CN207150172U - 一种新型能源互联网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型能源互联网系统，由传统型能源局域网、清洁型能源局域网及混合型能源局域网通过能源路由器互联而成。所述的能源路由器包括固态变压器、智能故障隔离系统、智能能量管理系统及智能配电系统。此新型能源互联网系统可实现不可再生能源与分布式可再生能源的协同规划；实现分布式可再生能源大规模高效开发利用以及分布式储能、分布式负荷的即插即用；实现一、二次能源转换，实现多能(风光水等)协调互补，冷热电联供；实现能量、信息的双向流动及其对等交换和共享；实现电网的智能管理，资源的高效利用，以及提高电网的可靠性、安全性及经济性。

Description

一种新型能源互联网系统

技术领域

本实用新型属于能源互联网领域，尤其是一种新型能源互联网系统。

背景技术

经济的快速发展，加速了人类对资源、能源的开发和消耗。不可再生能源，如煤、石油、天然气、核能等，其储量有限且日益减少，能源危机日趋严重。同时，不可再生能源在生产、运输及消耗的过程中，会对大气、水体、土壤等生态环境造成污染和破坏，引发生态危机。雾霾盛行的“罪魁祸首”可归于不可再生能源的大量生产和消耗。

能源危机、生态危机警醒人类要减少对在相当长一段时间内仍处于主导地位的不可再生能源的生产、消纳，同时要加大力度、加快速度的大规模开发和利用分布式可再生能源，以缓解能源和生态压力。然分布式可再生能源的大规模开发和利用需要配套的能源结构体系予以支撑，尤其需要电力系统的支撑保障，因而迫切需要对现有电力网络进行升级改造，对能源结构体系进行优化调整，以期解决能源和生态危机。

目前，微网技术、智能电网技术以及特高压技术只能实现小规模的分布式可再生能源的接入/退出，能源结构体系仍以不可再生能源为主导，仍难以实现全面化、大规模化、高效化、“即插即用”化的开发和利用分布式可再生能源，难以降低不可再生能源的主导率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种由多类型(多个)能源局域网通过能源路由器互联而成的新型能源互联网系统。此新型能源互联网系统：1)不仅能够实现大规模分布式可再生能源的接入/退出，还能够实现在相当长一段时间内仍处于主导地位的不可再生能源的生产/消纳，但其主导率势必减弱；2)实现一、二次能源转换，实现多能(风光水等)协调互补，冷热电联供；3)多类型(多个)能源局域网通过能源路由器互联/解离时，更加动态，更加灵活，更加安全稳定。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

针对以上难点，本实用新型设计了由多类型(多个)能源局域网互联而成的新型能源互联网系统。其目的是为实现分布式可再生能源的大规模开发和高效利用，是为减弱在相当长一段时间内仍处于主导地位的不可再生能源的主导率，是为实现一、二次能源转换，是为实现多能(风光水等)协调互补和冷热电联供；是为实现能量流、信息流在一次能源网络、电力网络、交通网络三者间的双向流动及信息流全网覆盖的多系统协同耦合的新型能源互联网系统。

本实用新型提出的新型能源互联网系统是建立在微网技术、智能电网技术、分布式可再生能源技术、分布式储能技术、电力电子技术、信息安全及通信技术和特高压技术等基础上的新型能源互联网系统。此新型能源互联网系统可实现不可再生能源与分布式可再生能源的协同规划；实现分布式可再生能源大规模高效开发利用以及分布式储能、分布式负荷的即插即用；实现一、二次能源转换，实现多能(风光水等)协调互补，冷热电联供；实现能量、信息的双向流动及其对等交换和共享；实现电网的智能管理，资源的高效利用，以及提高电网的可靠性、安全性及经济性。

本实用新型能源互联网系统采用如下技术方案：

新型能源互联网系统是由多类型(多个)能源局域网互联而成。能源局域网通过能源路由器互联/解离形成能源互联网的组网运行模式/孤岛运行模式，实现能源互联网的多模式下安全、可靠、稳定、经济运行。

所述能源局域网包括传统型能源局域网、清洁型能源局域网及混合型能源局域网等3种类型。

所述能源局域网一般涵盖一次能源网络、电力网络、交通网络及信息网络等4个复杂网络的部分或全部元素。其中，一次能源网络、电力网络及交通网络三者之间不仅能够进行能量的双向流动，还可在信息网络(局域网)的支撑下实现信息流的双向传输，以及信息流的全网覆盖。

所述一次能源网络涵盖不可再生能源网络和分布式可再生能源网络。

所述电力网络涵盖传统电力系统、微网、智能电网及特高压电网。

所述交通网络涵盖传统交通系统和电气化交通系统。

所述信息网络则由多个信息局域网互联而成。

所述能源路由器、包括固态变压器、智能故障隔离系统、智能能量管理系统及智能配电系统。固态变压器用于实现分布式设备的即插即用、能量转换等功能；智能故障隔离系统用于实现故障的精确诊断及快速隔离；智能能量管理系统用于实现全网能源的生产/消费预测、能源的最优调度及管理；智能配电系统用于实现电网与用户间配电的安全经济、动态稳定。

更具体的说：

所述的清洁型能源局域网包括：信息局域网及分别与信息局域网信息连接的电气化交通系统、分布式可再生能源网络及微网/智能电网/特高压电网；微网/智能电网/特高压电网分别与电气化交通系统、风光水互补系统、分布式可再生能源能量连接，微网/智能电网/特高压电网分别连接智能配电网、热电联产网络，智能配电网及热电联产网络分别连接居民用户、工商业用户、政府机关用户及分布式负荷；电气化交通系统分别与电动汽车、共享汽车、电气化铁路、充电桩、风光水互补系统既能量连接又信息连接；分布式可再生能源网络能量连接一二次能源转换系统、电动汽车、微网/智能电网/特高压电网，一二次能源转换系统分别连接电制气及电制氢，电制气连接储气装置，电制氢连接分布式可再生能源。

所述的混合型能源局域网包括信息局域网及分别与信息局域网信息连接的交通系统、电力网络及一次能源网络；交通系统分别与传统交通工具、加油站及新兴的电动汽车、共享汽车、电气化铁路、充电桩、风光水互补系统既能量连接又信息连接；电力网络分别连接传统发电机组及分布式可再生能源，传统发电机组依次连接传统输电网络、传统配电网络及用户；分布式可再生能源依次连接微网/智能电网/特高压电网、智能配电网，智能配电网分别连接用户及分布式负荷；一次能源网络分别连接分布式可再生能源及不可再生能源，分布式可再生能源连接一二次能源转换系统，一二次能源转换系统分别连接电制气及电制氢，电制气连接储气装置，电制氢连接分布式可再生能源；不可再生能源分别连接传统交通工具、传统发电机组及热电联产网络，热电联产网络分别连接传统发电机组及微网/智能电网/特高压电网。

所述的传统型能源局域网包括信息局域网及分别与信息局域网信息连接的传统交通系统、传统电力系统及不可再生能源网络，不可再生能源网络信息连接不可再生能源，传统电力系统信息连接传统发电机组；不可再生能源分别与传统发电机组、加油站、传统交通工具连接；传统发电机组分别连接传统输电网络、热电联产网络，传统输电网络连接传统配电网络，传统配电网络及热电联产网络分别连接各个用户；传统交通系统分别与传统交通工具及加油站信息连接。

首先，本实用新型能源互联网系统是由多类型(多个)能源局域网组成。能源局域网通过能源路由器互联/解离构成能源互联网的组网运行模式/孤岛运行模式，提高能源互联网运行的可靠性、安全性、稳定性。其次，本实用新型能源互联网系统全面系统的考虑了一次能源网络、电力网络、交通网络及信息网络等4个复杂网络间的相辅相成、协同耦合作用，实现了从一次能源供给、二次能源生产及传输、二次能源利用及二次能源的智能管理等过程的“一条龙”式系统化设计，具有全局性、前瞻性的特色。再次，一次能源网络包括不可再生能源网络和分布式可再生能源网络。不可再生能源网络和分布式可再生能源网络之间存在部分关联。分布式可再生能源网络可实现分布式可再生能源的大规模的高效开发利用，同时借助能源路由器与电力网络，尤其是与微网、智能电网和特高压电网的有机融合，实现了分布式可再生能源的大规模并网，实现了“能量从远方来，来的是清洁能源”的愿景。同时，分布式可再生能源网络中的一、二次能源转换系统，为电能的大容量存储提供了创新性的解决方法。此外，多能(风光水等)协调互补系统和冷热电联供系统实现能源的综合、高效利用；最后，信息网络(局域网)在新型能源互联网系统的起到支撑统领作用，保障信息在全网的可靠双向流通。信息网络依靠信息在一次能源网络、电力网络及交通网络三者之间的双向流动来实现对其协同控制，实现能源在全网间生产、传输、配置及利用的高效化。

本实用新型能源互联网系统设计利用微网技术、智能电网技术、分布式可再生能源技术、分布式储能技术、电力电子技术、信息安全及通信技术、特高压技术及多系统协同规划技术，实现能量流与信息流的高效、安全、双向传输，实现一次能源网络、电力网络、交通网络及信息网络等4个网络的相互融合、协同作用。

分布式可再生能源网络涵盖分布式可再生能源、分布式储能装置、分布式负荷及一、二次能源转换系统等构成。下面对分布式能源网络的主要组成进行详细介绍：

1)分布式可再生能源主要包括风能、太阳能、水力及生物质能等多种形式。分布式可再生能源发电的典型代表为风力发电和光伏发电。风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术，其输出功率由风能决定。光伏发电技术是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转换为电能，具有无噪声、无污染、不受地域限制、不消耗燃料、运行成本低、建设周期短、规模设计自由度大、可就地使用、不需长距离输送、方便与建筑物相结合等优点。十三五规划中进一步要求提高风电、光伏并网比例，减小弃风、弃光率。

分布式可再生能源，在一定程度上缓解了依靠化石能源所导致的能源危机，以及化石能源燃烧所引起的环境危机，促进了人类社会的可持续发展。但分布式可再生能源必须依托能源互联网才能实现大规模的高效利用。

2)分布式储能装置包括铅蓄电池、超导储能、飞轮储能、超级电容储能等，这些储能装置都可在能源互联网中得到应用。分布式储能装置的主要作用为：改善电能质量，维持系统稳定；在分布式发电装置不能正常工作时向用户提供电力；提高分布式发电单元拥有者的经济效益。

3)分布式负荷主要包括居民用电、工业用电、电动汽车等负荷。本实用新型能源互联网系统设计特别考虑一种比较特殊的用电设备—电动汽车。电动汽车不仅是分布式负荷，还可以是分布式储能装置。电动汽车的使用及普及是实现电能替代、清洁替代的重要举措。电动汽车具有以下作用：(1)合理的电动汽车充放电管理可起到填谷和削峰作用，即通过拉平负荷曲线，可以少开机组以节约发电成本和推迟对承担高峰负荷的发电机组的投资；(2)有效利用电动汽车的车载电池，可构成一个超大规模的分布式储能网络，有效实现支持可再生能源接入、削峰填谷，为电力系统提供调频和旋转备用等功能；(3)在特殊情况下作为重要用户的备用负荷，在紧急情况下短时间给关键负荷供电；(4)大量电动汽车合理的充放电管理与间歇性电源的协调互补作用，可以增强电力系统接纳间歇性电源的能力，进而提高系统运行的经济性。

4)一、二次能源转换系统包括电制氢系统和电转气系统。电制氢系统由分布式可再生能源(风能、太阳能)发电模块、逆变器、燃料电池、功率分配器以及制氢储氢单元组成。分布式可再生能源发电模块、逆变器及功率分配器是一次和二次能源转换系统中的基本设备，制氢、储氢单元以及燃料电池是本系统相应的配套设备。燃料电池的作用是将储存在氢气和氧气中的化学能通过电极反应快速转化为电能。光伏/风电制氢—燃料电池储能发电的系统运行模式为：光伏发电系统/风力发电系统工作时，以制氢储能代替当前常用的蓄电池储能部分。在日照状况较好和风力稳定的情形下，通过电解水制造出氢气，并储存电解过程中得到的多余电能；在日照状况不好、风电波动较大或者风速达不到风机启动速度的情形下，光伏发电系统/风电系统不能正常工作，此时将储存的氢气通过燃料电池转换成电能，可以继续供电给负载，实现了一次能源和二次能源的转换，从而保证了系统供电的连续性。

电转气系统就是将水电解后产生氢气与氧气，再将氢气与二氧化碳混合产生甲烷，并将甲烷直接注入天然气网络中进行运输和储存。如果能将电转气设施与可再生能源发电机组联合运行，就可以将多余的电能转化为天然气存储起来，从而解决了电能储存困难的问题。

但受分布式可再生能源自身间歇性、随机性特点及技术发展的影响，不可再生能源(煤、石油、天然气、核能)在相当长一段时间内仍将处于主导地位。同时，部分燃气发电和火电机组仍承担着重要的调峰调频任务。

2、电力网络

电力网络包括传统电力系统、微网、智能电网、特高压电网。传统电力系统，主要通过火电(燃煤)机组、燃气机组以及核反应堆，实现将煤、石油、天然气、核能等一次能源(不可再生能源)转化为电能，并通过输电网络、配电网络，配送到各级各类用户。

微网是智能电网发展的初级阶段，智能电网是承载不同能源转化与利用的枢纽，涵盖了发电、输电、变电、配电、用电等各个环节，同时可兼容小规模分布式可再生能源和分布式储能装置。智能电网借助于信息通信技术、自动控制技术、电力电子技术等，使电力系统具有更好的可控性和可观性，解决了传统电力系统能源利用率低、互动性差、安全稳定分析困难等问题，实现了电能管理与应用的信息化和自动化。智能电网为用户提供了灵活且具备高度兼容性的接口，在一定程度上实现了即插即用的电能应用方式。智能电网是新型能源互联网系统中的重要组成部分，新型能源互联网系统是智能电网的拓展和延伸。

特高压电网是以交流1000Kv/直流800Kv为主的输电网络。特高压电网的兴起和发展在一定程度上解决了分布式可再生能源在时空分布上的不均衡性、能源生产中心与消耗中心的不协调性，提升了分布式可再生能源并网的比例，实现了能源的远距离、大容量、低损耗的传输，实现了“能源从远方来，来的是清洁能源”的愿景。

微网、智能电网、特高压电网的发展，并没有完全实现分布式可再生能源的大规模的利用和开发，也没有实现多能(风光水等)协调互补，没有实现能源的综合利用，如冷热电联供，更没有实现一次能源网络、电力网络及交通网络的三网协同运行。然本实用新型能源互联网系统可很好的解决上述问题。

3、交通网络

交通网络主要包括传统交通系统和电气化交通系统。传统交通系统主要为燃油汽车、燃煤火车、加油(气)站、船舶等。目前，传统交通系统与不可再生能源网络间的相互影响比与传统电力系统间的相互影响更为明显，而这三者之间的交互影响微乎其微，未形成相互融合的有机整体。随着电动汽车以及电气化铁路系统的发展，电气化交通系统的地位逐渐超越传统交通系统，并处于主导地位。电气化交通系统主要指电气化铁塔、纯电动汽车、混合动力汽车及充电桩(站)等。电气化交通系统是新型能源互联网系统中尤为重要的组成部分，具体为：1)伴随着电动汽车及电气化铁路系统的发展，电能需求日益增加，对电力网络的供电能力提出了更高要求；2)电动汽车的大规模的接入电力网络，其充电行为的随机性给电力网络带来显著负面影响；3)电动汽车既可以作为分布式负荷，也可以作为分布式储能装置，优化电动汽车的充放电行为用于完成调峰调频的任务；4)电动汽车及电气化铁路系统的发展，势必冲击传统交通系统，间接影响一次能源网络、电力网络以及信息网络。电气化铁路系统的发展，需要强大的电力网络予以支撑，但电气化铁路的行为是较为有序的、模式化的、可控的。电动汽车的发展，也需要强大的电力网络作为后盾，但其行为较为凌乱、无序、不可控。针对以上特点，电气化交通系统的难点在于优化电动汽车的行为，即优化配置充电桩(站)。本实用新型能源互联网系统从联合规划策略和协调运行策略两方面实现充电桩(站)的优化配置：(一)在联合规划策略上，充电桩(站)是保证电动汽车使用的必备设施，是联接电气化交通系统与电力网络的纽带，充电桩(站)的建立需要从：1)充电设施的目的是向车主提供充电服务；2)充电设施的选址会影响车主的日常驾驶行为，从而最终影响交通网络的流量分配；3)充电设施的选址和定容会影响电力系统负荷的时空分布等方面考虑；(二)在协调运行策略上，电气化交通系统与电力网路的运行控制间可能产生复杂的交互影响：1)用户对于充电地点和时间的选择会显著影响电力系统负荷的时空分布；2)采用不同的充放电控制策略时，车辆离网时的剩余电量不同，这自然会影响车主后续的驾驶行为以及对下一次充电地点和时间的选择，从而间接影响交通网络的流量；3)电动汽车的增加或普及反作用于传统交通系统，导致传统交通系统影响的减弱，甚至消失。

4、信息网络

本实用新型能源互联网系统是能源网络与信息网络高度融合的产物，信息网络是新型能源互联网系统的重要组成部分。新型能源互联网系统中的信息网络(信息局域网)包括3个部分：信息网络基础设施、信息网络支撑平台及信息网络应用体系。

信息网络基础设施主要指构建新型能源互联网系统的硬件基础，包括一次能源网络、电力网络及交通网络(主要为电气化交通系统)各主要环节的控制、量测设备及通信网络。信息网络支撑平台主要指构建新型能源互联网系统的软件基础架构，包括传感量测系统、数据采集与存储系统、分析与决策系统、控制与执行系统。信息网络应用体系包括分布式可再生能源接入/退出能源互联网的控制管理、能源互联网的安全稳定分析与广域监控、能源互联网的智能规划与调度、一、二次能源转换系统管理、多能(风光水)互补系统管理、冷热电联供系统管理、能源互联网用户信用制度管理、能源互联网通信协议标准化管理等。

5、能源路由器

能源路由器在新型能源互联网系统发挥着举足轻重的作用。新型能源互联网系统中能量的转换、传输、分布式可再生能源的接入/退出、能源局域网的互联/解离都必须依靠能源路由器予以实现。可以说，能源路由器贯穿于能源生产、能源传输、能源配送、能源消耗、多系统协调运行、终端管理等整个过程。

能源路由器具有“入乡随俗”的特点，即位置决定其功能。据此特点可将能源路由器的功能分为两种：用户侧功能和能源侧功能。

1)用户侧功能包括用户接入识别功能(电能用户、热/冷能用户、化学能用户等)；请求服务功能；用户状态更新功能；终止服务功能；用户解离确认功能等。

2)能源侧功能包括：1)全网能源的供需预测、优化调度(多能互补、冷热电联供)功能；2)电能、热(冷)能、化学能差异化控制、转化、配置功能；3)智能决策多类型(多个)能源局域网互联/解离功能；4)故障快速检测、迅速告警、诊断、处理功能。

上述功能的实现主要依靠能源路由器中的智能故障管理系统(IFM)、智能能量管理系统(IEM)、智能配电管理(DGI)及固态变压器来(SST)完成。IFM实现故障的精确诊断及快速隔离，从而实现能源局域网的组网模式运行/孤岛模式运行；IEM通过采集电网信息、用户信息并分析、处理，进而实现能源在全网的最优化调度及管理；DGI依据用户侧反馈信息及电能的供需平衡，而实现电能的动态、智能分配；SST可实现可再生能源发电设备、储能设备和负载的有效管理。固态变压器具有双向能量流动能力，可以控制有功功率和无功功率，实现分布式信息量自动测量、分布式设备的即插即用、能量转换等功能。

6、本实用新型能源互联网系统组成元素关系概述

本实用新型能源互联网系统是由多类型(多个)能源局域网互联而成。能源局域网通过能源路由器互联/解离形成能源互联网的组网运行模式/孤岛运行模式，实现能源互联网的多模式下安全、可靠、稳定、经济运行。能源局域网一般涵盖一次能源网络、电力网络、交通网络及信息网络等4个复杂网络的部分或全部元素。新型能源互联网系统中组成元素关系可具体描述为：1)电力网络主要承担着一、二次能源转化、传输、分配的任务，是新型能源互联网系统的核心。电力网络核心作用的发挥必须依靠信息网络的支撑及能源路由器的配合；2)一次能源网络与电力网络、交通网络之间交互影响。一次能源网络中不可再生能源网络的供应水平很大程度依靠交通网络的支撑，比如电煤的运输；3)电力网络与交通网络之间通过充电桩(站)/电动汽车交互影响。充电桩(站)的布局、电动汽车的充放电行为势必影响交通网络流量；交通网络流量的稀疏/拥堵势必反作用于充电桩(站)/电动汽车；4)信息网络是传统工业控制网络和Internet的有机整合，能够实现对各种物理设备，比如分布式可再生发电设备、分布式储能设备、分布式负荷等进行协调和控制；5)一、二次能源转换系统中配置电转气(P2G)技术设备和电制氢(P2H)技术设备。电转气技术，可将分布式可再生能源机组多余出力转化为甲烷，并再注入到天然气网络中进行运输和利用。此技术的应用可逐渐提高燃气机组在发电侧的比例，同时实现了一次能源网络与电力网络能量流动的双向性，加深一次能源网络(天然气网络)与电力网络的交互性。电制氢技术，利用分布式可再生能源机组多余出力电解水制造氢气，进而制造燃料电池储能，解决了分布式可再生能源产能过剩而难以储存的问题；6)多能(风光水)互补系统和冷热电联供系统，可实现能源在全网的优化配置、高效利用；7)能源路由器实现多网络(系统)、多设备的有效衔接及优化，但需要信息网络提供全网络、覆盖性的支撑保障；8)多类型(多个)

能源局域网借助能源路由器实现组网运行模式/孤岛运行模式，同时能源局域网具有模块化、层次化的设计特色，利于全网能源的优化调度。

本实用新型的优点和积极效果是：

与传统电力系统相比，本实用新型能源互联网系统具有以下技术和经济优势：

1、实现分布式可再生能源的大规模的接入/退出。分布式可再生能源的随机性、间歇性的特点，决定了其并网时会对电力网络造成很大的冲击，而本实用新型能源互联网系统设计中采用分步分层并网模式：分布式可再生能源首先并入就近的能源局域网，其次能源局域网与其就近的单个能源局域网互联，最后与多类型(多个)能源局域网互联，形成组网运行模式。

2、允许在相当长一段时间内仍处于主导地位的不可再生能源的生产/消纳，但其主导率逐渐减弱，达到完全被分布式可再生能源替代的程度需要经历较为漫长的时间。

3、实现电能的优化存储、利用。通过一、二次能源转换系统，即电制氢和电转气系统实现电能的优化存储及高效利用，解决电能难以大容量储存的难题；

4、实现能源的多能(风光水等)协调互补和冷热电联供，利于能源在全网的优化调控、配置和高效利用。

5、设计多类型(多个)能源局域网。多类型(多个)能源局域网通过能源路由器互联/解离，实现能源局域网模块化、层次化的组网运行模式/孤岛运行模式，能源互联网的运行更加动态灵活，更加安全稳定。

6、实现分布式负荷(电动汽车等)的即插即用。通过与电力网路的相互协同作用，更好的促进电气化交通系统的发展，促进了电动汽车的广泛应用，加速实现电能替代、清洁替代、绿色出行的目标。

7、实现能量、信息的双向流动。一次能源网络、电力网络、交通网络及信息网络之间实现了能量、信息的双向流动。同时，用户集消费与生产功能于一身，也实现了能量和信息的双向流动。

附图说明

图1为新型能源互联网系统宏观图

图2为新型能源互联网系统—能源局域网宏观图

图3为新型能源互联网系统—传统型能源局域网微观图；

图4为新型能源互联网系统—清洁型能源局域网微观图；

图5为新型能源互联网系统—混合型能源局域网微观图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

附图1—图5中，带箭头的实线为能量流方向(单箭头为单向流动，双箭头为双向流动)，带箭头虚线为信息流方向(信息为双向流动)。

由图1新型能源互联网系统设计宏观图可知，新型能源互联网结构形态是由多类型(多个)能源局域网通过能源路由器互联而成。图1中能源局域网包括传统型能源局域网、清洁型能源局域网及混合型能源局域网等3种类型。能源局域网可以是多个同类型互联，也可以是多个不同类型互联。能源路由器与能与路由器、能源路由器与能源局域网之间实现能量的双向流动，以及信息网络的全网覆盖。同时，能源局域网通过能源路由器互联/解离组成能源互联网的组网运行模式和孤岛运行模式。

由图2能源局域网宏观图可知，能源局域网一般涵盖一次能源网络、电力网络、交通网络及信息网络等4个复杂网络的部分或全部元素。其中，一次能源网络包括不可再生能源网络和分布式可再生能源网络；电力网络包括传统电力系统、微网、智能电网及特高压电网；交通网络包括传统交通网络和电气化交通网络；信息网络由信息局域网互联而成，信息网络实现全网覆盖，同时信息局域网与能源局域网呈满射拓扑结构。

图3—图5分别对3中不同类型的能源局域网进行了详细介绍。

图3详细描述了传统型能源局域网组成元素。

传统型能源局域网包括信息局域网及分别与信息局域网信息连接的传统交通系统、传统电力系统及不可再生能源网络，不可再生能源网络信息连接不可再生能源，传统电力系统信息连接传统发电机组；不可再生能源分别与传统发电机组、加油站、传统交通工具连接；传统发电机组分别连接传统输电网络、热电联产网络，传统输电网络连接传统配电网络，传统配电网络及热电联产网络分别连接各个用户；传统交通系统分别与传统交通工具及加油站信息连接。

不可再生能源网络主要为煤、石油、天然气及核能等不可再生能源，其向传统电力系统和传统交通系统提供能源供给需求；传统电力系统主要为燃煤机组、燃气机组及部分核能机组，其通过传统电力网络实现电能的发、输、变、配、用等功能；传统交通系统主要为飞机、轮船、传统火车、汽车、加气(油)站等，其主要依靠不可再生能源网络实现可靠运转；热电联产网络可实现能量的高效利用。从图3，进一步可知，不可再生能源网络、传统电力系统及传统交通系统依靠信息局域网实现对各组成元素的控制，而其三者之间却无能量间的传输、转换。

图4详细描述了清洁型能源局域网组成元素。

清洁型能源局域网包括：信息局域网及分别与信息局域网信息连接的电气化交通系统、分布式可再生能源网络及微网/智能电网/特高压电网；微网/智能电网/特高压电网分别与电气化交通系统、风光水互补系统、分布式可再生能源能量连接，微网/智能电网/特高压电网分别连接智能配电网、热电联产网络，智能配电网及热电联产网络分别连接居民用户、工商业用户、政府机关用户及分布式负荷；电气化交通系统分别与电动汽车、共享汽车、电气化铁路、充电桩、风光水互补系统既能量连接又信息连接；分布式可再生能源网络能量连接一二次能源转换系统、电动汽车、微网/智能电网/特高压电网，一二次能源转换系统分别连接电制气及电制氢，电制气连接储气装置，电制氢连接分布式可再生能源。

分布式可再生能源网络主要包括分布式可再生能源、分布式储能装置、分布式负荷，其向电气化交通系统、微网(智能电网、特高压电网)提供能源供给需求；微网(智能电网、特高压电网)主要实现分布式可再生能源的(小)规模化的消纳；电气化交通系统主要为电气化铁路、电动汽车、共享汽车、共享单车、充电站(桩)等，其主要依靠微网(智能电网、特高压电网)实现能源供给和可靠运转；热电联产网络可实现能量的高效利用；风光水互补系统实现多种分布式可再生能源的高效利用及电网的调峰调频功能。相比传统型能源局域网，清洁型能源局域的可靠运转也需要信息网络的支撑保障，同时实现了微网(智能电网、特高压电网)与电气交通网络的联系，为进一步的能源互联奠定了基础。同时，一、二次能源转换系统为能源互联起到了推动促进作用。

图5详细描述了混合型能源局域网组成元素。

混合型能源局域网包括信息局域网及分别与信息局域网信息连接的交通系统、电力网络及一次能源网络；交通系统分别与传统交通工具、加油站及新兴的电动汽车、共享汽车、电气化铁路、充电桩、风光水互补系统既能量连接又信息连接；电力网络分别连接传统发电机组及分布式可再生能源，传统发电机组依次连接传统输电网络、传统配电网络及用户；分布式可再生能源依次连接微网/智能电网/特高压电网、智能配电网，智能配电网分别连接用户及分布式负荷；一次能源网络分别连接分布式可再生能源及不可再生能源，分布式可再生能源连接一二次能源转换系统，一二次能源转换系统分别连接电制气及电制氢，电制气连接储气装置，电制氢连接分布式可再生能源；不可再生能源分别连接传统交通工具、传统发电机组及热电联产网络，热电联产网络分别连接传统发电机组及微网/智能电网/特高压电网。

混合型能源局域网可以说是传统能源局域网与清洁型能源局域网的有机整合。一次能源网络、电力网络、交通网络间信息的交换完全依靠覆盖全网的信息网络来得以实现，而三者间能量的交换则完全依赖于能源路由器。一次能源网络与能源路由器，电力网络与能源路由器、交通网络与能源路由器、热电联产网络与能源路由器、风光水互补系统与能源路由器等实现能量的双向流动。多个网络(系统、设备)借助能源路由器实现互联/解离，实现能源局域网的安全可靠运行，进而能源局域网借助能源路由器的互联/解离，实现本实用新型能源互联网的组网运行模式/孤岛运行模式，从而实现其运行的安全性、可靠性、稳定性及经济性。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种新型能源互联网系统，其特征在于：由传统型能源局域网、清洁型能源局域网及混合型能源局域网通过能源路由器互联而成；所述的能源路由器包括固态变压器、智能故障隔离系统、智能能量管理系统及智能配电系统；

所述的清洁型能源局域网包括：

信息局域网及分别与信息局域网信息连接的电气化交通系统、分布式可再生能源网络及微网/智能电网/特高压电网；

微网/智能电网/特高压电网分别与电气化交通系统、风光水互补系统、分布式可再生能源能量连接，微网/智能电网/特高压电网分别连接智能配电网、热电联产网络，智能配电网及热电联产网络分别连接居民用户、工商业用户、政府机关用户及分布式负荷；

电气化交通系统分别与电动汽车、共享汽车、电气化铁路、充电桩、风光水互补系统既能量连接又信息连接；

分布式可再生能源网络能量连接一二次能源转换系统、电动汽车、微网/智能电网/特高压电网，一二次能源转换系统分别连接电制气及电制氢，电制气连接储气装置，电制氢连接分布式可再生能源；

所述的混合型能源局域网包括：

信息局域网及分别与信息局域网信息连接的交通系统、电力网络及一次能源网络；

交通系统分别与传统交通工具、加油站及新兴的电动汽车、共享汽车、电气化铁路、充电桩、风光水互补系统既能量连接又信息连接；

电力网络分别连接传统发电机组及分布式可再生能源，传统发电机组依次连接传统输电网络、传统配电网络及用户；分布式可再生能源依次连接微网/智能电网/特高压电网、智能配电网，智能配电网分别连接用户及分布式负荷；

一次能源网络分别连接分布式可再生能源及不可再生能源，分布式可再生能源连接一二次能源转换系统，一二次能源转换系统分别连接电制气及电制氢，电制气连接储气装置，电制氢连接分布式可再生能源；不可再生能源分别连接传统交通工具、传统发电机组及热电联产网络，热电联产网络分别连接传统发电机组及微网/智能电网/特高压电网；

所述的传统型能源局域网包括：

信息局域网及分别与信息局域网信息连接的传统交通系统、传统电力系统及不可再生能源网络，不可再生能源网络信息连接不可再生能源，传统电力系统信息连接传统发电机组；

不可再生能源分别与传统发电机组、加油站、传统交通工具连接；

传统发电机组分别连接传统输电网络、热电联产网络，传统输电网络连接传统配电网络，传统配电网络及热电联产网络分别连接各个用户；

传统交通系统分别与传统交通工具及加油站信息连接。