2024能源路由器在综合能源系统中的应用

能源路由器在综合能源系统中的应用能源路由器在综合能源系统中的应用提纲背景能源互联网能量路由器关键技术示范工程2提纲背景能源互联网能量路由器关键技术示范工程2我国面临能源革命我国能源资源相对缺乏习近平2014年6月13日主持召开中央财经领导小组第六次会议，研究我国能源安全战略。习近平发表重要讲话强调，能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。推动能源生产和消费革命是长期战略，必须从当前做起，加快实施重点任务和重大举措。3我国已成为世界第一能源消费国如继续以年平均我国面临能源革命我国能源资源相对缺乏习近平2014年6月13日主持召开中央财经领导小组第六次会议，研究我国能源安全战略。习近平发表重要讲话强调，能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。推动能源生产和消费革命是长期战略，必须从当前做起，加快实施重点任务和重大举措。3我国已成为世界第一能源消费国如继续以年平均8.9%的增速，到2020年能源消耗将达到79亿吨标煤，占目前世界能源消耗的一半。如此发展难以长期持续！？？？能源互联网的发展:20154196019701980199020002011分布式能源/可再生能源/储能专用·电子网能源微网与区域综合能源系统计算机局网能源互联网DARPA-Net:IP体系结构协议全球能源互联网？？？能源互联网的发展:20154196019701980199020002011分布式能源/可再生能源/储能专用·电子网能源微网与区域综合能源系统计算机局网能源互联网DARPA-Net:IP体系结构协议全球能源互联网互联网（Internet)能源互联网应用互联网应用等）能源互联网发展成为主流趋势国家能源局公布首批55个“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目。当今2017.62017.12国家电网公司提出综合能源服务、客户为中心等，并提出建设世界一流能源互联网企业的发展目标。能源互联网示范工程进入落地实施阶段，关键技术的应用（如储能等能源互联网发展成为主流趋势国家能源局公布首批55个“互联网+”智慧能源（能源互联网）示范项目。当今2017.62017.12国家电网公司提出综合能源服务、客户为中心等，并提出建设世界一流能源互联网企业的发展目标。能源互联网示范工程进入落地实施阶段，关键技术的应用（如储能等前景开始显现，区域综合能源服务兴起。5信息能源基础设施一体化云平台数据中心传感器数据中心交流变电站直流能源路由器传感器信息能源基础设施一体化云平台数据中心传感器数据中心交流变电站直流能源路由器传感器美国FREEDMEnergyInternet美国FREEDMEnergyInternetFREEDM期望借助于功率电子技术的发展成熟解决小型分布“软性”可再生能源接入7美国FREEDMEnergyRouterImagineadevicethatautomaticallydetectsdemandforpoweranddeliversprocessedelectricityintherequiredform(ACorDC)atthecorrectvoltageandfrequency.Energyrouters,analogoustothefamiliardataandcommunicationsrouters,couldimprovereliability,efficiency,andsafetyateveryleveloftheelectricalpowersystem.From\hE-router1能源传输线路E-router2能源控制能源控制PLC②PLC信息交换模块模块传输/网络传输/网络EthernetEthernet①通信线路链路/物理链路/物理能源路由器装置用层次角度看能源路由器8能源控制能源路由器控固态变压器SST控制器制信号保护 控制远程控制 分布式管系统电压频率 管理中控制器决策生成单元美国FREEDMEnergyRouterImagineadevicethatautomaticallydetectsdemandforpoweranddeliversprocessedelectricityintherequiredform(ACorDC)atthecorrectvoltageandfrequency.Energyrouters,analogoustothefamiliardataandcommunicationsrouters,couldimprovereliability,efficiency,andsafetyateveryleveloftheelectricalpowersystem.From\hE-router1能源传输线路E-router2能源控制能源控制PLC②PLC信息交换模块模块传输/网络传输/网络EthernetEthernet①通信线路链路/物理链路/物理能源路由器装置用层次角度看能源路由器8能源控制能源路由器控固态变压器SST控制器制信号保护 控制远程控制 分布式管系统电压频率 管理中控制器决策生成单元日本数字电网联盟推进电力路由器A日本数字电网联盟推进电力路由器A流通蓄电池储备的电力，就能防止区域停电。提供商”来负责。数字电网电力路由器9国家电网公司提出三站合一的建设思路提供数据服务，打造流、业务流、数据流国家电网公司提出三站合一的建设思路提供数据服务，打造流、业务流、数据流网的能力。10电力电子技术发展电力系统的电力电子化：“补丁”式->集成化11电力电子技术发展电力系统的电力电子化：“补丁”式->集成化11借鉴网络路由器设计能量路由器缓存：储能通信网络接口智能处理：数据中心能源网络接口信息能源业务应用接口控制：电力电子12借鉴网络路由器设计能量路由器缓存：储能通信网络接口智能处理：数据中心能源网络接口信息能源业务应用接口控制：电力电子12能量路由器方案设计 应用层能源（电力）切换能源路由器分层架构 传输层能源路由器关键技术能源（电力）路由物理层电能质量调节 能源路由、底层通讯和上层应用管理的紧密结合，实现能源流的双向对等有效传输。大数据应用13数据中心波形变化计算机、通讯设备、数据中心电力接口、通讯接口、传输介质负荷、分布式能源、储能电池路由Wifi/AdHoc,Ethernet,SDN/CCN电力电子控制、固态变压器电能流动、存储电力调度策略电能质量调节管理评估系统、历史数据库开关能量路由器方案设计 应用层能源（电力）切换能源路由器分层架构 传输层能源路由器关键技术能源（电力）路由物理层电能质量调节 能源路由、底层通讯和上层应用管理的紧密结合，实现能源流的双向对等有效传输。大数据应用13数据中心波形变化计算机、通讯设备、数据中心电力接口、通讯接口、传输介质负荷、分布式能源、储能电池路由Wifi/AdHoc,Ethernet,SDN/CCN电力电子控制、固态变压器电能流动、存储电力调度策略电能质量调节管理评估系统、历史数据库开关能量路由器输入输出电缆组电网并网输出电网发电SST路由输出风力发电用户光伏发电微网路由输入本地用电BATTERIESWAN网络通讯防火墙LAN多个服务器路由器DATABASE通讯、传输、接口及相关协议的标准化是能源路由器发展的关键环节，有很多具体工作有待完成。14数据、网络通信控制电力电子控制通讯接口B通讯接口A电力保障微网输入负载输出光伏输入微网输出风电输入电网输出电网输入AC/DCDC/DCDC/AC能量路由器输入输出电缆组电网并网输出电网发电SST路由输出风力发电用户光伏发电微网路由输入本地用电BATTERIESWAN网络通讯防火墙LAN多个服务器路由器DATABASE通讯、传输、接口及相关协议的标准化是能源路由器发展的关键环节，有很多具体工作有待完成。14数据、网络通信控制电力电子控制通讯接口B通讯接口A电力保障微网输入负载输出光伏输入微网输出风电输入电网输出电网输入AC/DCDC/DCDC/ACvs.ACBUS15直流负荷储能光伏风电DC/DCDC/DCDC/DCAC/DCDC/ACDC/ACDC/AC交流负荷DC/ACDC/ACAC/DC市电DCBUSDC/DC光伏 储能 直负交流负荷风电DC/DCDC/DCDC/ACAC/DCAC/DC市电vs.ACBUS15直流负荷储能光伏风电DC/DCDC/DCDC/DCAC/DCDC/ACDC/ACDC/AC交流负荷DC/ACDC/ACAC/DC市电DCBUSDC/DC光伏 储能 直负交流负荷风电DC/DCDC/DCDC/ACAC/DCAC/DC市电（）vs.（）能源路由器单点集中、易于维护多点互联、薄弱点分散16（）vs.（）能源路由器单点集中、易于维护多点互联、薄弱点分散16通用功率模块设计PWM调制+低通滤波交流变交流斩波（PWM）直流变直流输出输入直通控制程序端口 直流交流输入端口直端单口相流交流输输交入流出端口端口输出滤波器17/斩波（PWM）+低通滤波直流变交流PWM调制交流变直流功能选择通用功率模块设计PWM调制+低通滤波交流变交流斩波（PWM）直流变直流输出输入直通控制程序端口 直流交流输入端口直端单口相流交流输输交入流出端口端口输出滤波器17/斩波（PWM）+低通滤波直流变交流PWM调制交流变直流功能选择即插即用设计能源网络侧能源消费设备接入能源模块连接线路设备接入能源模块连接插头插头开关线路 能源互联网通信模块连接线路通信模块连接线路CP能源供应开关用户设备即插即用能量路由器端口即插即用能源端口连接线路能源互联网远程控制开关接口 能源用户设备接入通信端口连接线路即插即用设计能源网络侧能源消费设备接入能源模块连接线路设备接入能源模块连接插头插头开关线路 能源互联网通信模块连接线路通信模块连接线路CP能源供应开关用户设备即插即用能量路由器端口即插即用能源端口连接线路能源互联网远程控制开关接口 能源用户设备接入通信端口连接线路18软件定义设计19软件定义设计19能源路由器层次化架构20区域能源路由器骨干能源路由器能源路由器层次化架构20区域能源路由器骨干能源路由器区域能源路由器21区域能源路由器21骨干能源路由器222 Energy骨干能源路由器222 Energystorages12 4Transformers 1Cooling3TransformersCon/inverters5Switches4 6 57 6ControllerConverters/Inverters7PCcluster能源路由器智能监控系统设计局域内网能源路由器中控Internet控制器工控机PLC23能源路由器智能监控系统设计局域内网能源路由器中控Internet控制器工控机PLC23能源互联网大数据分析→数据云库路的U(t)、I(t)、P(t)、Q(t)以及它们的派生量，如dU(t)/dt、dQ(t)/dt、dQ(t)/du(t)等特征了量的时间变化，对它们进行大数据分析，由此构建大数据分析应用。模式评估数据挖掘选择与变换数据仓库数据清理能源互联网大数据分析→数据云库路的U(t)、I(t)、P(t)、Q(t)以及它们的派生量，如dU(t)/dt、dQ(t)/dt、dQ(t)/du(t)等特征了量的时间变化，对它们进行大数据分析，由此构建大数据分析应用。模式评估数据挖掘选择与变换数据仓库数据清理数据集成数据库24多端口、可扩展；标准接口、即插即用；硬件通用化（光伏逆变器、储能PCS）；软件定制化（SDN）；多端口、可扩展；标准接口、即插即用；硬件通用化（光伏逆变器、储能PCS）；软件定制化（SDN）；替代变电站变压器或为现有变电站变压器备用；电能质量调节、APF）；储能+对间歇式能源进行平衡的功能；信息物理融合——能量交易的计量终端；数据中心的信息服务；与能源站多种能源（热—电—冷）相互转换相结合。25低压用户侧小容量样机研制自治微网能源路由器研制与示范应用27低压用户侧小容量样机研制自治微网能源路由器研制与示范应用27第三方检验报告测为213KVA，响应时间为8.8ms，接入第三方检验报告测为213KVA，响应时间为8.8ms，接入（）95%力超过30%，电流谐波含量小于5%。京能海淀北区能源互联网示范工程入选国家能源局首批国家级能源互联网示范工程项目，示范范围为：海淀北部地区的翠湖组团和永丰组团，建筑面积2682万平方米，其中，翠湖组团建筑面积为1366万平方米，永丰组团建筑面积为1316万平方米。29京能海淀北区能源互联网示范工程入选国家能源局首批国家级能源互联网示范工程项目，示范范围为：海淀北部地区的翠湖组团和永丰组团，建筑面积2682万平方米，其中，翠湖组团建筑面积为1366万平方米，永丰组团建筑面积为1316万平方米。29能源路由器应用典型场景变流器在能量路由器中已经实现了。集成化实现了光伏逆变器。光伏的接入一般需要光伏逆变器，而通过能量路由器的话可以以端口集成化实现了储能PCS。储能的接入需要双向DC/DC功能的储能PCS，能量路由器直接提供。集成化实现了直流充电功率模块。直流充电桩一般需要功率模块控制充电电流，能量路由器一并实现。集成化实现了能量管理功能。能量路由器的上层可以进行动态的调度。集成化实现了电能质量管理等其他功能。本身能量路由器内部具有直流总线隔离，解决了大部分•••能源路由器应用典型场景变流器在能量路由器中已经实现了。集成化实现了光伏逆变器。光伏的接入一般需要光伏逆变器，而通过能量路由器的话可以以端口集成化实现了储能PCS。储能的接入需要双向DC/DC功能的储能PCS，能量路由器直接提供。集成化实现了直流充电功率模块。直流充电桩一般需要功率模块控制充电电流，能量路由器一并实现。集成化实现了能量管理功能。能量路由器的上层可以进行动态的调度。集成化实现了电能质量管理等其他功能。本身能量路由器内部具有直流总线隔离，解决了大部分••••••基于能源路由器的能源互联网光储充集成化解决方案的电能质量问题，不再需要单独的专用电能质量治理装置。31能源路由器应用示范点北京上庄燃气热电有限公司是由北京能源投资（集团）有限公司清洁能源板块出资组建的国有企业，公司地处北京市规划建设的国家自主创新示范区和高新技术产业聚集区的海淀北部地区。公司已经建设1台9E级联合循环热电冷联产机组，是海淀北区能源互联网示范工程的组成部分。32能源路由器应用示范点北京上庄燃气热电有限公司是由北京能源投资（集团）有限公司清洁能源板块出资组建的国有企业，公司地处北京市规划建设的国家自主创新示范区和高新技术产业聚集区的海淀北部地区。公司已经建设1台9E级联合循环热电冷联产机组，是海淀北区能源互联网示范工程的组成部分。32能源路由器应用实施进展目前，能量路由器装置样机已经交付上庄电厂，准备在海淀北区能源互联网示范工程的建设实施过程中进行投运。33能源路由器应用实施进展目前，能量路由器装置样机已经交付上庄电厂，准备在海淀北区能源互联网示范工程的建设实施过程中进行投运。33在能源互联网架构下，以信息技术和互联网技术为基础，具有支持一种或多种能源的转化或转换功能，能量流动由能源生产、消费和服务的综合信息进行优化控制，兼容多类型设备的友好接入、优化能源生产侧与消费侧的双向交互、实现多元灵活的能源交易，从而构建开放式能源互联网络路由节点的能源管理装置，统称为能源路由装置。能源服务多能互补集成优化技术台能量管理平台能量管理平台充电桩电动汽车家庭负荷光伏虚拟电厂供气系统风电充电桩光伏冷热电三联供系统储能系统(热、电)光伏地热...储电居民负荷电动汽车供电系统在能源互联网架构下，以信息技术和互联网技术为基础，具有支持一种或多种能源的转化或转换功能，能量流动由能源生产、消费和服务的综合信息进行优化控制，兼容多类型设备的友好接入、优化能源生产侧与消费侧