一种基于两级能量管理的智能社区低碳能源管理系统

技术领域

本发明涉及一种能源管理系统，具体涉及一种基于两级能量管理的智能社区 低碳能源管理系统。

背景技术

能源是经济社会发展的重要物质基础和战略资源，气候变化和能源问题对世 界各国提出了低碳发展的迫切要求。我国是能源消耗大国，随着国内经济的发展， 对能源的需求大量增加。国家电网公司通过建设中国特色的坚强智能电网，大力 发展低碳经济和低碳能源。智能社区是随智能电网发展而出现的一个概念，它是 指综合运用现代信息、通信、计算机、高级量测、自动控制等先进技术，提供多 样化的优质用电服务需求，满足电动汽车、分布式电源和储能装置等新能源的接 入与推广应用的现代工业或居住示范区。智能社区由于汇集了智能电网的各种技 术，成为智能配用电建设成果集中体现的集大成者。为实现对社区能源(水、电、 气)的实时监控和综合优化管理，创新能源从生产到使用的全流程化科学管理， 提高能源利用效率，需要建立智能社区低碳能源管理系统。

目前已公布的智能电网相关的能源管理系统主要有微电网能量管理和居民 用户智能能量管理系统，能量管理系统可以对整个微电网内设备运行状态进行监 视，还可以根据当前微电网系统运行情况与外界应用请求制定相应的优化控制策 略，针对分布式电源出力的特点，采用合理的能量管理优化技术使分布式电源得 到最大利用，充分发挥微电网低碳、经济的优势。居民用户智能能量管理系统通 过在每户居民家中安装智能能量管理控制器和智能电表，实现电力负荷的削峰填 谷，提高供电质量和供电可靠性。而智能社区低碳能源管理系统方面的研究成果 还鲜有公布。

因此提供一种智能社区低碳能源管理系统显得十分重要。

发明内容

发明目的：为了满足现有技术的需要，本发明提供一种基于两级能量管理的 智能社区低碳能源管理系统，能够实现智能社区能源的综合管理，实现智能社区 的节能减排。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于两级能量管理的智能社区低碳能源管理系统，其特征在于，通过社 区和楼宇两级能量管理对整个智能社区进行综合能量管理，所述智能社区低碳能 源管理系统包括终端设备层、监控层、楼宇能量管理层和社区能量管理层；所述 社区能量管理层具体是指社区综合能量管理系统；

社区综合能源管理系统负责综合调度社区内全部能源资源，对外接收上级电 网下发的控制指令，包括：“实时电价信息”和“社区电能调度指令”，对内接收下 级楼宇EMS上传的“电源和负荷可调度容量”信息；

楼宇综合能源管理系统则对楼宇整体进行用能优化，给出第二天的日前用能 计划；在实时运行过程中，由设备用能优化策略对终端设备的用能进行优化，实 现用能的削减和迁移；在此基础上，系统预测用户下一阶段的冷热电负荷，并综 合考虑优化后的负荷、楼宇微电网系统、分时计价的市电、社区级能源管理系统 下发的能源调度指令等因素制定每15钟一次的实时用能控制策略，实现楼宇级 的能源优化管理；

优选的，所述智能社区低碳能源管理系统通过社区综合能量管理系统实现对 外接口；

优选的，所述智能社区低碳能源管理系统与外部系统的信息交互采用光纤通 道，在外部系统和所述社区综合能量管理系统侧均配置光电转换装置；

优选的，所述智能社区低碳能源管理系统通过社区和楼宇两级能量管理实现 整个智能社区的综合能量管理；

优选的，所述楼宇能量管理层包括社区公共设施(虚拟智能楼宇)能量管理 系统及多个智能楼宇综合能量管理系统，完成楼宇内设备及社区公共设施的用能 数据的分析及应用，从整个楼宇的角度实现楼宇的能量优化功能；其中社区公共 设施在楼宇能量管理层中被虚拟成为虚拟智能楼宇，与智能楼宇的管理模式相 同。

优选的，社区中的公共设施资源对应的能量管理由社区公共设施(虚拟智能 楼宇)能量管理系统完成；

优选的，所述监控层包括微网系统、电能质量监测和治理系统、楼宇中控系 统、智能家居系统、社区储能监控系统、社区电动汽车监控系统及社区照明控制 系统，主要完成对采集数据的汇集、运行状态监视和控制，并响应上层能量管理 系统的控制策略，完成对设备的控制；

优选的，所述终端设备层包括分布式电源并网终端、负荷终端、电能质量监 测终端、电能质量治理终端、社区电动汽车充放电桩、社区储能设备、空调监控 终端、电梯监控终端等，负责对各专业子系统现场运行数据的采集，并上传给上 层的监控系统。

有益效果：(1)本发明提供的智能社区低碳能源管理系统通过社区和楼宇两 级能量管理实现整个智能社区的综合能量管理，在社区综合能量管理系统主要部 署了楼宇能源的协调优化功能以及同配网自动化系统等的接口功能，楼宇综合能 量管理系统主要部署针对楼宇内部的能源和负荷调控功能。通过社区能量综合管 理系统的统一调度，实现两层能量管理系统之间的协调；(2)利用虚拟智能楼宇 能量管理系统实现社区公共设施资源的能量管理，“虚拟智能楼宇”概念的统一了 社区公共设施资源和智能楼宇资源的的管理，使得系统层次更加分明；(3)本发 明提供的智能社区低碳能源管理系统具备灵活的可扩展性和伸缩性，并且在社区 综合能量管理系统的协调调度下，成为一个有机的整体。

附图说明

图1为智能社区低碳能源管理系统结构图。

图2为智能社区低碳能源管理系统和外部系统的接口图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为智能社区低碳能源管理系统结构图。智能社区低碳能源管理系 统，由终端设备层、监控层、楼宇能量管理层和社区能量管理层构成；通过社区 和楼宇两级能量管理实现整个智能社区的综合能量管理，楼宇能量管理层中的楼 宇综合能源管理系统，实现每楼水、电、气等能源的综合优化管理，集成了微网 能量管理子系统、电能质量子系统、楼宇中控子系统和智能家居子系统等能量管 理子系统；社区公共设施(虚拟智能楼宇)能量管理系统实现对社区公共设施等 资源的优化管理，集成了社区储能管理子系统、社区电动汽车充放电管理子系统 及社区公共照明管理子系统等能量管理子系统。社区能量管理层也称为社区综合 能源管理系统，实现社区能源管理范围内各大楼能源的优化配置，实现对社区路 灯、社区储能以及社区公共充放电设施等公共资源的能源管理，集成了每栋大楼 的楼宇综合能源管理系统及社区公共设施(虚拟智能楼宇)能量管理系统。

社区综合能源管理系统负责综合调度社区内全部能源资源，对外接收上级电 网下发的控制指令，包括：“实时电价信息”和“社区电能调度指令”，对内接收下 级楼宇EMS上传的“电源和负荷可调度容量”信息。系统综合上级电网和业主要 求，自动选择工作模式，给出社区最优的能量运作方式，同时给用户提供详尽的 高级用能分析结果，指导社区用户高效合理用能，最大化消纳新能源。其主要功 能模块包括：低碳化评估、社区调度容量分析、社区电网拓扑重构、成本最低运 行模式、社区低碳运行模式、电网支撑运行模式、社区紧急用能控制、社区高级 用能分析。

楼宇综合能源管理系统则对楼宇整体进行用能优化，给出第二天的日前用能 计划；在实时运行过程中，由设备用能优化策略对终端设备的用能进行优化，实 现用能的削减和迁移；在此基础上，系统预测用户下一阶段的冷热电负荷，并综 合考虑优化后的负荷、楼宇微电网系统、分时计价的市电、社区级能源管理系统 下发的能源调度指令等因素制定每15钟一次的实时用能控制策略，实现楼宇级 的能源优化管理。需要说明的是，社区中的公共设施资源包括社区储能、社区新 能源、社区电动汽车充电设施、社区照明等，其对应的能量管理由一套楼宇能量 管理系统来完成。对于上层社区级能量管理系统而言，这种“虚拟楼宇”的抽象屏 蔽了社区资源和楼宇资源的区别，使得系统层次更加分明。楼宇综合能源管理系 统安装于楼宇中，其主要功能模块包括：终端设备节能、电力负荷迁移、综合负 荷预测、发电功率预测、楼宇数据采集、楼宇信息建模、日前用电计划、实时优 化控制、紧急用能控制、设备状态分析、高级用能分析。

监控层包括微网系统、电能质量监测和治理系统、楼宇中控系统、智能家居 系统、社区储能监控系统、社区电动汽车监控系统及社区照明控制系统，主要完 成对采集数据的汇集、运行状态监视和控制，并响应上层能量管理系统的控制策 略，完成对设备的控制。

终端设备层包括分布式电源并网终端、负荷终端、电能质量监测终端、电能 质量治理终端、社区电动汽车充放电桩、社区储能设备、空调监控终端、电梯监 控终端等，负责对各专业子系统现场运行数据的采集，并上传给上层的监控系统。

如图2所示为智能社区低碳能源管理系统和外部系统的接口图。智能社区低 碳能源管理系统通过社区综合能量管理系统实现和外部配电自动化系统、95598 客服系统、自来水抄表系统、燃气抄表系统的接口，与外部系统的信息交互采用 光纤通道。在外部系统和社区综合能量管理系统侧均配置光电转换装置，实现数 据的远距离传输。

智能社区低碳能源管理系统预留了与社区储能、电动汽车、路灯等公共资源 系统的接口，采用以太网接口、IEC101/104网络通讯协议，进行系统间的数据 交换，智能社区低碳能源管理系统可以获取以下信息：(1)社区公共资源的运行 工况信息；(2)社区公共资源的准实时及历史时间段的供能、用能信息。同时， 智能社区低碳能源管理系统可以向公共资源管理系统下发调控指令，以促成社区 低碳、节能等目标的达成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些 改进和润饰也应视为本发明的保护范围。