UDC____________ 密级_____________编号_____________ 清华大学 博士后研究报告 能源互联网架构及关键技术研究 谢涛 清华大学(北京)2013年09月 能源互联网架构及关键技术研究 RESEARCHONARCHITECTUREANDKEYTECHNOLOGIESOFENERGYINTERNET 博士后姓名:流动站（一级学科）名称:专业（二级学科）名称:合作导师: 谢涛控制科学与工程控制理论与控制工程曹军威（研究员） 研究工作起止日期2011年09月－2013年09月
I 中文摘要 摘要：能源互联网作为未来的智能能源解决方案正逐渐成为研究的热点和潮流，本报告针对能源互联网的几个关键问题进行深入和细致的研究。
对能源互联网这一新事物的相关问题进行梳理，阐述能源互联网的特征、功能构成及技术体系。
对现有能源互联网的架构进行分析，在此基础上提出信息物理融合体系的能源互联网架构,并给出实现该能源互联网架构的能源路由器原型，最后根据所提架构设计能源互联网示范工程。
针对间歇性可再生能源发电输出功率波动的问题，提出一种基于滑动最小二乘算法和电池荷电状态的电池储能系统实时控制策略，通过滑动最小二乘拟合算法确定储能系统的功率输出量，并辅助以荷电状态和最大波动功率限制调节，从而有效降低平滑控制过程中电池的充放电深度。
根据能源互联网能量管理对数据中心的要求，设计并实施了一种整体化的集装箱式数据中心，作为能源互联网的能量管理平台。
该集装箱式数据中心包括计算机集群、低压供配电，空调制冷、和环境及动力设备监控等数据中心所需完整功能。
最后对集装箱式数据中心的运营模式进行了分析和阐述。
关键词：能源互联网；可再生能源；分布式发电；储能系统控制；集装箱式数据中心 II ABSTRACT ABSTRACT:Energy,asapromisingsmartenergysolutioninthefuture,isgraduallyinghotspotinresearches.Thisreportconductsin-depthstudyonseveralkeyissuesofenergy. Therelevantissuesregardingtheenergyareclarifiedintermsofthefeature,functionalityandtechnicalstructure.Thecurrentarchitectureofenergyisanalyzed,onthebasisofwhichakindofcyberphysicalsystembasednewarchitectureisproposed.Torealizetheproposedarchitecture,theprototypedesignofenergyrouterisgiven.Finallyordingtoabove,apilotprojectofenergyisdesigned. Tomitigatetheoutputfluctuationofintermittentpowersupplies,arealtimecontrolstrategyisproposedforenergystoragesystembasedonslidingleastsquarealgorithmandstateofcharge.Outputpowercanbedeterminedbyslidingleastsquarealgorithm.Combinedwithregulationofstateofchargeandmaximumfluctuationpowerlimit,depthofdischargeofenergystoragesystemcanbeeffectivelyreducedduringthesmoothingcontrolprocess. ordingtotherequirementsofenergymanagementofenergyfordatacenter,anintegratedcontainerdatacenterisdesignedandimplementedastheenergymanagementplatform.Thedesignedcontainerdatacenterputerclusters,lowvoltagepowersupplyanddistribution,airconditioning,andenvironment/powersupervisingequipment,whichformspletedatacenterproduct.Attheend,operationmodeofthedesignedcontainerdatacenterisanalyzedandelaborated. KEYWORDS：Energy;Renewableenergy;Distributedgeneration;Energystoragesystemcontrol;Containerdatacenter III 目录
1.绪论............................................................................................................................................

11.1.引言....................................................................................................................................

11.2.能源互联网的发展概况及研究动态.................................................................................

21.2.1.国外发展现状及研究动态.........................................................................................21.2.2.国内发展现状及研究动态.........................................................................................51.3.能源互联网的研究意义....................................................................................................

71.4.报告的主要工作和篇章结构.............................................................................................

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2.能源互联网概况及其架构研究................................................................................................

92.1.引言....................................................................................................................................

92.2.能源互联网概况................................................................................................................

92.2.1.能源互联网特征.........................................................................................................

92.2.2.能源互联网功能构成...............................................................................................

102.2.3.能源互联网技术体系...............................................................................................

112.3.现有能源互联网架构分析...............................................................................................

122.4.信息物理融合体系能源互联网研究...............................................................................

162.4.1.能源互联网的体系架构...........................................................................................

162.4.2.能源互联网的能量缓冲...........................................................................................

192.4.3.能源互联网的能量管理...........................................................................................

192.4.4.能源互联网的能源路由器.......................................................................................202.5.能源互联网示范工程设计...............................................................................................

232.5.1.能源互联网示范工程设计目标及方案...................................................................232.5.2.能源互联网示范工程运营方案规划.......................................................................242.6.本章小结..........................................................................................................................

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3.能源互联网储能系统控制策略研究......................................................................................

273.1.引言..................................................................................................................................

273.2.能源互联网中的分布式储能技术分析...........................................................................

273.3.间歇性电源输出功率平滑控制策略分析.......................................................................29 IV 3.4.滑动最小二乘算法及储能系统控制策略研究...............................................................313.4.1.滑动最小二乘算法及储能系统控制方法...............................................................313.4.2.SOC调节器设计及其特性分析...............................................................................33 3.5.平滑控制策略算例仿真分析...........................................................................................

363.6.本章小结..........................................................................................................................

384.能源互联网分布式能量管理平台设计..................................................................................394.1.引言..................................................................................................................................

394.2.集装箱式数据中心及其优劣分析...................................................................................

40 4.2.1.现有的集装箱式数据中心分析...............................................................................404.2.2.集装箱式数据中心特性及优劣分析.......................................................................434.3.集装箱式数据中心设计目标及技术要求.......................................................................464.4.集装箱式数据中心工程实施...........................................................................................

474.4.1.集装箱式数据中心总体方案...................................................................................474.4.2.集装箱箱体及智能机柜设计...................................................................................484.4.3.计算机集群系统设计...............................................................................................

484.4.4.低压供配电设计.......................................................................................................

524.4.5.空调制冷（新风）系统...........................................................................................

524.4.6.防雷及接地设计.......................................................................................................

554.4.7.环境及动力设备监控设计.......................................................................................554.4.8.集装箱式数据中心整体结构...................................................................................574.5.分布式能量管理平台运营模式分析...............................................................................

594.6.本章小结..........................................................................................................................

605.结论..........................................................................................................................................

61参考文献..........................................................................................................................................