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清华能源互联网创新研究院能量管理与调控研究中心副主任郭庆来:多能互补园区综合能源管理系统(IEMS)

北极星输配电网  来源:电力头条APP    2017/12/1 17:11:06  我要投稿  
所属频道: 智能变电站  关键词:能源互联网 IEMS 物联网技术

北极星输配电网讯:2017城市能源互联网发展(北京)论坛暨能源互联网示范项目建设与合作研讨会于2017年12月1日在北京举办。下午合作论坛环节,清华大学能源互联网创新研究院能量管理与调控研究中心副主任郭庆来发表演讲,主要内容是:多能互补园区综合能源管理系统(IEMS)。

下面由电力头条APP为您带来郭庆来的精彩演讲 

郭庆来:

今天想跟大家分享的是我们最新的一些研究成果,我们称之为综合的能量管理系统或者是面向多能互补园区的综合能量管理的一个工作。我们也希望能够针对在整个示范项目实施过程中所遇到的一些难点的问题、痛点的问题解决大家实际问题,所以我们今天也争取不看广告看疗效。

谁需要能源互联网,谁需要IEMS,我想前面张靖主任介绍提到过,我们基本上一多半以上的示范项目在他们的工作或者是想要做的事情里边都提到了,我们需要这样一个多能流的端口。能源互联网很重要的特征把原来电热气相互隔离,相互之间是相互割裂能源网络协同起来,我们未来会出现综合的能源服务商,我相信很多的厂家或者说我们售电公司我们的目标甚至我们调度公司,目标都是将来要转型成为面向一个区域综合的能源服务商。

综合能源服务商应该做什么?我相信有几个点诉求是离不开。

第一,必须降低从体用能成本,降低成本你才能准迁。

第二,提高终端的能效。

第三,保证供能的安全。

第四,力争扩展整个市场服务,看看利用你手头资源换取获得更多的利润。

什么东西能够帮你实现所有的这四项的要求或者是四项的功能,从本质上,其实你需要一个大脑。不是说我们现在是五脑,作为很好能源服务商你需要一个智慧大脑,这就是能量管理系统,也就是我们今天要介绍的IEMS。

它具有四个核心功能

第一个全景感知,在能源网络里发生什么事情,这里边类似于我们电网的SCADA系统,只不过对象变成园区、能源的网络,因此利用到现代物联网技术实现泛在传感技术,这里面用到新型传感技术以及新型无线通讯技术,把信息采集上来。有了这些信息之后,实现实时监控、事故和事件的报警,你很多内部状态你是测不到,我们要根据你能够测到的这些数据、量测把内部数据估计出来,看有没有问题,看看实际效率有多少,这是状态估计,对于综合能源网络电、热、气耦合在一起,综合的能源网络估计状态怎么做?仍然是一个前沿问题,这是我们整个全景感知的角度。还有一些问题,比如说参数的估计。热网中很多参数,本身就是工程化不准的,你能不能通过量测的信息估算,把信息搞得更准,都有一些相应的工作。

第二个核心功能,就是优化调度,为你未来一天能量计划进行分布,我要告诉你明天怎么样去制定你的功率计划,包括你电的功率计划、热的功率计划以及冷的功率计划等等,怎么样制定这样的计划,才能最好满足比如运行效率最大化,满足我可再生能源消纳的目标,这是要依靠一个从日前、日日、实时优化、储能协同。不简简单单是电的储能包括储热储冷以及各种能量之间的相互转换,什么时间做什么转换是合理的,什么时间做什么转换是划算。

第三个功能,和安全相关的功能,供能的安全总是第一个核心要解决的任务,当你把多能耦合在一起,安全性要认真考虑。台湾发生一次大停电,事故的诱因是什么?天然气网络里面开关错误的动作或者失效,最后蔓延到电网,这是一个典型的故障或者是不安全的因素在不同的能源网络耦合相互造成的问题,这些问题你怎么样去分析它的耦合机理,通过类似于电网校验发现最薄弱的环节在什么地方,在基础上进行风险评估和校正,这是安全层面的问题。

最后一个功能环节,虚拟电厂。你每一个园区内部都有很多可调节的资源,内部装有各种类型的储能,用户那一层还可以需求响应互动,这样一些资源,从外理看过去,当我的电网需要灵活性的时候,你整个园区对外表现出一种灵活性,而这种灵活性是可以卖钱,电力市场中你负责整个园区作为一个整体的类似于虚拟的电厂,参与到上级,比如说实时电力市场中的一些辅助服务的竞价或者是参与到调峰或者调频,获得更大的盈利。这样一个工作怎么样有效或者更好去利用你现有的资源。

四个核心功能模块,构成了一个多能的综合的能量管理系统希望做的事情。

典型应用:

综合能源系统虚拟仿真模型,实现了不同能量形式的数字化的标签,你可以从标签中看到,每一栋楼,每一个地方用暖用热用气是什么样,代表不同能流的分布,看到不同设备运行状态。通过这样一些系统,我们可以实现,类似于这样一个分布式能源站,这都是我们从实际现场中获取的一些数据,包括它里面会涉及到的有储热、储冷等等不同应用的操作,对于它的优化调度和运行,我们通过优化,实现效益的最大化。

还有一些安全的控制。看到所有考虑到的因素。大家看到亮红灯的地方,意味着这个地方出现安全的隐患,园区和内部交互的网络越线,意味着变压器不够,意味着电网公司签的合同,我的值超值我要赔钱,我可以通过本地控制把越线消除,通过多能互补实现。本地的电制冷机,原来制冷这样一些手段转成用CHP热,这个过程中你做了两件事情。

第一,你把电下降了,第二,你提高这个地方用冷服务或者提高这个地方用热负荷,本地的CHP要发出更多的热,发出更多的热也就可以带出更多的电,本地的电可以更多本地平衡,减少外面的获取,通过多能协调可以减少安全越线的过程。

这样一套系统主要应用场景,比如像今天这样的场景给大家做展示或者面向一个更大的大场面,国家领导人去你单位或者园区参观,你给他看一个实际的系统,他并不会非常感兴趣,你可以通过很直观的系统给他最直接的展示。

生产使用的系统要更朴素一点,面向所有的真正的运行人员,运行人员就坐在园区控制室里面去控制整个的综合的能量网络它的一些运行控制的过程。这里面会涉及到电、热、冷、气不同的能流,涉及不同的设备,颜色不同表征不同的过程,你们从这里边可以直接看到,所有冷热电气所有的状态,也可以在这里边做各种不同的操作。在热网里边我们可以操作阀门,操作遥控阀门的开关,调节阀门的开度调节完,一种真实的遥控,改变电网中的状态,另外一种在预想态,我在研究态,研究阀门的开度从50%到80%,整个能量需求发生什么样的变化,这里边做预想的研究,这个东西也可以将来用于运行人员,新上岗的运行人员进行各种各样的培训,了解这个能量网络将来怎么运行。

大家也可以到所有系统里的元件,都采用图、模、库一体化建模,全球最先提出来的技术,现在已经被所有的国内外的ENS厂家采纳,它的核心思想,你只要把这个图,拖到网络上,然后输入它的参数,把他们连在一起,网络数据库的参数,所有图拓扑关系同步建立起来,通过这样的技术,有效避免了以前我们去图要单独画图,要单独建模复杂的操作,这样很好缓解这样一个人员的应用的难度。

第三,面向你的管理层,管理人员不关心里面运行,我关心收益,我们有一个BS在云端发布的系统,主要完成的功能,对昨天整个运行情况给出报表以及给出各种直观的一些图示的统计,根据这样的信息,昨天我的客单消纳是多少,运行收益是多少,昨天整个能效是多少。通过互联网+的技术进行访问。这样的技术希望支持云端的管理。将来我们一个园区可以有自己的拓扑系统,我的一个上级单位,比如说我是一个公司,本身拥有几十家的园区,我们可以通过一个系统把所有园区的数据同步到上级系统中,统一就可以看到所有园区运行状况,这样的一些信息,我们可以通过先进的基于分布式数据库进行整体的基于云端的展现。这是我们现在核心的功能。

目前,这个系统也在国内一些典型示范项目应用,这是一个典型的高新园区的应用,是工业园区,它的一些参数是这个样子。

这是在广东东莞的典型工业园,它的参数以及它的不同的需求。(因无法展现现场的ppt,请谅解)

这是在广东广州,目前和广州供电局有国家重点研发计划的项目,有一个工业园,一方面实现能量管理,同时也要实现需求侧的响应以及各种分布式的控制。

还有,刚才也提到了东北,东北可以做很多的事情,比如像吉林,吉林是国内弃风最严重的地方,主要跟供热造成,供热的管网天然是储能的装置,自身储能的能力去增加风电的消纳实现清洁供暖,这是我们在吉林目前正在合作开发的工作。

最后总结一下我们的工作,我们叫做IBMS。

这个I是综合能量系统,不再简简单单电,是电热气综合在一起的网络系统。

第二个I,是创新,我们要利用电冷热气,自身长度的不同,实现协同互补,取得效益。

第三个I,是智慧的系统,取代掉我们的人工的决策,使得整个的决策是可以基于更新近的计算机的技术完成。最后一个I是跨界的系统,具备冷热电气不同学科能源知识,开发这样一个系统,我们也需要和不同领域、不同网络、不同能源领域人才进行打交道,进行相应的工作,现在我们博士生很多人都在学习实际上都是原来其它系其它这样一些学科的课程,做的事情实现跨界的一种交叉的创新。我们说我们的I有四层不同的含义。

最后,是我们的具体信息,我们在国内做电网能源管理系统最早的团队,综合能量管理系统领域进化,我们也希望在这个领域,一方面能够有更多的合作,产品的应用,另一方面也欢迎有志于从事这方面的专业人才加盟我们团队,共同去创造一个更好的能源互联网的未来。

既然是广告,就不应该占大家太长的时间,我的报告就到这儿,谢谢大家!

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