高可控配电网柔性设备与数字化调控系统的制作方法

1.本发明涉及一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，用于工业区配电网能源流向调控和优化各馈线网络负荷水平。


背景技术：

2.近年大量工业园区的负荷增长过快引发供能风险，市电难以满足能源需求，且大量的光伏等分布式能源和储能、充电桩等柔性可调控负荷面临难以分配管理的问题。合理分配能源流向，改善馈线负荷均衡水平，提高能源利用效率，减少碳排放，成为我国电网亟需解决的关键问题。另外，电网状态数据一般采用中心节点服务器方式存储，系统网络内的设备用电详情虽有记账，但中心化的存储一般只保存用电量，而对于电力设备的动态特性没有详细记载；且中心化数据面临传输丢失、已被篡改等问题。本发明提出一种以“中压侧调能源、低压侧调负荷”为核心调控准则的高可控配电网柔性设备与数字化调控系统技术，实现“能源侧与负荷侧的柔性互联、互调、互补”。目标在于针对工业园区用电，实现区域负荷平衡调控，合理分配能源流向，改善馈线负荷均衡水平，形成全“数字化、智能化”区块链式的新型配电网。


技术实现要素：

3.为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，本发明的技术方案是：一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，包括可调储能单元、负荷单元、能源测市电输入单元、输变电单元、智慧调控单元，以及实现可调储能单元与负荷单元、能源测市电输入单元、输变电单元、智慧调控单元协调通讯的通讯单元；该调控能源单元的输入端与所述的能源测市电输入单元电性连接，输出端与所述的输变电单元之间通过智能软开关进行电性连接，所述能源测市电输入单元的输出端还接入输变电单元的输入端；该输变电单元、负荷单元以及能源测市电输入单元均通过智慧调控单元控制。
4.所述的输变电单元包括ac/dc换流器、公用环网柜、变电站、充电桩和智能变压器，该智能变压器通过智能电缆与所述的公用环网柜以及充电桩连接；所述可调储能单元以及负荷单元的输出端接入ac/dc换流器的输入端，该ac/dc换流器的输出端与公用环网柜的输入端连接，所述变电站的输入端与能源测市电输入单元的输出端连接，该变电站的输出端接入公用环网柜和充电桩。
5.所述的可调储能单元包括储能站，该储能站具有能源供给和负载的双重属性；当低负荷时，能源测市电输入单元的能量流入储能站；当高负荷时，电能由储能站流出供给低压侧设备。
6.所述的负荷单元包括固定负荷和可调负荷。
7.所述的可调储能单元以及负荷单元形成自身的区块数据存储，具有私有结点；同时，所述的可调储能单元以及负荷单元构成联盟链数据共享一套密钥。
8.所述的能源测市电输入单元形成自身的能源子区块数据，该能源测市电输入单元的各能源子区块互相分享数据信息。
9.所述的智能电缆构建私有的电缆区块数据，所述的智能变压器构建私有变压器区块数据。
10.所述的智慧调控单元的数据中心区块同可调能源单元联盟链数据、负荷联盟链数据、能源测市电输入单元联盟区块数据、智能电缆区块数据、智能变压器区块数据进行直接的数据分享和存储。
11.对所述数据中心区块、可调能源单元区块、负荷联盟链区块、能源测市电输入单元区块物理参数进行了定义，所述的物理参数包括实时电流、实时电压、实时有功功率值和无功功率值；所述的智能电缆区块和智能变压器区块物理参数为时空温度数据以及负荷裕度余量。
12.所述的可调储能单元为新能源接入设备；所述的可调负荷为可调的工业设备；所述的能源测市电输入单元包括传统火电厂、风电厂能源、光伏能源系统和/或集中式的储能站。
13.本发明的优点是：基于负荷侧需求和能源侧资源将工业区配电网络数字化，结合能源调控策略实现了市电电能、光伏电能在过剩时存储进入储能站，在负荷大电能供给短缺时，实现由市电、光伏、储能电站的三维同时供电；另外通过对各个结点的状态数据采集，有效管理负荷与可调储能单元的通讯单元（路由器），在满足智能变压器、智能电缆动态阈值内的快速响应，完成电力平衡柔性互联的新型配电网能量流（碳流）监控。
附图说明
14.图1是本发明的主体结构框图。
15.图2是图1中输变电单元的结构示意图。
16.图3是本发明各区块的连接关系示意图。
17.图4是图1的展开图。
18.具体实施方式
19.下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
20.参见图1至图4，本发明涉及一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，包括可调储能单元1、负荷单元2、能源测市电输入单元4、输变电单元3、智慧调控单元5，以及实现可调储能单元1与负荷单元2、能源测市电输入单元4、输变电单元3、智慧调控单元5协调通讯的通讯单元；该调控能源单元1的输入端与所述的能源测市电输入单元4电性连接，输出端与所述的输变电单元3之间通过智能软开关进行电性连接，所述能源测市电输入单元4的输出端还接入输变电单元3的输入端；该输变电单元3、负荷单元2以及能源测市电输入单元4均通过智慧调控单元5控制。所述的负荷单元2包括固定负荷和可调负荷；所述的可调负
荷为可调的工业设备。所述的能源测市电输入单元为传统火电厂、风电厂系统和集中式光伏电厂。
21.所述的输变电单元3包括ac/dc换流器7、公用环网柜8、变电站6、充电桩9和智能变压器10，该智能变压器10通过智能电缆与所述的公用环网柜8以及充电桩9连接；所述可调储能单元1以及负荷单元2的输出端接入ac/dc换流器7的输入端，该ac/dc换流器7的输出端与公用环网柜8的输入端连接，所述变电站6的输入端与能源测市电输入单元4的输出端连接，该变电站6的输出端接入公用环网8柜和充电桩9。
22.所述的可调储能单元1包括储能站，该储能站具有能源供给和负载的双重属性；当低负荷时，能源测市电输入单元的能量流入储能站；当高负荷时，电能由储能站流出供给低压侧设备。
23.所述的可调储能单元1以及负荷单元2形成自身的区块数据存储，具有私有结点；同时，所述的可调储能单元以及负荷单元构成联盟链数据共享一套密钥。
24.所述的能源测市电输入单元4形成自身的能源子区块数据，该能源测市电输入单元的各能源子区块互相分享数据信息。
25.所述的智能电缆构建私有的电缆区块数据，所述的智能变压器构建私有变压器区块数据。
26.所述的智慧调控单元5的数据中心区块同可调能源单元联盟链数据、负荷联盟链数据、能源测市电输入单元联盟区块数据、智能电缆区块数据、智能变压器区块数据进行直接的数据分享和存储。
27.由于工业区域内能源侧和负荷侧设备众多，新能源接入后系统复杂度提高，区域系统内的潮流走向呈现离散化。本发明专利提出高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，是以sop开关和准确实时的数据链为支撑。利用区块链技术可以将整个系统的关键参数数据进行综合分析，但实际电力系统网路复杂度不同和负荷设备的差异，使得系统对数据参数的依赖数量有所差别。对所述数据中心区块、可调能源单元区块、负荷联盟链区块、能源测市电输入单元区块物理参数进行了定义，所述的物理参数包括实时电流、实时电压、实时有功功率值和无功功率值；所述的智能电缆区块和智能变压器区块物理参数为时空温度数据以及负荷裕度余量。
28.所述的智能电缆以及智能变压器的绕组内均内置光纤温度传感器，达到对输电线路负荷和变压器负荷能力的实时准确预测。
29.本发明以电网系统关键设备工作状态高度数字化，设备信息高度透明化为基础的。其中涉及关键设备包括智能电缆、智能变压器，并通过智慧调控单元实现数据分析、能流计算、能流分配、负荷预测和能流负荷调控。
30.电网系统设备智能化成都越来越高，每个设备或者局部区域都可成为一个小的信息中心，高可控配电网柔性设备与数字化调控系统提出以联盟链结合私有链存储和共享方式的区块链结构体系；如火电厂能源具有私有的火电厂区块，风电厂区块，光伏电厂区块，以及未来可能接入的其他新能源系统子区块，各独立私有子区块之间可互相分享数据信息，并构成系统能源联盟链数据的发电系统区块数据。为确保数据的私密和可跟踪，联盟链内的子区块之间通过私有秘钥进行数据共享，联盟链又通过同一秘钥与其他区块链通信；联盟链区块之间和其他区块之间相互通过独立私有秘钥通信。
31.本发明的高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，在硬件系统支撑和控制策略控制实现能源供给分配同时，利用能源路由器等通信手段可实时掌控整个能源网络的增减分配情况,监控能量流（碳流）流径，对整个可控配电网区域实现碳用量的准确记账。
32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，包括可调储能单元、负荷单元、能源测市电输入单元、输变电单元、智慧调控单元，以及实现可调储能单元与负荷单元、能源测市电输入单元、输变电单元、智慧调控单元协调通讯的通讯单元；该调控能源单元的输入端与所述的能源测市电输入单元电性连接，输出端与所述的输变电单元之间通过智能软开关进行电性连接，所述能源测市电输入单元的输出端还接入输变电单元的输入端；该输变电单元、负荷单元以及能源测市电输入单元均通过智慧调控单元控制。2.根据权利要求1所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的输变电单元包括ac/dc换流器、公用环网柜、变电站、充电桩和智能变压器，该智能变压器通过智能电缆与所述的公用环网柜以及充电桩连接；所述可调储能单元以及负荷单元的输出端接入ac/dc换流器的输入端，该ac/dc换流器的输出端与公用环网柜的输入端连接，所述变电站的输入端与能源测市电输入单元的输出端连接，该变电站的输出端接入公用环网柜和充电桩。3.根据权利要求1或2所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的可调储能单元包括储能站，该储能站具有能源供给和负载的双重属性；当低负荷时，能源测市电输入单元的能量流入储能站；当高负荷时，电能由储能站流出供给低压侧设备。4.根据权利要求3所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的负荷单元包括固定负荷和可调负荷。5.根据权利要求1或2所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的可调储能单元以及负荷单元形成自身的区块数据存储，具有私有结点；同时，所述的可调储能单元以及负荷单元构成联盟链数据共享一套密钥。6.根据权利要求3所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的能源测市电输入单元形成自身的能源子区块数据，该能源测市电输入单元的各能源子区块互相分享数据信息。7.根据权利要求4所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的智能电缆构建私有的电缆区块数据，所述的智能变压器构建私有变压器区块数据。8.根据权利要求5所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的智慧调控单元的数据中心区块同可调能源单元联盟链数据、负荷联盟链数据、能源测市电输入单元联盟区块数据、智能电缆区块数据、智能变压器区块数据进行直接的数据分享和存储。9.根据权利要求6所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，对所述数据中心区块、可调能源单元区块、负荷联盟链区块、能源测市电输入单元区块物理参数进行了定义，所述的物理参数包括实时电流、实时电压、实时有功功率值和无功功率值；所述的智能电缆区块和智能变压器区块物理参数为时空温度数据以及负荷裕度余量。10.根据权利要求4所述的一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，其特征在于，所述的可调负荷为可调的工业设备；所述的能源测市电输入单元包括传统火电厂、风电厂能源、光伏能源系统和/或集中式的储能站。

技术总结
本发明涉及一种高可控配电网柔性设备与数字化调控系统，包括可调储能单元、负荷单元、能源测市电输入单元、输变电单元、智慧调控单元以及实现可调储能单元与负荷单元、能源测市电输入单元、输变电单元、智慧调控单元协调通讯的通讯单元。本发明的优点是：基于负荷侧需求和能源侧资源将工业区配电网络数字化，然后通过对各个结点的状态数据采集，有效管理负荷与可调储能单元的通讯单元（路由器），在满足智能变压器、智能电缆动态阈值内的快速响应，完成电力平衡柔性互联的新型配电网能量流（碳流）监控。实现区域配电网络能源测与负荷侧互联、互调和互补。互调和互补。互调和互补。


技术研发人员：叶文忠 张伟超 徐明忠 邓世聪 胡冉
受保护的技术使用者：深圳市壹电电力技术有限公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/8