本發(fā)明設(shè)計一種資源、負載及負荷分配、匹配方法，尤其涉及一種根據(jù)能源互聯(lián)網(wǎng)的特性和關(guān)鍵要素建立的基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方式。

背景技術(shù)：

能源互聯(lián)網(wǎng)指一種包括發(fā)電系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、供熱/冷系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的能源及數(shù)據(jù)交互網(wǎng)絡(luò)。隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施、電力設(shè)施、能源設(shè)施建設(shè)的日益進步，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對未來的能源發(fā)展提出了新的展望，同時也給電力科研、設(shè)計和建設(shè)機構(gòu)帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)與機遇。

能源互聯(lián)網(wǎng)的運行相比傳統(tǒng)能源供應(yīng)，更加注重不同用能形式的協(xié)調(diào)，除給用戶供電外，還可以通過冷網(wǎng)和熱網(wǎng)向用戶提供集中供冷供熱服務(wù)。而為了保證這種服務(wù)，并綜合考慮能源利用率以及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，能源互聯(lián)網(wǎng)的冷、熱、電終端消費需要一定的總量水平和合理的比例區(qū)間。而能源互聯(lián)網(wǎng)的運行管理方應(yīng)該可以通過用戶用能習慣、負荷預(yù)測、能源輸入價格以及設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)籌制定符合能源互聯(lián)網(wǎng)最大經(jīng)濟利益的套餐，套餐組成除包括各類能源的消費總量外，還應(yīng)包括不同時間段的用能量。

而現(xiàn)有技術(shù)或是僅用于數(shù)據(jù)監(jiān)測、或是只計算售賣價值、或功能單一，所以對能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合考量建設(shè)領(lǐng)域的研究力度甚少。

綜上所述，如何建設(shè)出更為合理的能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為了一個急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，該能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法綜合運用先進的電力電子技術(shù)、信息技術(shù)和智能管理技術(shù)將大量由分布式能量采集裝置、分布式能量儲存裝置和各種類型負載構(gòu)成的新型網(wǎng)絡(luò)，能源互聯(lián)網(wǎng)將電力網(wǎng)絡(luò)、石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)等能源節(jié)點互聯(lián)起來，以實現(xiàn)能量雙向流動的能量對等交換與共享的網(wǎng)絡(luò)，能源互聯(lián)網(wǎng)通過先進的傳感器、控制和軟件應(yīng)用程序?qū)⒛茉瓷a(chǎn)端、能源傳輸端、能源消費端的數(shù)以億計的設(shè)備、機器、系統(tǒng)連接起來，形成了能源互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)基礎(chǔ)。

本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其具體如下所述：

一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，包括如下步驟：

1)首先設(shè)計分布式供能單元：

所述的分布式供能單元其具體為一由多種形式的分布式能源供給/采集單元和多個供能系統(tǒng)所集成的總供/儲能系統(tǒng)，該分布式供能單元的輸入與輸出能源形式和內(nèi)部構(gòu)成形式均具有顯著的多樣性-即，分布式供能單元其內(nèi)部相對獨立的各個能源子系統(tǒng)之間存在大量的能量、物質(zhì)傳遞和交換過程；

2)再設(shè)計組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該組網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計、數(shù)據(jù)互聯(lián)的設(shè)計和自由接入技術(shù)的設(shè)計，其具體分別如下：

2a)冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)冷、熱、電物理互聯(lián)，所以需要構(gòu)建多能量流系統(tǒng)，該多能量流系統(tǒng)將各種一次能源，特別是可再生能源轉(zhuǎn)化成二次電力能源，通過步驟1)中的分布式供能單元的分布式熱力供給/采集單元、總供/儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)等來管理能量流，并在用戶側(cè)實現(xiàn)能源的互聯(lián)和共享，該冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計需要考慮到靈活性和可控性極高的電力網(wǎng)絡(luò)，故采用了能源互聯(lián)網(wǎng)的柔性控制技術(shù)，實現(xiàn)靈活高效的電能變換，優(yōu)化能量傳輸路徑，并提供多種兼容性的電能輸出接口，本步驟中，能源互聯(lián)網(wǎng)將分布式熱力供給/采集單元、總供/儲能系統(tǒng)、電網(wǎng)及負載組成一互聯(lián)的微型能源網(wǎng)絡(luò)，并通過“源網(wǎng)荷”的協(xié)調(diào)互動實現(xiàn)能量的平衡；

本步驟是根據(jù)不同的能源結(jié)構(gòu)因地制宜地研究組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能幫助項目實現(xiàn)能源高效配置、高效利用、多能互補，這些均是能源互聯(lián)網(wǎng)項目規(guī)劃設(shè)計的核心內(nèi)容。

2b)數(shù)據(jù)互聯(lián)的設(shè)計：

所述的數(shù)據(jù)互聯(lián)是能源互聯(lián)網(wǎng)的另一核心思想，該數(shù)據(jù)互聯(lián)是以信息流控制能量流，僅有上述步驟2a)中的冷、熱、電物理互聯(lián)是無法成為能源互聯(lián)網(wǎng)的，數(shù)據(jù)互聯(lián)則實現(xiàn)了盤活和優(yōu)化資源的供需對接，即通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)能源資源的數(shù)據(jù)化和透明化，并將數(shù)據(jù)開放給產(chǎn)消者，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，盤活閑置的能源資源；

2c)自由接入技術(shù)的設(shè)計，該步驟包括能源互聯(lián)網(wǎng)接入標準的確立和綜合管廊技術(shù)，其具體為：

2c1)能源互聯(lián)網(wǎng)接入標準的確立：

所述的能源互聯(lián)網(wǎng)接入標準需要以互聯(lián)網(wǎng)理念和技術(shù)制定各種能源模塊、子網(wǎng)及用戶的接入標準，包括：支撐多類型能源的開放互聯(lián)的標準、支撐能量自由傳輸和用戶的廣泛深度參與的自由多邊架構(gòu)、支撐眾籌眾創(chuàng)的能源互聯(lián)網(wǎng)市場和金融運行機制和支撐高滲透可再生能源的接入和消納的技術(shù)規(guī)定；

2c2)綜合管廊技術(shù)：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)需要以更加全面的管網(wǎng)來保證設(shè)備的自由接入，所以采用了綜合管廊技術(shù)來解決物理設(shè)備共聯(lián)的問題，該綜合管廊就是地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”，該綜合管廊在城市內(nèi)部鋪設(shè)能源輸送主干道，保證任何能量模塊接入該主干道均可找到自身需要的能源，不僅節(jié)省了用地，也可以保證用戶能量需求；

3)最后設(shè)計運行交易機制，該運行交易機制包括運行機制和市場機制，其具體如下：

3a)運行機制包括源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制和價格引導(dǎo)運行機制，具體如下：

3a1)源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)是要構(gòu)建一個以電力系統(tǒng)為核心與紐帶，具有能量流與信息流雙向流動特性的大能源互聯(lián)圈，除了在網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)橫向多能源體互補外，也要實現(xiàn)更廣泛意義上的縱向“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)互動，在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)優(yōu)化有了更深層次的含義，“源”包括石油、電力、天然氣等多種能源資源，“網(wǎng)”包括電網(wǎng)、石油管網(wǎng)、供熱網(wǎng)等多種資源網(wǎng)絡(luò)，“荷”不僅包括電力負荷，還有用戶的多種能源需求，而“儲”則主要指能源資源的多種倉儲設(shè)施及儲備方法，該源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制主要包含以下2個方面：

3a1a)橫向多源互補，該“橫向多源互補”是從電力系統(tǒng)“源—源互補”的理念衍生而來，能源互聯(lián)網(wǎng)中的“橫向多源互補”是指電力系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、天然氣供應(yīng)系統(tǒng)等多種能源資源之間的互補協(xié)調(diào)，突出強調(diào)各類能源之間的“可替代性”，用戶不僅可以在其中任意選擇不同能源，也可自由選擇能源資源的取用方式；

3a1b)縱向“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)，能源互聯(lián)網(wǎng)中的“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)主要是指2個方面：通過多種能量轉(zhuǎn)換技術(shù)及信息流、能量流交互技術(shù)，實現(xiàn)能源資源的開發(fā)利用和資源運輸網(wǎng)絡(luò)、能量傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的相互協(xié)調(diào)；將用戶的多種用能需求統(tǒng)一為一個整體，使電力需求側(cè)管理進一步擴大化成為全能源領(lǐng)域的“綜合用能管理”，將廣義需求側(cè)資源在促進清潔能源消納、保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面的作用進一步放大化；

3a2)價格引導(dǎo)運行機制：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的清潔能源比例很高，清潔能源出力特性與用戶傳統(tǒng)負荷特性存在較大的不匹配性，能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)能提供穩(wěn)定出力的調(diào)峰設(shè)備并不多，若跟傳統(tǒng)電網(wǎng)一樣采用源側(cè)單向調(diào)節(jié)，則將付出較大的能耗及經(jīng)濟代價，通過價格引導(dǎo)運行機制建立實時能源價格市場，在清潔能源比例較高的時候，通過較低的電價鼓勵用戶積極消納，在清潔能源比例較低的時候，通過較高電價抑制用戶用能，通過制定套餐、或者調(diào)整價格促進用戶合理消費并調(diào)整能源消費比例；

本步驟的設(shè)計目的在于，在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，信息系統(tǒng)的作用將得到大幅度的提升，能源的實時使用價格可以通過網(wǎng)絡(luò)快速傳導(dǎo)到用戶側(cè)。另外，能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)用能設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)終端聯(lián)系緊密，采用終端設(shè)備，例如手機實時調(diào)節(jié)用能設(shè)備更加便捷。因此，采用價格杠桿來調(diào)節(jié)用能大小變得更加現(xiàn)實，該價格引導(dǎo)運行機制通過研究制訂提高用戶用能感受的綠色產(chǎn)品套餐，通過合理的價格機制及需求側(cè)響應(yīng)措施引導(dǎo)用戶用電主動追蹤清潔能源發(fā)電出力。而能源互聯(lián)網(wǎng)的運行相比傳統(tǒng)能源供應(yīng)，更加注重不同用能形式的協(xié)調(diào)，除給用戶供電外，還可以通過冷網(wǎng)和熱網(wǎng)向用戶提供集中供冷供熱服務(wù)。為了保證能源利用率以及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，能源互聯(lián)網(wǎng)的冷熱電終端消費需要一定的總量水平和合理的比例區(qū)間。能源互聯(lián)網(wǎng)的運行管理方可通過用戶用能習慣、負荷預(yù)測、能源輸入價格以及設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)籌制定符合能源互聯(lián)網(wǎng)最大經(jīng)濟利益的套餐，套餐組成除包括各類能源的消費總量外，還應(yīng)包括不同時間段的用能量。

3b)市場機制，該市場機制的特點在于構(gòu)建并完善能源互聯(lián)網(wǎng)市場體系。能源互聯(lián)網(wǎng)形成的關(guān)鍵是開放的市場，因此有必要深化能源體制改革，建立統(tǒng)一開放、有序競爭的現(xiàn)代能源互聯(lián)網(wǎng)市場體系，發(fā)揮市場在優(yōu)化資源配置的作用，市場機制可選的交易機制如下：

3b1)采用基于互聯(lián)網(wǎng)的多元化多交易平臺，將壟斷市場逐步轉(zhuǎn)向競爭性市場，使交易平臺間存在合理的競爭；

3b2)給予能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)用戶更多選擇權(quán)，使其自由選擇交易平臺，隨著交易組織的增多，用戶可選擇的交易平臺也多種多樣，極大地增加了用戶選擇權(quán)；

3b3)C2C交易逐漸取代B2B、B2C，并成為重要交易模式，在傳統(tǒng)的能源體系下，交易都是在企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與個人之間開展，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)使得原有能源消費者也可以成為能源生產(chǎn)者，交易雙方的規(guī)模不再受限制，同時互聯(lián)網(wǎng)為其交易提供了便利，因此有必要適應(yīng)發(fā)展潮流，大力發(fā)展C2C模式；

3b4)科學激勵和合理引導(dǎo)下的用戶自主決策，未來，用戶決策將完全基于市場自由進行，這與傳統(tǒng)的集中調(diào)度方式相比，在方便、快捷的同時，也不利于能源消費的控制，不利于節(jié)能減排的實現(xiàn)，因此，應(yīng)通過科學的激勵和合理的引導(dǎo)使用戶在自主決策的同時兼顧低碳環(huán)保；

3b5)保證交易組織和運營平臺的安全、方便、科學激勵，交易組織的核心競爭力是能夠滿足客戶的最高需求，安全、方便、科學激勵三者缺一不可；

3b6)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)阻塞懲罰賠付成本，保證能源交易的運營與物理傳輸網(wǎng)絡(luò)的運營相協(xié)調(diào)，任何交易的執(zhí)行都需要依附于物理平臺進行，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的推進，交易量大幅上升，交易的無序性也不斷增強，對物理傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來巨大壓力，因此，能源交易的運營必須與物理傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運作，以保證交易的順利執(zhí)行；

3b7)建立交易信用制度，并由互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)信息漸進式反饋積累；交易信用制度的建立是一個循序漸進的過程，這中間需要大量交易雙方信息的反饋，基于這些反饋信息，能夠判斷交易雙方的信用情況，同時也推動了交易信用制度的確立；

3b8)政府和運營管理部門對各種平臺交易進行規(guī)范，政府和相關(guān)管理部門應(yīng)當盡到監(jiān)管到位的職責，制定相關(guān)法規(guī)條文、技術(shù)準則等，對各類平臺交易進行規(guī)范，在系統(tǒng)運營過程中，由于運營管理部門向用戶承擔了供電、供熱、供氣以及用電診斷、用能方案優(yōu)化設(shè)計等職責，還為能源互聯(lián)網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶提供了能源輸送渠道，因此系統(tǒng)運營商的收益可包括電費、輸配電費、能源信息服務(wù)費、供暖費及其他能源費用等。

根據(jù)本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述的步驟1)中的分布式供能單元由電動力、余熱利用、風機、光伏及蓄能等多個能源子系統(tǒng)集成構(gòu)成，可通過能量的梯級利用、多能源互補、蓄能結(jié)合等要求設(shè)計出不同的分布式供能單元。

根據(jù)本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述的步驟2a)的冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計中，其能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)?？纱罂尚?，組織方式可以由各種規(guī)模不同的分布式微能源網(wǎng)電網(wǎng)組成，也可以由大規(guī)模能源站集中供能。

根據(jù)本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述的步驟2a)的冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計中，其能源互聯(lián)網(wǎng)對于分布式的可再生能源則使其形成就地收集、就地存儲和就地使用能源的微單元，作為一個可調(diào)度負荷，與電網(wǎng)進行快速交互、響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令。

根據(jù)本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述的步驟2c2)的綜合管廊技術(shù)，該綜合管廊技術(shù)考慮到區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合用能需求，管廊內(nèi)可設(shè)置放入電纜管道、冷水管道、熱蒸汽管道、熱水管道、天然氣管道、通訊網(wǎng)管道及自來水、生活污水管道等，其中的熱蒸汽管網(wǎng)為主要的熱網(wǎng)傳輸工具。

根據(jù)本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述的步驟2c2)的綜合管廊技術(shù)，其管廊的橫斷面布置應(yīng)保證天然氣管道，熱蒸汽管道、熱水管道，電纜、通訊管道和冷水管道、自來水、生活污水管道，這四部分管道分別敷設(shè)在各自獨立的艙室內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述的冷水管道由于冷水損耗較大，當傳輸距離過長時，應(yīng)在用戶端安裝吸收式制冷機，從能源站傳輸熱蒸汽到用戶端，在用戶端轉(zhuǎn)換生成冷量供應(yīng)。

上述的綜合管廊技術(shù)的地下綜合管廊系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)中的管徑需滿足以下要求：

(1)熱蒸汽管徑不小于DN500

(2)冷水(供)、冷水(回)管徑不小于DN500

(3)熱水(供)、熱水(回)管徑不小于DN300

(4)天然氣管網(wǎng)耐氣壓不小于1MPa，管徑不小于DN500

(5)電纜管溝按照8回10kV(截面800mm2)預(yù)留。

(6)通訊網(wǎng)內(nèi)采用綜合布線方式，預(yù)留足夠的空間放入光纖、光纜等。地下綜合管廊系統(tǒng)可與市政隧道(道路)等合建，并考慮足夠的工作人員通道，方便電力、通信、燃氣、供排水等市政設(shè)施的維護和檢修。地下綜合管廊在實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)自由接入的同時，也避免了頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響和干擾，保持路容完整和美觀。有效利用了道路下的空間，節(jié)約了城市用地。由于減少了道路的桿柱及各種管線的檢查井、室等，優(yōu)美了城市的景觀。

由于能源互聯(lián)網(wǎng)需要以更加全面的信息通道來保證信息網(wǎng)的多元化，建議地下綜合管廊內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)采用綜合布線的方式解決信息網(wǎng)路的構(gòu)建，該綜合布線是一種模塊化的、靈活性極高的建筑物內(nèi)或建筑群之間的信息傳輸通道。通過它可使話音設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、交換設(shè)備及各種控制設(shè)備與信息管理系統(tǒng)連接起來，同時也使這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連的綜合布線。它還包括建筑物外部網(wǎng)絡(luò)或電信線路的連接點與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備之間的所有線纜及相關(guān)的連接部件。綜合布線由不同系列和規(guī)格的部件組成，這些部件可用來構(gòu)建各種子系統(tǒng)，它們都有各自的具體用途，不僅易于實施，而且能隨需求的變化而平穩(wěn)升級。

結(jié)合步驟2c2)的綜合管廊技術(shù)使得本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法組成的能源互聯(lián)網(wǎng)能根據(jù)需要采用層次分明的控制模式來保證各種能量管理系統(tǒng)的有效互動，能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)采用統(tǒng)一標準的能源管理系統(tǒng)，分為建筑能源管理系統(tǒng)、區(qū)域能源管理系統(tǒng)。建筑能源管理系統(tǒng)是管理建筑內(nèi)的冷熱電三聯(lián)供、冷熱源設(shè)備、蓄冷/熱設(shè)備、電動充電樁、光伏和風電設(shè)備等，指導(dǎo)用戶在綜合能源網(wǎng)絡(luò)中與源網(wǎng)交互實現(xiàn)節(jié)能，區(qū)域能源管理系統(tǒng)管理各建筑的能源管理系統(tǒng)，并對區(qū)域內(nèi)多種能源供應(yīng)狀態(tài)及綜合能效水平進行實時優(yōu)化。新建的能量模塊采納了同樣標準制定的能源管理系統(tǒng)即可自由接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)，并接受其優(yōu)化調(diào)度。

根據(jù)本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征在于，所述的步驟3a1)的源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制，可根據(jù)區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的實際情況，制定參與需求響應(yīng)的用戶范圍、用戶參與需求響應(yīng)的方式以及需求響應(yīng)的控制模式，其響應(yīng)手段包括：自身的冷、熱、電儲能系統(tǒng)；通過面向網(wǎng)內(nèi)用戶的現(xiàn)貨能源價格、套餐外零售價格引導(dǎo)用戶用能；以及通過對用戶統(tǒng)一用能管理控制用戶側(cè)用能功率。

上述設(shè)計目的在于，傳統(tǒng)電網(wǎng)公司用戶響應(yīng)模式和能源互聯(lián)網(wǎng)公司管理模式有著區(qū)別，而用戶需求響應(yīng)是未來能源發(fā)展的基礎(chǔ)，但目前來看，電網(wǎng)公司、燃氣公司或冷熱服務(wù)公司要對分散獨立用戶實現(xiàn)需求管理存在較大難度。而能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)課題將能源公司作為整體實現(xiàn)用戶需求響應(yīng)，將分散難以控制的單個負荷聚集為一定規(guī)模的可控負荷。

使用本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法獲得了如下有益效果：

1.本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法綜合運用先進的電力電子技術(shù)、信息技術(shù)和智能管理技術(shù)將大量由分布式能量采集裝置、分布式能量儲存裝置和各種類型負載構(gòu)成的新型網(wǎng)絡(luò)，能源互聯(lián)網(wǎng)將電力網(wǎng)絡(luò)、石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)等能源節(jié)點互聯(lián)起來，以實現(xiàn)能量雙向流動的能量對等交換與共享的網(wǎng)絡(luò)；

2.使用本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法設(shè)置的能源互聯(lián)網(wǎng)通過先進的傳感器、控制和軟件應(yīng)用程序?qū)⒛茉瓷a(chǎn)端、能源傳輸端、能源消費端的數(shù)以億計的設(shè)備、機器、系統(tǒng)連接起來，形成了能源互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)基礎(chǔ)，其響應(yīng)迅速而且優(yōu)化，使之成為更為合理的能源互聯(lián)網(wǎng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法的能源互聯(lián)網(wǎng)能量流與信息流協(xié)調(diào)運行示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法的綜合管廊技術(shù)的地下綜合管廊系統(tǒng)的各個管道分配示意圖；

圖3為傳統(tǒng)電網(wǎng)公司用戶響應(yīng)模式和能源互聯(lián)網(wǎng)公司管理模式的區(qū)別示意圖；

圖4為本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法做進一步的描述。

實施例

一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法，包括如下步驟：

1)首先設(shè)計分布式供能單元：

所述的分布式供能單元其具體為一由多種形式的分布式能源供給/采集單元和多個供能系統(tǒng)所集成的總供/儲能系統(tǒng)，該分布式供能單元的輸入與輸出能源形式和內(nèi)部構(gòu)成形式均具有顯著的多樣性-即，分布式供能單元其內(nèi)部相對獨立的各個能源子系統(tǒng)之間存在大量的能量、物質(zhì)傳遞和交換過程；

2)再設(shè)計組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該組網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計、數(shù)據(jù)互聯(lián)的設(shè)計和自由接入技術(shù)的設(shè)計，其具體分別如下：

2a)冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)冷、熱、電物理互聯(lián)，所以需要構(gòu)建多能量流系統(tǒng)，該多能量流系統(tǒng)將各種一次能源，特別是可再生能源轉(zhuǎn)化成二次電力能源，通過步驟1)中的分布式供能單元的分布式熱力供給/采集單元、總供/儲能系統(tǒng)和電網(wǎng)等來管理能量流，并在用戶側(cè)實現(xiàn)能源的互聯(lián)和共享，該冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計需要考慮到靈活性和可控性極高的電力網(wǎng)絡(luò)，故采用了能源互聯(lián)網(wǎng)的柔性控制技術(shù)，實現(xiàn)靈活高效的電能變換，優(yōu)化能量傳輸路徑，并提供多種兼容性的電能輸出接口，本步驟中，能源互聯(lián)網(wǎng)將分布式熱力供給/采集單元、總供/儲能系統(tǒng)、電網(wǎng)及負載組成一互聯(lián)的微型能源網(wǎng)絡(luò)，并通過“源網(wǎng)荷”的協(xié)調(diào)互動實現(xiàn)能量的平衡；

本步驟是根據(jù)不同的能源結(jié)構(gòu)因地制宜地研究組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，能幫助項目實現(xiàn)能源高效配置、高效利用、多能互補，這些均是能源互聯(lián)網(wǎng)項目規(guī)劃設(shè)計的核心內(nèi)容。

2b)數(shù)據(jù)互聯(lián)的設(shè)計：

所述的數(shù)據(jù)互聯(lián)是能源互聯(lián)網(wǎng)的另一核心思想，該數(shù)據(jù)互聯(lián)是以信息流控制能量流，僅有上述步驟2a)中的冷、熱、電物理互聯(lián)是無法成為能源互聯(lián)網(wǎng)的，數(shù)據(jù)互聯(lián)則實現(xiàn)了盤活和優(yōu)化資源的供需對接，即通過互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)能源資源的數(shù)據(jù)化和透明化，并將數(shù)據(jù)開放給產(chǎn)消者，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，盤活閑置的能源資源(如圖1所示)；

2c)自由接入技術(shù)的設(shè)計，該步驟包括能源互聯(lián)網(wǎng)接入標準的確立和綜合管廊技術(shù)，其具體為：

2c1)能源互聯(lián)網(wǎng)接入標準的確立：

所述的能源互聯(lián)網(wǎng)接入標準需要以互聯(lián)網(wǎng)理念和技術(shù)制定各種能源模塊、子網(wǎng)及用戶的接入標準，包括：支撐多類型能源的開放互聯(lián)的標準、支撐能量自由傳輸和用戶的廣泛深度參與的自由多邊架構(gòu)、支撐眾籌眾創(chuàng)的能源互聯(lián)網(wǎng)市場和金融運行機制和支撐高滲透可再生能源的接入和消納的技術(shù)規(guī)定；

2c2)綜合管廊技術(shù)：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)需要以更加全面的管網(wǎng)來保證設(shè)備的自由接入，所以采用了綜合管廊技術(shù)來解決物理設(shè)備共聯(lián)的問題，該綜合管廊就是地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設(shè)有專門的檢修口、吊裝口和監(jiān)測系統(tǒng)，實施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)和管理，是保障城市運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”，該綜合管廊在城市內(nèi)部鋪設(shè)能源輸送主干道，保證任何能量模塊接入該主干道均可找到自身需要的能源，不僅節(jié)省了用地，也可以保證用戶能量需求；

3)最后設(shè)計運行交易機制，該運行交易機制包括運行機制和市場機制，其具體如下：

3a)運行機制包括源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制和價格引導(dǎo)運行機制，具體如下：

3a1)源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)是要構(gòu)建一個以電力系統(tǒng)為核心與紐帶，具有能量流與信息流雙向流動特性的大能源互聯(lián)圈，除了在網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)橫向多能源體互補外，也要實現(xiàn)更廣泛意義上的縱向“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)互動，在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)優(yōu)化有了更深層次的含義，“源”包括石油、電力、天然氣等多種能源資源，“網(wǎng)”包括電網(wǎng)、石油管網(wǎng)、供熱網(wǎng)等多種資源網(wǎng)絡(luò)，“荷”不僅包括電力負荷，還有用戶的多種能源需求，而“儲”則主要指能源資源的多種倉儲設(shè)施及儲備方法，該源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制主要包含以下2個方面：

3a1a)橫向多源互補，該“橫向多源互補”是從電力系統(tǒng)“源—源互補”的理念衍生而來，能源互聯(lián)網(wǎng)中的“橫向多源互補”是指電力系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、天然氣供應(yīng)系統(tǒng)等多種能源資源之間的互補協(xié)調(diào)，突出強調(diào)各類能源之間的“可替代性”，用戶不僅可以在其中任意選擇不同能源，也可自由選擇能源資源的取用方式；

3a1b)縱向“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)，能源互聯(lián)網(wǎng)中的“源—網(wǎng)—荷—儲”協(xié)調(diào)主要是指2個方面：通過多種能量轉(zhuǎn)換技術(shù)及信息流、能量流交互技術(shù)，實現(xiàn)能源資源的開發(fā)利用和資源運輸網(wǎng)絡(luò)、能量傳輸網(wǎng)絡(luò)之間的相互協(xié)調(diào)；將用戶的多種用能需求統(tǒng)一為一個整體，使電力需求側(cè)管理進一步擴大化成為全能源領(lǐng)域的“綜合用能管理”，將廣義需求側(cè)資源在促進清潔能源消納、保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行方面的作用進一步放大化；

3a2)價格引導(dǎo)運行機制：

由于能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的清潔能源比例很高，清潔能源出力特性與用戶傳統(tǒng)負荷特性存在較大的不匹配性，能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)能提供穩(wěn)定出力的調(diào)峰設(shè)備并不多，若跟傳統(tǒng)電網(wǎng)一樣采用源側(cè)單向調(diào)節(jié)，則將付出較大的能耗及經(jīng)濟代價，通過價格引導(dǎo)運行機制建立實時能源價格市場，在清潔能源比例較高的時候，通過較低的電價鼓勵用戶積極消納，在清潔能源比例較低的時候，通過較高電價抑制用戶用能，通過制定套餐、或者調(diào)整價格促進用戶合理消費并調(diào)整能源消費比例；

本步驟的設(shè)計目的在于，在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，信息系統(tǒng)的作用將得到大幅度的提升，能源的實時使用價格可以通過網(wǎng)絡(luò)快速傳導(dǎo)到用戶側(cè)。另外，能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)用能設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)終端聯(lián)系緊密，采用終端設(shè)備，例如手機實時調(diào)節(jié)用能設(shè)備更加便捷。因此，采用價格杠桿來調(diào)節(jié)用能大小變得更加現(xiàn)實，該價格引導(dǎo)運行機制通過研究制訂提高用戶用能感受的綠色產(chǎn)品套餐，通過合理的價格機制及需求側(cè)響應(yīng)措施引導(dǎo)用戶用電主動追蹤清潔能源發(fā)電出力。而能源互聯(lián)網(wǎng)的運行相比傳統(tǒng)能源供應(yīng)，更加注重不同用能形式的協(xié)調(diào)，除給用戶供電外，還可以通過冷網(wǎng)和熱網(wǎng)向用戶提供集中供冷供熱服務(wù)。為了保證能源利用率以及系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，能源互聯(lián)網(wǎng)的冷熱電終端消費需要一定的總量水平和合理的比例區(qū)間。能源互聯(lián)網(wǎng)的運行管理方可通過用戶用能習慣、負荷預(yù)測、能源輸入價格以及設(shè)備狀態(tài)統(tǒng)籌制定符合能源互聯(lián)網(wǎng)最大經(jīng)濟利益的套餐，套餐組成除包括各類能源的消費總量外，還應(yīng)包括不同時間段的用能量。

3b)市場機制，該市場機制的特點在于構(gòu)建并完善能源互聯(lián)網(wǎng)市場體系。能源互聯(lián)網(wǎng)形成的關(guān)鍵是開放的市場，因此有必要深化能源體制改革，建立統(tǒng)一開放、有序競爭的現(xiàn)代能源互聯(lián)網(wǎng)市場體系，發(fā)揮市場在優(yōu)化資源配置的作用，市場機制可選的交易機制如下：

3b1)采用基于互聯(lián)網(wǎng)的多元化多交易平臺，將壟斷市場逐步轉(zhuǎn)向競爭性市場，使交易平臺間存在合理的競爭；

3b2)給予能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)用戶更多選擇權(quán)，使其自由選擇交易平臺，隨著交易組織的增多，用戶可選擇的交易平臺也多種多樣，極大地增加了用戶選擇權(quán)；

3b3)C2C交易逐漸取代B2B、B2C，并成為重要交易模式，在傳統(tǒng)的能源體系下，交易都是在企業(yè)與企業(yè)、企業(yè)與個人之間開展，能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)使得原有能源消費者也可以成為能源生產(chǎn)者，交易雙方的規(guī)模不再受限制，同時互聯(lián)網(wǎng)為其交易提供了便利，因此有必要適應(yīng)發(fā)展潮流，大力發(fā)展C2C模式；

3b4)科學激勵和合理引導(dǎo)下的用戶自主決策，未來，用戶決策將完全基于市場自由進行，這與傳統(tǒng)的集中調(diào)度方式相比，在方便、快捷的同時，也不利于能源消費的控制，不利于節(jié)能減排的實現(xiàn)，因此，應(yīng)通過科學的激勵和合理的引導(dǎo)使用戶在自主決策的同時兼顧低碳環(huán)保；

3b5)保證交易組織和運營平臺的安全、方便、科學激勵，交易組織的核心競爭力是能夠滿足客戶的最高需求，安全、方便、科學激勵三者缺一不可；

3b6)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)阻塞懲罰賠付成本，保證能源交易的運營與物理傳輸網(wǎng)絡(luò)的運營相協(xié)調(diào)，任何交易的執(zhí)行都需要依附于物理平臺進行，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的推進，交易量大幅上升，交易的無序性也不斷增強，對物理傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來巨大壓力，因此，能源交易的運營必須與物理傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)運作，以保證交易的順利執(zhí)行；

3b7)建立交易信用制度，并由互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)信息漸進式反饋積累；交易信用制度的建立是一個循序漸進的過程，這中間需要大量交易雙方信息的反饋，基于這些反饋信息，能夠判斷交易雙方的信用情況，同時也推動了交易信用制度的確立；

3b8)政府和運營管理部門對各種平臺交易進行規(guī)范，政府和相關(guān)管理部門應(yīng)當盡到監(jiān)管到位的職責，制定相關(guān)法規(guī)條文、技術(shù)準則等，對各類平臺交易進行規(guī)范，在系統(tǒng)運營過程中，由于運營管理部門向用戶承擔了供電、供熱、供氣以及用電診斷、用能方案優(yōu)化設(shè)計等職責，還為能源互聯(lián)網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶提供了能源輸送渠道，因此系統(tǒng)運營商的收益可包括電費、輸配電費、能源信息服務(wù)費、供暖費及其他能源費用等。

步驟1)中的分布式供能單元由電動力、余熱利用、風機、光伏及蓄能等多個能源子系統(tǒng)集成構(gòu)成，可通過能量的梯級利用、多能源互補、蓄能結(jié)合等要求設(shè)計出不同的分布式供能單元。

步驟2a)的冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計中，其能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模可大可小，組織方式可以由各種規(guī)模不同的分布式微能源網(wǎng)電網(wǎng)組成，也可以由大規(guī)模能源站集中供能。

步驟2a)的冷、熱、電物理互聯(lián)的設(shè)計中，其能源互聯(lián)網(wǎng)對于分布式的可再生能源則使其形成就地收集、就地存儲和就地使用能源的微單元，作為一個可調(diào)度負荷，與電網(wǎng)進行快速交互、響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令。

如圖2所示，步驟2c2)的綜合管廊技術(shù)考慮到區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的綜合用能需求，管廊內(nèi)可設(shè)置放入電纜管道、冷水管道、熱蒸汽管道、熱水管道、天然氣管道、通訊網(wǎng)管道及自來水、生活污水管道等，其中的熱蒸汽管網(wǎng)為主要的熱網(wǎng)傳輸工具。

步驟2c2)的綜合管廊技術(shù)其管廊的橫斷面布置應(yīng)保證天然氣管道，熱蒸汽管道、熱水管道，電纜、通訊管道和冷水管道、自來水、生活污水管道，這四部分管道分別敷設(shè)在各自獨立的艙室內(nèi)。

冷水管道由于冷水損耗較大，當傳輸距離過長時，應(yīng)在用戶端安裝吸收式制冷機，從能源站傳輸熱蒸汽到用戶端，在用戶端轉(zhuǎn)換生成冷量供應(yīng)。

上述的綜合管廊技術(shù)的地下綜合管廊系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡(luò)中的管徑需滿足以下要求：

(1)熱蒸汽管徑不小于DN500

(2)冷水(供)、冷水(回)管徑不小于DN500

(3)熱水(供)、熱水(回)管徑不小于DN300

(4)天然氣管網(wǎng)耐氣壓不小于1MPa，管徑不小于DN500

(5)電纜管溝按照8回10kV(截面800mm2)預(yù)留。

(6)通訊網(wǎng)內(nèi)采用綜合布線方式，預(yù)留足夠的空間放入光纖、光纜等。地下綜合管廊系統(tǒng)可與市政隧道(道路)等合建，并考慮足夠的工作人員通道，方便電力、通信、燃氣、供排水等市政設(shè)施的維護和檢修。地下綜合管廊在實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)自由接入的同時，也避免了頻繁挖掘道路而對交通和居民出行造成影響和干擾，保持路容完整和美觀。有效利用了道路下的空間，節(jié)約了城市用地。由于減少了道路的桿柱及各種管線的檢查井、室等，優(yōu)美了城市的景觀。

由于能源互聯(lián)網(wǎng)需要以更加全面的信息通道來保證信息網(wǎng)的多元化，建議地下綜合管廊內(nèi)的通訊網(wǎng)絡(luò)采用綜合布線的方式解決信息網(wǎng)路的構(gòu)建，該綜合布線是一種模塊化的、靈活性極高的建筑物內(nèi)或建筑群之間的信息傳輸通道。通過它可使話音設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、交換設(shè)備及各種控制設(shè)備與信息管理系統(tǒng)連接起來，同時也使這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡(luò)相連的綜合布線。它還包括建筑物外部網(wǎng)絡(luò)或電信線路的連接點與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)備之間的所有線纜及相關(guān)的連接部件。綜合布線由不同系列和規(guī)格的部件組成，這些部件可用來構(gòu)建各種子系統(tǒng)，它們都有各自的具體用途，不僅易于實施，而且能隨需求的變化而平穩(wěn)升級。

結(jié)合步驟2c2)的綜合管廊技術(shù)使得本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法組成的能源互聯(lián)網(wǎng)能根據(jù)需要采用層次分明的控制模式來保證各種能量管理系統(tǒng)的有效互動，能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)采用統(tǒng)一標準的能源管理系統(tǒng)，分為建筑能源管理系統(tǒng)、區(qū)域能源管理系統(tǒng)。建筑能源管理系統(tǒng)是管理建筑內(nèi)的冷熱電三聯(lián)供、冷熱源設(shè)備、蓄冷/熱設(shè)備、電動充電樁、光伏和風電設(shè)備等，指導(dǎo)用戶在綜合能源網(wǎng)絡(luò)中與源網(wǎng)交互實現(xiàn)節(jié)能，區(qū)域能源管理系統(tǒng)管理各建筑的能源管理系統(tǒng)，并對區(qū)域內(nèi)多種能源供應(yīng)狀態(tài)及綜合能效水平進行實時優(yōu)化。新建的能量模塊采納了同樣標準制定的能源管理系統(tǒng)即可自由接入?yún)^(qū)域能源管理系統(tǒng)，并接受其優(yōu)化調(diào)度。

步驟3a1)的源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)運行機制可根據(jù)區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的實際情況，制定參與需求響應(yīng)的用戶范圍、用戶參與需求響應(yīng)的方式以及需求響應(yīng)的控制模式，其響應(yīng)手段包括：自身的冷、熱、電儲能系統(tǒng)；通過面向網(wǎng)內(nèi)用戶的現(xiàn)貨能源價格、套餐外零售價格引導(dǎo)用戶用能；以及通過對用戶統(tǒng)一用能管理控制用戶側(cè)用能功率。

上述設(shè)計目的在于，如圖3所示，傳統(tǒng)電網(wǎng)公司用戶響應(yīng)模式和能源互聯(lián)網(wǎng)公司管理模式有著區(qū)別，而用戶需求響應(yīng)是未來能源發(fā)展的基礎(chǔ)，但目前來看，電網(wǎng)公司、燃氣公司或冷熱服務(wù)公司要對分散獨立用戶實現(xiàn)需求管理存在較大難度。而能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)課題將能源公司作為整體實現(xiàn)用戶需求響應(yīng)，將分散難以控制的單個負荷聚集為一定規(guī)模的可控負荷。

如圖4所示，本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法綜合運用先進的電力電子技術(shù)、信息技術(shù)和智能管理技術(shù)將大量由分布式能量采集裝置、分布式能量儲存裝置和各種類型負載構(gòu)成的新型網(wǎng)絡(luò)，能源互聯(lián)網(wǎng)將電力網(wǎng)絡(luò)、石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)等能源節(jié)點互聯(lián)起來，以實現(xiàn)能量雙向流動的能量對等交換與共享的網(wǎng)絡(luò)；使用本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法設(shè)置的能源互聯(lián)網(wǎng)通過先進的傳感器、控制和軟件應(yīng)用程序?qū)⒛茉瓷a(chǎn)端、能源傳輸端、能源消費端的數(shù)以億計的設(shè)備、機器、系統(tǒng)連接起來，形成了能源互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)基礎(chǔ)，其響應(yīng)迅速而且優(yōu)化，使之成為更為合理的能源互聯(lián)網(wǎng)。

本發(fā)明的一種基于資源及負荷匹配的能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方法適用于各種能源互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計領(lǐng)域。