實(shí)現(xiàn)21能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)-MIT

博士后出站答辯答辯人：謝濤導(dǎo)師：曹軍威研究員12能源互聯(lián)網(wǎng)研究背景及意義能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及能源路由器提出新的能源互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)提出能源路由器原型設(shè)計(jì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)平滑控制策略提出新的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略集裝箱式數(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31能源互聯(lián)網(wǎng)研究背景及意義1.1能源困境分布式可再生能源替代傳統(tǒng)化石能源，并提高能源的利用效率。智能電網(wǎng)可以解決能源高效利用和分布式可再生能源的問(wèn)題。但是智能電網(wǎng)的建設(shè)是一項(xiàng)耗資大、跨時(shí)長(zhǎng)的巨大工程，其建設(shè)過(guò)程也是復(fù)雜多變。1.2新的能源網(wǎng)絡(luò)思路布設(shè)能源路由器，通過(guò)邊緣部署智能特性的方式，裂解傳統(tǒng)的大電網(wǎng)。以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”，以微電網(wǎng)為“局域網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放對(duì)等的信息能源一體化架構(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)是微電網(wǎng)的廣域連接形式，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)展到了任意的小型、微型的“廣域網(wǎng)”實(shí)現(xiàn)。2.1能源互聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)5電能路由器II型：

與380VAC或者400VDC電網(wǎng)連接的能源路由器。電能路由器I型：

與10kVAC電網(wǎng)的連接的能源路由器。

電能路由器I型和電能路由器II型，再配合智能電表可以構(gòu)成三級(jí)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2.2能源路由器62電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略集成儲(chǔ)能的間歇式電源系統(tǒng)：基于變T低通濾波器的基本控制：基于低通濾波算法的平滑控制輸出PrefPwind

經(jīng)過(guò)一階巴特沃茲低通濾波器后，相對(duì)于Pwind，Pref曲線產(chǎn)生了延遲，這種延遲使儲(chǔ)能系統(tǒng)需要較大的容量對(duì)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。2.1滑動(dòng)最小二乘算法及儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法2電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略2.2滑動(dòng)最小二乘算法及儲(chǔ)能系統(tǒng)控制方法

期望獲得位于功率波動(dòng)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(dòng)作深度，從而降低對(duì)儲(chǔ)能容量的需求。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)的電池的充電功率和最小，并且放電的功率和也最小。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。782.3SOC調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)2電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略充放電工況下功率修正系數(shù)不同初始值的SOC曲線有無(wú)SOC調(diào)節(jié)器荷電狀態(tài)趨勢(shì)92電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略

統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)控制策略在所述1天的控制過(guò)程中電池組充放電量之和總計(jì)1412kWh。傳統(tǒng)控制策略在所示1天的控制過(guò)程中MAX(SOC)-MIN(SOC)值為15.6%，基于本節(jié)所述新策略的控制過(guò)程中該值則降低為9.2%，表明新的控制策略比傳統(tǒng)控制策略對(duì)電池容量的需求降低了40%。2.4不同控制策略的效果對(duì)比

采用2次多項(xiàng)式擬合算法時(shí),控制過(guò)程中電池組充放電量之和總計(jì)848kWh，而采用線性擬合算法時(shí),控制過(guò)程中電池組充放電量之和總計(jì)1059kWh。3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(chǔ)備份以及UPS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(tái)。20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，方便運(yùn)輸；即插即用功能，電、網(wǎng)、水；智能配電設(shè)計(jì)；提供4個(gè)機(jī)柜152U的IT設(shè)備空間；風(fēng)冷，總共40KW的制冷量，平均單機(jī)柜10KW制冷量；在斷電半小時(shí)內(nèi)可保障正常的工作；優(yōu)秀的減震能力，并可遠(yuǎn)程運(yùn)輸；完