實現(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計電池儲能系統(tǒng)平滑控制策略提出新的電池儲能系統(tǒng)控制策略集裝箱式數(shù)據(jù)中心設計并實施一種集裝箱式數(shù)據(jù)中心0匯報提綱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題。但是智能電網(wǎng)的建設是一項耗資大、跨時長的巨大工程，其建設過程也是復雜多變。1.2新的能源網(wǎng)絡思路布設能源路由器，通過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)”，實現(xiàn)開放對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)成三級能源互聯(lián)網(wǎng)絡。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電池儲能系統(tǒng)控制策略集成儲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)過一階巴特沃茲低通濾波器后，相對于Pwind，Pref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2.2滑動最小二乘算法及儲能系統(tǒng)控制方法

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。這一目標可以轉(zhuǎn)換成優(yōu)化目標：要求一段時間內(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)器設計2電池儲能系統(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SOC調(diào)節(jié)器荷電狀態(tài)趨勢92電池儲能系統(tǒng)控制策略

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

采用2次多項式擬合算法時,控制過程中電池組充放電量之和總計848kWh，而采用線性擬合算法時,控制過程中電池組充放電量之和總計1059kWh。3集裝箱式數(shù)據(jù)中心10

將網(wǎng)絡設施、服務器計算、存儲備份以及UPS供電等涉及數(shù)據(jù)中心機房建設的有關內(nèi)容全部集成到一個類似集裝箱的黑盒子內(nèi)，提供一個完整的數(shù)據(jù)中心解決方案，可以作為物聯(lián)網(wǎng)、云計算以及眾多科學實驗的硬件計算平臺。20英尺標準集裝箱，方便運輸；即插即用功能，電、網(wǎng)、水；智能配電設計；提供4個機柜152U的IT設備空間；風冷，總共40KW的制冷量，平均單機柜10KW制冷量；在斷電半小時內(nèi)可保障正常的工作；優(yōu)秀的減震能力，并可遠程運輸；完