多能形式能源路由器的能量流动研究

doi:10.16513/j.2096-2185.DE.1901119

分布式能源

2020, Vol. 5

Issue (1): 35-43 DOI: 10.16513/j.2096-2185.DE.1901119

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多能形式能源路由器的能量流动研究

李鹏飞,张延迟,张倩,宋悦琳

上海电机学院电气学院，上海　闵行　200240

Research on Energy Flow of Energy Router in Multi-Energy Mode

LI Pengfei, ZHANG Yanchi, ZHANG Qian,SONG Yuelin

School of Electrical Engineering, Shanghai Dianji University, Minhang District, Shanghai 200240, China

全文: PDF(1562 KB) HTML
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摘要:

为解决人类社会发展与传统能源结构不可持续性的矛盾，提出了能源互联网概念，能源路由器是能源互联网的重要组成。首先，基于对多能形式的能源路由器进行详细分析，将其划分为能量层、信息层和服务层，研究其基本构成及相关应用。然后，给出以电－热－气为系统的最小多能形式能源路由器的构成，并对其运行方式进行分析，推导运行过程中的能量流动。最后，通过仿真试验，验证能源路由器能量流动及转换的可行性。

关键词: 能源互联网; 能源路由器; 多能形式; 能量流动

Abstract：

In order to solve the contradiction between the development of human society and the unsustainability of traditional energy structure, the concept of energy internet is proposed. Energy routers are an important component of the energy Internet. This paper introduces the detailed analysis of the energy router in multi-energy mode, divide it into an energy layer, an information layer, and a service layer, study its basic composition and related applications. And given the composition of the smallest versatile form energy router with electro-thermal-gas system, and analyze its operation mode, deriving energy flow during operation. Finally, experiments are given to verify the feasibility of energy router energy flow and conversion.

Key Words： energy internet ; energy router ; multi-energy mode ; energy flow

收稿日期: 2019-08-15

ZTFLH:

TK01

作者简介: 李鹏飞(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向为电力电子技术与电力传动，1094866838@qq.com；|张延迟(1967—)，男，教授，博士，主要研究方向为并网型风力发电机和电力系统仿真；|张　倩(1994—)，女，硕士研究生，主要研究方向为电力电子技术与电力传动；|宋悦琳(1995—)，女，硕士研究生，主要研究方向为电力电子技术与电力传动。

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引用本文:

李鹏飞, 张延迟, 张倩, 宋悦琳. 多能形式能源路由器的能量流动研究[J]. 分布式能源, 2020, 5(1): 35-43.
LI Pengfei, ZHANG Yanchi, ZHANG Qian, SONG Yuelin . Research on Energy Flow of Energy Router in Multi-Energy Mode[J]. Distributed Energy, 2020, 5(1): 35-43.

链接本文:

http://der.tsinghuajournals.com/CN/10.16513/j.2096-2185.DE.1901119 或 http://der.tsinghuajournals.com/CN/Y2020/V5/I1/35

图1 多能形式能源路由器结构图

图2 最小多能形式能源路由器结构

图3 电力能源路由器内部级联结构

表1 向电网供电时端口能量流向
Table 1 Port energy flow when powering the grid

序号	天然气、H₂	混气室	气热电转换	ET1	ET2	ET4＋i	ET5＋j	ET3	电热炉
Ⅰ	储气设备输往混气室	混气室输往气热电转换设备	气热电转换设备输往电力路由器与热网	气热电转换设备输往电力路由器	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电网	不工作
Ⅱ	储气设备输往混气室	混气室输往气热电转换设备	气热电转换设备输往电力路由器与热网	气热电转换设备输往电力路由器	不工作	储能输往电力路由器	不工作	电力路由器输往电网	不工作
Ⅲ	储气设备输往混气室	混气室输往气热电转换设备	气热电转换设备输往电力路由器与热网	气热电转换设备输往电力路由器	不工作	电力路由器输往储能	不工作	电力路由器输往电网	不工作
Ⅳ	储气设备输往混气室	混气室输往气热电转换设备	气热电转换设备输往电力路由器与热网	气热电转换设备输往电力路由器	不工作	不工作	波动式能源输往电力路由器	电力路由器输往电网	不工作
Ⅴ	储气设备输往混气室	混气室输往气热电转换设备	气热电转换设备输往电力路由器与热网	气热电转换设备输往电力路由器	不工作	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	电力路由器输往电网	不工作
Ⅵ	储气设备输往混气室	混气室输往气热电转换设备	气热电转换设备输往电力路由器与热网	气热电转换设备输往电力路由器	不工作	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	电力路由器输往电网	不工作
Ⅶ	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	储能输往电力路由器	不工作	电力路由器输往电网	不工作
Ⅷ	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	电力路由器输往电网	不工作
Ⅸ	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	电力路由器输往电网	不工作
Ⅹ	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	波动式能源输往电力路由器	电力路由器输往电网	不工作

表1 向电网供电时端口能量流向

图4 质能平衡模型

表2 从电网用电时端口能量流向
Table 2 Port energy flow when using electricity from the grid

序号	天然气、H₂	混气室	气热电转换	ET1	ET2	ET4＋i	ET5＋j	ET3	电热炉
1	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	不工作	不工作	电网输往电力路由器	不工作
2	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	不工作	电网输往电力路由器	不工作
3	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	电力路由器输往储能	不工作	电网输往电力路由器	不工作
4	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	不工作	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	不工作
5	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	不工作
6	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	不工作
7	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	不工作	不工作	不工作
8	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	不工作	波动式能源输往电力路由器	不工作	不工作
9	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	不工作	不工作
10	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	不工作	不工作
11	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	不工作	不工作	电网输往电力路由器	电网输往热网
12	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	不工作	电网输往电力路由器	电网输往热网
13	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	电力路由器输往储能	不工作	电网输往电力路由器	电网输往热网
14	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	不工作	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	电网输往热网
15	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	电网输往热网
16	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	电网输往热网
17	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	不工作	不工作	电网输往热网
18	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	不工作	波动式能源输往电力路由器	不工作	电网输往热网
19	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	不工作	电网输往热网
20	电解水装置输往储气设备	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往电解水装置	储能输往电力路由器	波动式能源输往电力路由器	不工作	电网输往热网
21	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往储能	不工作	电网输往电力路由器	不工作
22	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往储能	不工作	电网输往电力路由器	电网输往热网
23	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	不工作	不工作
24	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	不工作	电网输往热网
25	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	不工作
26	不工作	不工作	不工作	不工作	不工作	电力路由器输往储能	波动式能源输往电力路由器	电网输往电力路由器	电网输往热网

表2 从电网用电时端口能量流向

图5 仿真测试模型

图6 各端口功率

[1]	MOHAMAD Aldabas, MARIO Gstrein, STEPHANIE Teufel. Changing energy consumption behaviour: Individuals' responsibility and government role[J]. Journal of Electronic Science and Technology, 2015, 13(4): 343-348.
[2]	TIAN Shiming, LUAN Wenpeng, ZHANG Dongxia, et al. Energy internet technology form and key technologies[J]. Proceedings of the CSEE, 2015, 35(14): 3482-3494.
[2]	田世明，栾文鹏，张东霞，等. 能源互联网技术形态与关键技术[J]. 中国电机工程学报，2015, 35(14): 3482-3494.
[3]	WU Kehe, WANG Jiye, LI Wei, et al. Research on operation mode of new generation power system for energy internet[J]. Proceedings of the CSEE, 2019, 39(4): 966-979.
[3]	吴克河，王继业，李为，等. 面向能源互联网的新一代电力系统运行模式研究[J]. 中国电机工程学报，2019, 39(4): 966-979.
[4]	BOLLA R, BRUSCHI R, DAVOLI F, et al. Energy efficiency in the future internet: A survey of existing approaches and trends in energy-aware fixed network infrastructures[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2011, 13(2): 223-244.
[5]	LUO Yun, CHEN Xuelin, LI Ruidong, et al. Prediction model and application of turbine regulating stage pressure under variable conditions[J]. Power Generation Technology, 2019, 40(2): 161-167.
[5]	罗云，陈雪林，李瑞东，等. 汽轮机变工况下调节级压力预测模型及应用[J]. 发电技术，2019, 40(2): 161-167.
[6]	SUN Hongbin, GUO Qinglai, PAN Zhaoguang, et al. Energy internet: Driving forces, comments and prospects[J]. Power System Technology, 2015, 39(11): 3005-3013.
[6]	孙宏斌，郭庆来，潘昭光，等. 能源互联网：驱动力、评述与展望[J]. 电网技术，2015, 39(11): 3005-3013.
[7]	LIU Heng, XIA Shuibin, HE Xin, et al. Exploration from smart grid to energy internet[J]. Instrumentation technology, 2018(1): 38-40.
[7]	刘恒，夏水斌，何行，等. 从智能电网到能源互联网的探索[J]. 仪表技术，2018(1): 38-40.
[8]	LI Liying, ZHANG Yongjun, CHEN Zhexing, et al. The mode of integration of smart grid and energy network and its development prospects[J]. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(11): 1-9.
[8]	李立浧，张勇军，陈泽兴，等. 智能电网与能源网融合的模式及其发展前景[J]. 电力系统自动化，2016, 40(11): 1-9.
[9]	YANG Fenyan, LIU Zhengfu, LI Haibo, et al. Absorption method for multi-time scale renewable energy based on power flow router technology[J]. Guangdong Electric Power, 2019, 32(11): 1-11.
[9]	杨汾艳，刘正富，李海波，等. 基于潮流路由器技术的多时间尺度可再生能源消纳方法[J]. 广东电力，2019, 32(11): 1-11.
[10]	ZHANG Guodong, LIU Kai. Analysis of microgrid energy management under the background of energy internet [J]. Power Generation Technology, 2019, 40(1): 17-21.
[10]	张国栋，刘凯. 能源互联网背景下的微电网能量管理分析[J]. 发电技术，2019, 40(1): 17-21.
[11]	SCHMECK H, KARG L. E-energy-paving the internet of energy connecting energy anywhere and anytime[M]. Berlin: Advanced Micro Systems for Automotive Applications, 2011.

[1]	张渊植. 综合能源系统模型搭建与运行技术研究[J]. 分布式能源, 2021, 6(6): 59-68.
[2]	杨莘博, 谭忠富, 薛帆, 李鹏, 李慧璇, 张艺涵. “能源互联网＋农村能源”典型场景、商业模式及成本价值核算研究[J]. 分布式能源, 2021, 6(3): 19-31.
[3]	董中凯,吴兰旭. 基于综合能源业务的电能质量服务体系研究[J]. 分布式能源, 2019, 4(4): 55-61.
[4]	赵长乐,刘天羽,江秀臣,盛戈皞,宋学伟,范亚楠. 基于能源局域网的园区型微电网优化规划[J]. 分布式能源, 2019, 4(3): 28-34.
[5]	肖振锋, 辛培哲, 凌明娟, 李沛哲, 任浪, 李达伟, 谌阳, 刘磊, 詹阳. 我国能源互联网发展模式及规划方案探索[J]. 分布式能源, 2018, 3(5): 1-10.
[6]	包铭磊,丁一,邵常政. 国际能源系统转型对我国能源互联网建设的借鉴[J]. 分布式能源, 2017, 2(2): 11-19.

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