一種基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，包括終端設(shè)備層、監(jiān)控層、樓宇能量管理層和社區(qū)能量管理層。終端設(shè)備層負責(zé)對各專業(yè)子系統(tǒng)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)的采集，并上傳給上層的監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控層主要完成對采集數(shù)據(jù)的匯集、運行狀態(tài)監(jiān)視和控制，并響應(yīng)上層能量管理系統(tǒng)的控制策略，完成對設(shè)備的控制；樓宇能量管理層完成樓宇內(nèi)設(shè)備及社區(qū)公共設(shè)施的用能數(shù)據(jù)的分析及應(yīng)用，從整個樓宇的角度實現(xiàn)樓宇的能量優(yōu)化功能；社區(qū)能量管理層完成社區(qū)內(nèi)設(shè)備的用能分析和能量優(yōu)化等高級應(yīng)用功能。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能社區(qū)能源的綜合管理，實現(xiàn)智能社區(qū)的節(jié)能減排。
【專利說明】一種基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能源管理系統(tǒng)，具體涉及一種基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳 能源管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和戰(zhàn)略資源，氣候變化和能源問題對世界各 國提出了低碳發(fā)展的迫切要求。我國是能源消耗大國，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求 大量增加。國家電網(wǎng)公司通過建設(shè)中國特色的堅強智能電網(wǎng)，大力發(fā)展低碳經(jīng)濟和低碳能 源。智能社區(qū)是隨智能電網(wǎng)發(fā)展而出現(xiàn)的一個概念，它是指綜合運用現(xiàn)代信息、通信、計算 機、高級量測、自動控制等先進技術(shù)，提供多樣化的優(yōu)質(zhì)用電服務(wù)需求，滿足電動汽車、分布 式電源和儲能裝置等新能源的接入與推廣應(yīng)用的現(xiàn)代工業(yè)或居住示范區(qū)。智能社區(qū)由于匯 集了智能電網(wǎng)的各種技術(shù)，成為智能配用電建設(shè)成果集中體現(xiàn)的集大成者。為實現(xiàn)對社區(qū) 能源（水、電、氣）的實時監(jiān)控和綜合優(yōu)化管理，創(chuàng)新能源從生產(chǎn)到使用的全流程化科學(xué)管 理，提髙能源利用效率，需要建立智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)。
[0003] 目前已公布的智能電網(wǎng)相關(guān)的能源管理系統(tǒng)主要有微電網(wǎng)能量管理和居民用戶 智能能量管理系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)可以對整個微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)視，還可以根 據(jù)當(dāng)前微電網(wǎng)系統(tǒng)運行情況與外界應(yīng)用請求制定相應(yīng)的優(yōu)化控制策略，針對分布式電源出 力的特點，采用合理的能量管理優(yōu)化技術(shù)使分布式電源得到最大利用，充分發(fā)揮微電網(wǎng)低 碳、經(jīng)濟的優(yōu)勢。居民用戶智能能量管理系統(tǒng)通過在每戶居民家中安裝智能能量管理控制 器和智能電表，實現(xiàn)電力負荷的削峰填谷，提高供電質(zhì)量和供電可靠性。而智能社區(qū)低碳能 源管理系統(tǒng)方面的研究成果還鮮有公布。
[0004] 因此提供一種智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)顯得十分重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供一種基于兩級能量管理的智能 社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能社區(qū)能源的綜合管理，實現(xiàn)智能社區(qū)的節(jié)能減排。
[0006] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] 一種基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在于，通過社區(qū)和 樓宇兩級能量管理對整個智能社區(qū)進行綜合能量管理，所述智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)包 括終端設(shè)備層、監(jiān)控層、樓宇能量管理層和社區(qū)能量管理層；所述社區(qū)能量管理層具體是指 社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)；
[0008] 社區(qū)綜合能源管理系統(tǒng)負責(zé)綜合調(diào)度社區(qū)內(nèi)全部能源資源，對外接收上級電網(wǎng)下 發(fā)的控制指令，包括："實時電價信息"和"社區(qū)電能調(diào)度指令"，對內(nèi)接收下級樓宇EMS上傳 的"電源和負荷可調(diào)度容量"信息；
[0009] 樓宇綜合能源管理系統(tǒng)則對樓宇整體進行用能優(yōu)化，給出第二天的日前用能計 劃；在實時運行過程中，由設(shè)備用能優(yōu)化策略對終端設(shè)備的用能進行優(yōu)化，實現(xiàn)用能的削減 和遷移；在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)預(yù)測用戶下一階段的冷熱電負荷，并綜合考慮優(yōu)化后的負荷、樓 宇微電網(wǎng)系統(tǒng)、分時計價的市電、社區(qū)級能源管理系統(tǒng)下發(fā)的能源調(diào)度指令等因素制定每 15鐘一次的實時用能控制策略，實現(xiàn)樓宇級的能源優(yōu)化管理；
[0010] 優(yōu)選的，所述智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)通過社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)對外接 P ；
[0011] 優(yōu)選的，所述智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的信息交互采用光纖通道， 在外部系統(tǒng)和所述社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)側(cè)均配置光電轉(zhuǎn)換裝置；
[0012] 優(yōu)選的，所述智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)通過社區(qū)和樓宇兩級能量管理實現(xiàn)整個 智能社區(qū)的綜合能量管理；
[0013] 優(yōu)選的，所述樓宇能量管理層包括社區(qū)公共設(shè)施（虛擬智能樓宇）能量管理系統(tǒng) 及多個智能樓宇綜合能量管理系統(tǒng)，完成樓宇內(nèi)設(shè)備及社區(qū)公共設(shè)施的用能數(shù)據(jù)的分析及 應(yīng)用，從整個樓宇的角度實現(xiàn)樓宇的能量優(yōu)化功能；其中社區(qū)公共設(shè)施在樓宇能量管理層 中被虛擬成為虛擬智能樓宇，與智能樓宇的管理模式相同。
[0014] 優(yōu)選的，社區(qū)中的公共設(shè)施資源對應(yīng)的能量管理由社區(qū)公共設(shè)施（虛擬智能樓 宇）能量管理系統(tǒng)完成；
[0015] 優(yōu)選的，所述監(jiān)控層包括微網(wǎng)系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測和治理系統(tǒng)、樓宇中控系統(tǒng)、智 能家居系統(tǒng)、社區(qū)儲能監(jiān)控系統(tǒng)、社區(qū)電動汽車監(jiān)控系統(tǒng)及社區(qū)照明控制系統(tǒng)，主要完成對 采集數(shù)據(jù)的匯集、運行狀態(tài)監(jiān)視和控制，并響應(yīng)上層能量管理系統(tǒng)的控制策略，完成對設(shè)備 的控制；
[0016] 優(yōu)選的，所述終端設(shè)備層包括分布式電源并網(wǎng)終端、負荷終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終 端、電能質(zhì)量治理終端、社區(qū)電動汽車充放電樁、社區(qū)儲能設(shè)備、空調(diào)監(jiān)控終端、電梯監(jiān)控終 端等，負責(zé)對各專業(yè)子系統(tǒng)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)的采集，并上傳給上層的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0017] 有益效果：（1)本發(fā)明提供的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)通過社區(qū)和樓宇兩級能 量管理實現(xiàn)整個智能社區(qū)的綜合能量管理，在社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)主要部署了樓宇能源 的協(xié)調(diào)優(yōu)化功能以及同配網(wǎng)自動化系統(tǒng)等的接口功能，樓宇綜合能量管理系統(tǒng)主要部署針 對樓宇內(nèi)部的能源和負荷調(diào)控功能。通過社區(qū)能量綜合管理系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)兩層能 量管理系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)；(2)利用虛擬智能樓宇能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)社區(qū)公共設(shè)施資源的能 量管理，"虛擬智能樓宇"概念的統(tǒng)一了社區(qū)公共設(shè)施資源和智能樓宇資源的的管理，使得 系統(tǒng)層次更加分明；(3)本發(fā)明提供的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)具備靈活的可擴展性和 伸縮性，并且在社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度下，成為一個有機的整體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0019] 圖2為智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)和外部系統(tǒng)的接口圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0021] 如圖1所示為智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)， 由終端設(shè)備層、監(jiān)控層、樓宇能量管理層和社區(qū)能量管理層構(gòu)成；通過社區(qū)和樓宇兩級能量； 管理實現(xiàn)整個智能社區(qū)的綜合能量管理，樓宇能量管理層中的樓宇綜合能源管理系統(tǒng)，實 現(xiàn)每樓水、電、氣等能源的綜合優(yōu)化管理，集成了微網(wǎng)能量管理子系統(tǒng)、電能質(zhì)量子系統(tǒng)、樓 宇中控子系統(tǒng)和智能家居子系統(tǒng)等能量管理子系統(tǒng)；社區(qū)公共設(shè)施（虛擬智能樓宇）能量 管理系統(tǒng)實現(xiàn)對社區(qū)公共設(shè)施等資源的優(yōu)化管理，集成了社區(qū)儲能管理子系統(tǒng)、社區(qū)電動 汽車充放電管理子系統(tǒng)及社區(qū)公共照明管理子系統(tǒng)等能量管理子系統(tǒng)。社區(qū)能量管理層也 稱為社區(qū)綜合能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)社區(qū)能源管理范圍內(nèi)各大樓能源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)對社 區(qū)路燈、社區(qū)儲能以及社區(qū)公共充放電設(shè)施等公共資源的能源管理，集成了每棟大樓的樓 宇綜合能源管理系統(tǒng)及社區(qū)公共設(shè)施（虛擬智能樓宇）能量管理系統(tǒng)。
[0022] 社區(qū)綜合能源管理系統(tǒng)負責(zé)綜合調(diào)度社區(qū)內(nèi)全部能源資源，對外接收上級電網(wǎng)下 發(fā)的控制指令，包括："實時電價信息"和"社區(qū)電能調(diào)度指令"，對內(nèi)接收下級樓宇EMS上傳 的"電源和負荷可調(diào)度容量"信息。系統(tǒng)綜合上級電網(wǎng)和業(yè)主要求，自動選擇工作模式，給 出社區(qū)最優(yōu)的能量運作方式，同時給用戶提供詳盡的高級用能分析結(jié)果，指導(dǎo)社區(qū)用戶高 效合理用能，最大化消納新能源。其主要功能模塊包括：低碳化評估、社區(qū)調(diào)度容量分析、社 區(qū)電網(wǎng)拓撲重構(gòu)、成本最低運行模式、社區(qū)低碳運行模式、電網(wǎng)支撐運行模式、社區(qū)緊急用 能控制、社區(qū)高級用能分析。
[0023] 樓宇綜合能源管理系統(tǒng)則對樓宇整體進行用能優(yōu)化，給出第二天的日前用能計 劃；在實時運行過程中，由設(shè)備用能優(yōu)化策略對終端設(shè)備的用能進行優(yōu)化，實現(xiàn)用能的削減 和遷移；在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)預(yù)測用戶下一階段的冷熱電負荷，并綜合考慮優(yōu)化后的負荷、樓 宇微電網(wǎng)系統(tǒng)、分時計價的市電、社區(qū)級能源管理系統(tǒng)下發(fā)的能源調(diào)度指令等因素制定每 15鐘一次的實時用能控制策略，實現(xiàn)樓宇級的能源優(yōu)化管理。需要說明的是，社區(qū)中的公 共設(shè)施資源包括社區(qū)儲能、社區(qū)新能源、社區(qū)電動汽車充電設(shè)施、社區(qū)照明等，其對應(yīng)的能 量管理由一套樓宇能量管理系統(tǒng)來完成。對于上層社區(qū)級能量管理系統(tǒng)而言，這種"虛擬樓 宇"的抽象屏蔽了社區(qū)資源和樓宇資源的區(qū)別，使得系統(tǒng)層次更加分明。樓宇綜合能源管理 系統(tǒng)安裝于樓宇中，其主要功能模塊包括：終端設(shè)備節(jié)能、電力負荷遷移、綜合負荷預(yù)測、發(fā) 電功率預(yù)測、樓宇數(shù)據(jù)采集、樓宇信息建模、日前用電計劃、實時優(yōu)化控制、緊急用能控制、 設(shè)備狀態(tài)分析、高級用能分析。
[0024] 監(jiān)控層包括微網(wǎng)系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測和治理系統(tǒng)、樓宇中控系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、 社區(qū)儲能監(jiān)控系統(tǒng)、社區(qū)電動汽車監(jiān)控系統(tǒng)及社區(qū)照明控制系統(tǒng)，主要完成對采集數(shù)據(jù)的 匯集、運行狀態(tài)監(jiān)視和控制，并響應(yīng)上層能量管理系統(tǒng)的控制策略，完成對設(shè)備的控制。 [0025]終端設(shè)備層包括分布式電源并網(wǎng)終端、負荷終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、電能質(zhì)量治 理終端、社區(qū)電動汽車充放電樁、社區(qū)儲能設(shè)備、空調(diào)監(jiān)控終端、電梯監(jiān)控終端等，負責(zé)對各 專業(yè)子系統(tǒng)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)的采集，并上傳給上層的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0026]如圖2所示為智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)和外部系統(tǒng)的接口圖。智能社區(qū)低碳能 源管理系統(tǒng)通過社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)和外部配電自動化系統(tǒng)、95598客服系統(tǒng)、自來 水抄表系統(tǒng)、燃氣抄表系統(tǒng)的接口，與外部系統(tǒng)的信息交互采用光纖通道。在外部系統(tǒng)和社 區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)側(cè)均配置光電轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。
[0027]智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)預(yù)留了與社區(qū)儲能、電動汽車、路燈等公共資源系統(tǒng) 的接口，采用以太網(wǎng)接口、IEC101/104網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，進行系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，智能社區(qū)低 碳能源管理系統(tǒng)可以獲取以下信息：（1)社區(qū)公共資源的運行工況信息；(2)社區(qū)公共資源 的準實時及歷史時間段的供能、用能信息。同時，智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)可以向公共資 源管理系統(tǒng)下發(fā)調(diào)控指令，以促成社區(qū)低碳、節(jié)能等目標的達成。
[0028]以上所^僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫尚本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在于，通過社區(qū)和樓 宇兩級能量管理對整個智能社區(qū)進行綜合能量管理，所述智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)包括 終端設(shè)備層、監(jiān)控層、樓宇能量管理層和社區(qū)能量管理層；所述社區(qū)能量管理層具體是指社 區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)； 社區(qū)綜合能源管理系統(tǒng)負責(zé)綜合調(diào)度社區(qū)內(nèi)全部能源資源，對外接收上級電網(wǎng)下發(fā)的 控制指令，包括："實時電價信息"和"社區(qū)電能調(diào)度指令"，對內(nèi)接收下級樓宇EMS上傳的 "電源和負荷可調(diào)度容量"信息； 樓宇綜合能源管理系統(tǒng)則對樓宇整體進行用能優(yōu)化，給出第二天的日前用能計劃；在 實時運行過程中，由設(shè)備用能優(yōu)化策略對終端設(shè)備的用能進行優(yōu)化，實現(xiàn)用能的削減和遷 移；在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)預(yù)測用戶下一階段的冷熱電負荷，并綜合考慮優(yōu)化后的負荷、樓宇微 電網(wǎng)系統(tǒng)、分時計價的市電、社區(qū)級能源管理系統(tǒng)下發(fā)的能源調(diào)度指令等因素制定每15鐘 一次的實時用能控制策略，實現(xiàn)樓宇級的能源優(yōu)化管理。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在 于，所述智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)通過社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)對外接口。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在 于，所述智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的信息交互采用光纖通道，在外部系統(tǒng)和 所述社區(qū)綜合能量管理系統(tǒng)側(cè)均配置光電轉(zhuǎn)換裝置。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在 于，所述樓宇能量管理層包括社區(qū)公共設(shè)施能量管理系統(tǒng)及多個智能樓宇綜合能量管理系 統(tǒng)，其中社區(qū)公共設(shè)施在樓宇能量管理層中被虛擬成為虛擬智能樓宇，與智能樓宇的管理 模式相同。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在 于，社區(qū)中的公共設(shè)施資源對應(yīng)的能量管理由所述社區(qū)公共設(shè)施能量管理系統(tǒng)完成。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在 于，所述監(jiān)控層包括微網(wǎng)系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測和治理系統(tǒng)、樓宇中控系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、社 區(qū)儲能監(jiān)控系統(tǒng)、社區(qū)電動汽車監(jiān)控系統(tǒng)及社區(qū)照明控制系統(tǒng)。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于兩級能量管理的智能社區(qū)低碳能源管理系統(tǒng)，其特征在 于，所述終端設(shè)備層包括分布式電源并網(wǎng)終端、負荷終端、電能質(zhì)量監(jiān)測終端、電能質(zhì)量治 理終端、社區(qū)電動汽車充放電樁、社區(qū)儲能設(shè)備、空調(diào)監(jiān)控終端、電梯監(jiān)控終端等。
【文檔編號】G05B19/418GK104216358SQ201410354017
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】蘇義榮, 張曉燕, 柳勁松, 王偉, 王丙文, 時珊珊, 王雙虎, 包海龍, 吳俊興, 楊文 , 魯文, 席旸旸, 王元元, 劉雋, 徐久榮 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國電南瑞科技股份有限公司, 國網(wǎng)上海市電力公司