多能源介質耦合控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明專利涉及一種能源技術領域，特別涉及一種含多種能源介質的分布能源系統耦合裝置及其分布控制技術。
【背景技術】
[0002]目前許多能源基礎設施都是在二十世紀后半期投入使用的，它們對滿足未來的能源需求面臨嚴峻挑戰，傳輸系統擁擠，很多設施都接近報廢，能源的需求不斷增長，化石能源資源有限，電力行業需要重組以及面臨可持續和環境友好能源問題。工業，商業和住宅消費者的不同基礎設施需要提供各種形式能量的服務，在工業領域，煤炭、石油產品和電力、天然氣、和區域供暖/制冷等多種能源介質廣泛使用，目前，不同的基礎設施基本上是獨立操作，通過對其合并可帶來大量好處，對不同基礎設施合并意味著通過對它們耦合從而不同設施的能源可以彼此交換。
[0003]目前，對不同能源介質系統的經濟和物理性能已較好的了解，對分布能源技術本身研究的較多，如熱電聯產技術等，但還沒有廣泛深入研究其全局特征，因此很有必要開發一種多能源介質耦合控制系統，利用能源樞紐，實現多能源介質耦合，滿足成本、能效、排放、可行性、安全和其它參數優化的目標。
【發明內容】
[0004]針對上述存在的問題，本發明專利的主要目的在于提供一種含有多種能源介質的分布式能源系統的耦合裝置，利用多代理分布控制技術，滿足載荷不同用能需求，提高能源利用效率，降低成本，提高可靠性和降低排放等其它指標要求。
[0005]本發明專利是通過下屬技術方案來解決上述技術問題的:一種多能源介質耦合控制系統，其用于向能源消耗設備提供滿足需求的電、熱等多種能源介質，其包括一個或多個能源樞紐的多能源介質稱合裝置，采用基于Mult1-Agent的分布控制。能源樞紐內部含有變壓器、微型汽輪機、燃氣爐等能源轉換、分配和存儲設備，能源樞紐輸入端包含電、天然氣等多種介質，輸出滿足能耗設備的電和熱等。
[0006]在本發明專利的具體實施例子中，所述能源樞紐內含有變壓器、微型汽輪機、燃氣爐等能源轉換、分配和存儲設備。
[0007]在本發明專利的具體實施例子中，通過對能源樞紐擴展，該多能源介質耦合控制系統包括多個相互聯系的能源樞紐，每個能源樞紐對不同的區域進行供能，形成一個分布式功能源結構。
[0008]在本發明專利的具體實施例子中，該多能源介質耦合控制系統采用基于MAS(Mult1-Agent System)多代理系統的分布式控制方法,其中每個能源樞紐是由其各自的Agent來控制。
[0009]本發明專利的積極進步效果在于:該多能源介質耦合控制系統將各種能源供給方式優化組合，從而能夠在保證對用能設備的正常供能的前提下將對有限資源的消耗降至最低，并可提高其魯棒性。能源樞紐輸入輸出間組件的冗余度很高，電力負荷的能源消耗可以直接全部來自電網或者部分來自天然氣，因此，這種配置可以帶來兩方面好處，一是從負載角度能源供給的可靠性增加，因為不再完全依賴于單一的能源網絡，二是實現能源供應的優化，輸入端的能源介質可以根據成本、排放、可行性和其它標準進行優化調度。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明專利的該多能源介質耦合控制系統中單個能源樞紐的結構示意圖。
[0011]圖2為含三個能源樞紐的多能源介質耦合裝置示意圖。
[0012]圖3位采用基于MAS (Mult1-Agent System)多代理系統的多能源介質稱合裝置分布式控制示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖給出本發明專利較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
[0014]本發明專利的該多能源介質耦合控制系統機可以家用，也可以商業和工業企業用，其用于向使用多種能源介質的各種用能設備供能。參考圖1，圖中僅示意性地繪出了其中一個能源樞紐結構示意圖。該能源樞紐裝置包括能源樞紐10，變壓器11，微型汽輪機12，燃燒爐13，熱交換器14，能源介質電15，天然氣16，熱17，電18，熱19。
[0015]該多能源介質耦合控制系統，實現將一種能源介質轉換為另一種能源介質，也可實現多能源介質多能源輸出。利用能源樞紐，將天然氣和電能能源網絡建立耦合關系，相互制約，將獨立的變壓器、微型汽輪機、燃氣爐等能源設備建立聯系，該多能源介質耦合控制系統包括多個相互聯系的能源樞紐，每個能源樞紐對不同的區域進行供能，形成一個分布式功能源結構。
[0016]該多能源介質耦合控制系統以包括三個能源樞紐為例，參考圖2，202、205、209分別為向三個不同區域供能的彼此相連的能源樞紐，每個能源樞紐消耗電和天然氣，為電和熱載荷提供能源，每個能源樞紐內包括能源轉換設備，從而滿足輸出端載荷的能源需求。第一個能源樞紐205與本地生產的電能208相連，包括燃燒爐206，變壓器207，第二個能源樞紐202，包括燃燒爐201，變壓器203，微型汽輪機204，第三個能源樞紐209，包括變壓器210，微型汽輪機211，包括天然氣212，在其天然氣主管道上裝有C32壓縮機213和C31壓縮機214，從而使天然氣從大的天然氣網絡流向周圍管道。由圖2可知，有多種供能方式可以滿足電和熱的載荷需求，這種冗余增加供給的可靠性，同時使用成本、可用性、排放等作為標準進行能源輸入的優化提供了可能性。
[0017]包含該多能源介質耦合控制系統的能源系統包括幾個相互關聯的能源樞紐，參考圖3，該系統采用基于MAS(Mult1-Agent System)多代理系統的分布式控制方法，31為該多能源介質耦合控制系統的服務器，整個大的能源網絡系統劃分為三個控制區域，分別為34、35、36，其中每個區域(包括能源樞紐和相應的網絡節點)由其各自的Agent來控制，Agent32控制區域34, Agent 37控制區域36, Agent 33控制區域35。MAS中的各個Agent能根據環境改變修改自己的行為，并通過網絡與其它Agent進行通信、協同完成，Agent也可以獨立控制自身行為。Agent利用已有知識庫并主動獲取外界環境信息進行不斷學習，從而具備一定推理和規劃能力，可從環境中實時獲取所需信息，并根據環境變化給出相應決。
[0018]本發明專利的分布控制可以在現有硬件條件下結合現有的軟件編程手段加以實現，故在此對其實現方法不做贅述。
[0019]綜上所述，本發明專利多能源介質耦合控制系統可將各種能源供給方式優化組合，利用其各自特點，對各種能源加以合理利用，從而在保證對用能設備的正常供電的前提下對有限資源的消耗降至最低，還可以滿足成本、排放和可靠性等其它目標。
[0020]雖然以上描述了本發明專利的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本發明的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本發明專利的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出變更或修改，但這些變更和修改均落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種多能源介質耦合控制系統，其用于向能源消耗設備提供滿足需求的電、熱等多種能源介質，其包括一個或多個能源樞紐的多能源介質耦合裝置，采用基于Mult1-Agent的分布控制。
2.能源樞紐內部含有變壓器、微型汽輪機、燃氣爐等能源轉換、分配和存儲設備，能源樞紐輸入端包含電、天然氣等多種介質，輸出滿足能耗設備的電和熱等。
3.如權利要求1所述的多能源介質耦合控制系統，其特征在于，電、天然氣等多種介質從能源樞紐的輸入端輸入，經過能源樞紐的能源轉換、傳輸和存儲，輸出電和熱等，滿足用戶不同載荷需求。
4.如權利要求1所述的多能源介質耦合控制系統，其特征在于，能源樞紐內部含有變壓器、微型汽輪機、燃氣爐等一個或多個能源轉換、分配和存儲設備，實現將一種能源介質轉換為另一種能源介質，也可實現多能源介質多能源輸出。
5.如權利要求1所述的多能源介質耦合控制系統，其特征在于，利用能源樞紐，將天然氣和電能能源網絡建立耦合關系，相互制約，將獨立的變壓器、微型汽輪機、燃氣爐等能源轉換、分配和存儲設備建立聯系，如電可以通過變壓器直接獲取，也可以利用天然氣通過微型汽輪機轉換得到，加熱機可以通過燃燒爐獲得也可以通過熱交換機獲得。
6.如權利要求1和4所述的多能源介質耦合控制系統，其特征在于，該多能源介質耦合控制系統包括多個相互聯系的能源樞紐，每個能源樞紐對不同的區域進行供能，形成一個分布式功能源結構。
7.如權利要求1和5所述的多能源介質耦合控制系統，其特征在于，包含該多能源介質耦合控制系統的能源系統包括幾個相互關聯的能源樞紐，該系統采用基于MAS(Mult1-Agent System)多代理系統的分布式控制方法,其中每個能源樞紐由其各自Agent來控制。
8.MAS中的各個Agent能根據環境改變修改自己的行為，并通過網絡與其它Agent進行通信、協同完成，Agent也可以獨立控制自身行為。
9.Agent利用已有知識庫并主動獲取外界環境信息進行不斷學習，從而具備一定推理和規劃能力，可從環境中實時獲取所需信息，并根據環境變化給出相應決策。
10.如權利要求1和5所述的多能源介質耦合控制系統，其特征在于，能源樞紐輸入輸出間組件的冗余度很高，電力負荷的能源消耗可以直接全部來自電網或者部分來自天然氣，因此，這種配置可以帶來兩方面好處，一是從負載角度能源供給的可靠性增加，因為不再完全依賴于單一的能源網絡，二是實現能源供應的優化，輸入端的能源介質可以根據成本、排放、可行性和其它標準進行優化調度。
【專利摘要】本發明公開了一種多能源介質耦合控制系統，其用于向能源消耗設備提供滿足需求的電、熱等多種能源介質，其包括一個或多個能源樞紐多能源介質耦合控制系統，采用基于Multi-Agent的分布控制。能源樞紐內部含有變壓器、微型汽輪機、燃氣爐等能源轉換、分配和存儲設備，能源樞紐輸入端包含電、天然氣等多種介質，輸出滿足能耗設備的電和熱等，該多能源介質耦合控制系統將各種能源供給方式優化組合，從而能夠在保證對用能設備的正常供能的前提下將對有限資源的消耗降至最低，并可提高其魯棒性。
【IPC分類】G05B19-418
【公開號】CN104570995
【申請號】CN201410445805
【發明人】田相克, 馬保聰
【申請人】臨沂大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年9月4日