博士后出站答辯

1、博士后出站答辯博士后出站答辯答辯人：謝 濤導(dǎo) 師：曹軍威 研究員12p 能源互聯(lián)網(wǎng)研究背景及意義能源互聯(lián)網(wǎng)研究背景及意義 p 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及能源路由器能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及能源路由器n 提出新的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)提出新的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)n 提出能源路由器原型設(shè)計(jì)提出能源路由器原型設(shè)計(jì)p 電池儲能系統(tǒng)平滑控制策略電池儲能系統(tǒng)平滑控制策略n 提出新的電池儲能系統(tǒng)控制策略提出新的電池儲能系統(tǒng)控制策略p 集裝箱式數(shù)據(jù)中心集裝箱式數(shù)據(jù)中心n 設(shè)計(jì)并實(shí)施一種集裝箱式數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)并實(shí)施一種集裝箱式數(shù)據(jù)中心 0 匯報(bào)提綱匯報(bào)提綱31 能源互聯(lián)網(wǎng)研究背景及意義能源互聯(lián)網(wǎng)研究背景及意義1.1 能源能源困境困境n 分布式可再

2、生能源分布式可再生能源替代傳統(tǒng)化石替代傳統(tǒng)化石能源，并提高能源的能源，并提高能源的利用效率。利用效率。n 智能智能電網(wǎng)電網(wǎng)可以解決能源高效利用和分布式可再生能源可以解決能源高效利用和分布式可再生能源的問題。但是智能電網(wǎng)的的問題。但是智能電網(wǎng)的建設(shè)建設(shè)是一項(xiàng)耗資大、跨時(shí)長是一項(xiàng)耗資大、跨時(shí)長的巨大的巨大工程，工程，其建設(shè)過程也是復(fù)雜多變其建設(shè)過程也是復(fù)雜多變。1.2 新新的能源網(wǎng)絡(luò)的能源網(wǎng)絡(luò)思路思路n 布設(shè)能源路由器，通過邊緣布設(shè)能源路由器，通過邊緣部署智能部署智能特性的方式，裂特性的方式，裂解傳統(tǒng)的大電網(wǎng)。解傳統(tǒng)的大電網(wǎng)。n 以大電網(wǎng)為以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)主干網(wǎng)”，以，以微微電電網(wǎng)網(wǎng)為為“局域網(wǎng)

3、局域網(wǎng)”，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)開放開放對等的信息能源一體化對等的信息能源一體化架構(gòu)架構(gòu)。41 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及能源路由器能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及能源路由器 能源互聯(lián)網(wǎng)是微電網(wǎng)的廣域連能源互聯(lián)網(wǎng)是微電網(wǎng)的廣域連接形式，是分布式能源的接入形式，接形式，是分布式能源的接入形式，是從分布式能源的大型、中型發(fā)展是從分布式能源的大型、中型發(fā)展到了任意的小型、微型的到了任意的小型、微型的“廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)5電能路由器電能路由器II型型： 與380VAC或者400VDC電網(wǎng)連接的能源路由器。電能路由器電能路由器I型型： 與10kVAC電網(wǎng)的連接的能源路由器。 電能路由器電能路

4、由器I型型和和電能路由器電能路由器II型型，再配再配合智能電表可以構(gòu)成三合智能電表可以構(gòu)成三級能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)級能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。1 能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及能源路由器能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及能源路由器2.2 能源能源路由器路由器62 電池儲能系統(tǒng)控制策略電池儲能系統(tǒng)控制策略0windbatlinePPP集成儲能的間歇式電源系統(tǒng)集成儲能的間歇式電源系統(tǒng)：基于變基于變T低通濾波器的基本低通濾波器的基本控制：控制：0510152025-20002004006008001000時(shí) 間 /（ hour）功率/(kW)基于低通濾波算法的平滑控制輸出基于低通濾波算法的平滑控制輸出PrefP Pwindwind 經(jīng)過一階巴特沃茲低

5、通濾波器后，相對于經(jīng)過一階巴特沃茲低通濾波器后，相對于Pwind，Pref曲線產(chǎn)生了曲線產(chǎn)生了延遲，這種延遲使儲能系統(tǒng)需要較大的容量對原始功率進(jìn)行平滑處理，延遲，這種延遲使儲能系統(tǒng)需要較大的容量對原始功率進(jìn)行平滑處理，而這種延遲特性也正是較大電池充放電深度產(chǎn)生的根源。而這種延遲特性也正是較大電池充放電深度產(chǎn)生的根源。2.1 2.1 滑動最小二乘算法及儲能系統(tǒng)控制方法滑動最小二乘算法及儲能系統(tǒng)控制方法2 電池儲能系統(tǒng)控制策略電池儲能系統(tǒng)控制策略2.2 2.2 滑動最小二乘算法及儲能系統(tǒng)控制方法滑動最小二乘算法及儲能系統(tǒng)控制方法 2k1 1min （）min()kwindkikNJPkk 期望獲得

6、位于功率波動中心位置的平滑參考功率曲線，以盡期望獲得位于功率波動中心位置的平滑參考功率曲線，以盡可能減少電池充放電的動作深度，從而降低對儲能容量的需求?？赡軠p少電池充放電的動作深度，從而降低對儲能容量的需求。這一目標(biāo)可以轉(zhuǎn)換成優(yōu)化目標(biāo)：這一目標(biāo)可以轉(zhuǎn)換成優(yōu)化目標(biāo)：要求一段時(shí)間內(nèi)的電池的充電功要求一段時(shí)間內(nèi)的電池的充電功率和最小，并且放電的功率和也最小。率和最小，并且放電的功率和也最小。21windhrefJPPwindhwindPPwindhrefPP且滿足且滿足22windlrefJPPwindlwindPPwindlrefPP且滿足且滿足可以采用線性擬合算法或者非線性擬合算法?？梢圆捎镁€性

7、擬合算法或者非線性擬合算法。782.3 SOC2.3 SOC調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)051015202500.20.40.60.81時(shí) 間 /（ hour）SOC02040608010012000.20.40.60.81SOC/(%)電池充放電功率系數(shù)02040608010012000.20.40.60.81SOC/(%)電池充放電功率系數(shù)2 電池儲能系統(tǒng)控制策略電池儲能系統(tǒng)控制策略051015202500.20.40.60.8時(shí) 間 /（ hour）SOC充放電工況下功率修正系數(shù)充放電工況下功率修正系數(shù)不同初始值的不同初始值的SOC曲線曲線有無有無SOC調(diào)節(jié)器荷電狀態(tài)趨勢調(diào)節(jié)器荷電狀態(tài)趨勢905

8、101520250.450.50.550.60.65時(shí) 間 /（ hour）SOC2 電池儲能系統(tǒng)控制策略電池儲能系統(tǒng)控制策略 統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)控制策略在所述統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)控制策略在所述1 1天天的控制過程中電池組充放電量之和的控制過程中電池組充放電量之和總計(jì)總計(jì)1412kWh1412kWh。傳統(tǒng)控制策略在所傳統(tǒng)控制策略在所示示1 1天的控制過程中天的控制過程中MAX(SOC)-MAX(SOC)-MIN(SOC)MIN(SOC)值為值為15.6%15.6%，基于本節(jié)所，基于本節(jié)所述新策略的控制過程中該值則降低述新策略的控制過程中該值則降低為為9.2%9.2%，表明新的控制策略比傳統(tǒng)，表明新的控制策略比傳統(tǒng)控

9、制策略對電池容量的需求降低了控制策略對電池容量的需求降低了40%40%。2.4 不同控制策略不同控制策略的效果對比的效果對比05101520250.450.50.550.60.65時(shí) 間 /（ hour）SOC 采用采用2 2次多項(xiàng)式擬合算法時(shí)次多項(xiàng)式擬合算法時(shí), ,控制過程中電池組充放電量之和控制過程中電池組充放電量之和總計(jì)總計(jì)848kWh848kWh，而采用線性擬合算，而采用線性擬合算法時(shí)法時(shí), ,控制過程中電池組充放電量控制過程中電池組充放電量之和總計(jì)之和總計(jì)1059kWh1059kWh。3 集裝箱式數(shù)據(jù)中心集裝箱式數(shù)據(jù)中心10 將網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、服務(wù)器計(jì)算、存儲備份以及將網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、服務(wù)器計(jì)算

10、、存儲備份以及UPS供電等供電等涉及數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)的有關(guān)內(nèi)容全部集成到一個(gè)類似集裝涉及數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)的有關(guān)內(nèi)容全部集成到一個(gè)類似集裝箱的黑盒子內(nèi)，提供一個(gè)完整的數(shù)據(jù)中心解決方案，可以作箱的黑盒子內(nèi)，提供一個(gè)完整的數(shù)據(jù)中心解決方案，可以作為物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及眾多科學(xué)實(shí)驗(yàn)的硬件計(jì)算平臺。為物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及眾多科學(xué)實(shí)驗(yàn)的硬件計(jì)算平臺。20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，方便運(yùn)輸；英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，方便運(yùn)輸；即插即用功能，電、網(wǎng)、水；即插即用功能，電、網(wǎng)、水；智能配電設(shè)計(jì)；智能配電設(shè)計(jì)；提供提供4個(gè)機(jī)柜個(gè)機(jī)柜152U的的IT設(shè)備空間；設(shè)備空間；風(fēng)冷，總共風(fēng)冷，總共40KW的制冷量，平均單機(jī)的制冷量，平均單機(jī)柜柜10KW制冷量；制冷量；在斷電半小時(shí)內(nèi)可保障正常的工作；在斷電半小時(shí)內(nèi)可保障正常的工作；優(yōu)秀的