，产生的电力直接并网；燃气轮机13的供气入口与天然气网络44相连，供电出口与电网41相连，供热出口与热能网络42相连。
55.能量转换与储能设备2包括蓄电设备21、热泵22、电制冷机23、吸收式制冷机24、蓄热罐25。蓄电设备21（蓄电池）与电网41直接相连，在用电负荷较高时放电为电网41提供功率，在用电负荷较低时充电从电网41吸收电功率；热泵22的供电入口与电网41相连，供热出口与热能网络42相连；电制冷机23的供电入口与电网41相连，供冷出口与43冷能网络相连；吸收式制冷机供电入口与电网41相连，供热出口与热能网络42相连，供冷出口与冷能网络43相连；蓄热罐25与热能网络42直接相连，在用热负荷较高时放热为热能网络42提供功率，在用热负荷较低时吸热从热能网络42吸收功率。
56.用能负荷3包括电力负荷31、电动汽车充电负荷32、可控空调负荷33、用冷负荷34、用热负荷35。电力负荷31与电网41直接相连，从电网41获取电能；电动汽车充电负荷32与电网41直接相连，从电网41获取电能；可控空调负荷33与冷能网络43直接相连，从冷能网络43获取冷能；用冷负荷34（用冷负荷设备）与冷能网络43直接相连，从冷能网络43获取冷能；用热负荷35（用热负荷设备）与热能网络42直接相连，从热能网络42获取热能。
57.能源网络4包括电网41、热能网络42、冷能网络43、天然气网络44，其中电网41与光伏发电组件11、风力发电组件12、燃气轮机13、蓄电设备21、热泵22、电制冷机23、吸收式制冷机24、电力负荷31、电动汽车充电负荷32相连；热能网络42与燃气轮机13、热泵22、吸收式制冷机24、蓄热罐25、用热负荷35相连；冷能网络与电制冷机23、吸收式制冷机24、可控空调负荷33、用冷负荷34相连；天然气网络44（天然气供气网络）与燃气轮机13相连。
58.本例的含联合虚拟储能的区域综合能源系统，具体工作过程为：
59.首先，将各个装置安装连接后，光伏发电组件11、风力发电组件12、燃气轮机13向电网41供电，电网41向热泵22、电制冷机23、吸收式制冷机24、电力负荷31、电动汽车充电负荷32供电，当用电负荷较大时，蓄电设备21将放电起到辅助供电的效果，同时电动汽车充电负荷32将尽量减小以控制总负荷，当用电负荷较小时，蓄电设备21将从电网41吸收功率，电动汽车充电负荷32也将适当提高。燃气轮机13、热泵22、吸收式制冷机24向热能网络42提供热能，热能网络42为用热负荷35提供热能，当总体热能负荷较大时，蓄热罐25放热起到辅助供热的效果，当总体热能负荷较小时，蓄热罐25从热能网络42中吸热。电制冷机23、吸收式制冷机24向冷能网络43供冷，冷能网络43为可控空调负荷33、用冷负荷34提供冷能，当冷能负荷较大时，可控空调负荷33将在保证建筑能温度满足要求的前提下尽量减小，当冷能负
荷较小时，可控空调负荷33将适当提高，以保证冷能需求的稳定。
60.最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。