一种能源互联网深度融合的能源利用方法与流程

1.本发明涉及综合能源协调优化管理领域，尤其是涉及一种能源互联网深度融合的能源利用方法。


背景技术：

2.能源互联网是利用“互联网+”技术手段实现能源和互联网深度融合的新型能源利用模式，通过多能互补协同理念充分发挥域内各类分布式能源的潜力，借助多样化的信息交互手段促进用户与能源生产过程的反馈互动，从而有效提升区域内能源综合利用效率。能源互联网的出现，改变了人们对能源生产、传输、存储、转换、消费等环节的认识。然而，如何推动能源互联网的发展，如何让其与现有的各类能源实体有机融合，真正发挥作用，仍需要更加深入的研究和实践。能源互联网作为一个把能量流和信息流耦合的分布式互联系统，分析其信息的特征和处理技术是研究能源互联网若干复杂性问题的基础。现有能源互联网系统内部能量多向流动，可再生能源输出难以准确预测。


技术实现要素：

3.本发明的构思基础是，以电力系统为核心，以互联网及其他前沿信息技术为手段，以分布式可再生能源为主要一次能源，与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统；对能源互联网的系统功能、技术框架、信息技术和发展前景等方面进行了分析和论述，实现能源互联下的区域能源管理提供了技术基础；区域能源网是多能源系统分析的基础，也是多能源系统特性的具体体现；从功能角度来说，多能源系统可将多种形式的能源有机整合，根据价格、对环境的影响等因素进行分配调节；从能源服务角度来说，将用户的多种需求统筹考虑，通过合理调度达到削峰填谷、合理用能的目的；从能源网络来说，通过协同分析电气网络、天然气网络、热网等网络，促进多种能源技术的发展；综合能源管理系统是以大数据、物联网、移动互联网技术等为支撑的大型开放式能源管理服务平台，系统采用分层分布式结构，借助云数据中心，对“感知”来的电、热、冷、气等多种能源的生产、输送、消费等各类信息进行智能处理，对整个能源系统进行监控和管理。
4.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的能源互联网深度融合的能源利用方法。
5.本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种能源互联网深度融合的能源利用方法，其特征是，它包括以下内容：1）综合能源管理系统架构综合能源管理系统包括能源管理平台、通信系统、终端，所述终端根据能源管理平台的信息及控制需要，装设数据采集及自动化控制设备，实现对能源网各环节的信息传感采集以及用能设备的物联接入，所述通信系统按照“专网专用、辅以公网”的原则，建设能源系统全覆盖的通信网络，实现信息的传输与控制，所述能源管理平台以云计算技术为基础，采用分层、分块的设计思路，开发若干功能模块，根据若干种业务和使用场景划分层级、设
置相适应的模块子系统；2）综合能源系统管理模式的设计综合能源管理系统管理模式可分为总管、协管以及总管与协管相结合的复合模式，所述总管模式包括：电、热、冷、气的调度运行由能源管理平台统一管理，所有终端设备采集的数据都直接发送给能源管理平台，同时能源管理平台可以直接遥控、遥调所有的终端设备，协管模式：电、热、冷、气的调度与运行由各自分管部门负责管理，所有终端设备采集的数据发送给各分管部门的数据中心，由各单位的管理中心遥控、遥调所有的终端设备，各数据中心与能源管理平台建立专网通道进行通信，能源管理平台接收各个分管部门数据中心转发的数据，根据接收的数据进行分析计算，实现能源管理功能；3）采用复合模式综合能源管理系统也可以采用总管与协管相结合的复合模式运行，这种模式依据当前实际，可以把具备政策和技术条件的能源行业或区域进行总管，不具备条件的进行协管，同样可以实现能源管理的全部功能，它涉及的内容为：
①ꢀ
系统平台，系统平台包括esb 总线、平台基础服务、soa 治理及运行开发环境；
②
全景数据中心，全景数据中心以统一模型、图形和实时运行数据为核心内容，以统一编码规范为先导，以cim 模型标准为参考，进行电、热、冷、气相关能源数据的汇集和整合，消除冗余和不规范的信息，形成一个面向全局的、统一的、标准的数据中心；
③
基于数据中心及总线的专业应用，综合能源管理系统的建设以信息多维度分析和跨专业业务整合为两大切入点，设计开发一系列满足业务需求的基于全景数据中心和esb 的实用化业务应用，主要包括数据整合存储及服务，技术数据分析的综合监控、定制化分析、有效性分析、关联分析，数据管理和数据安全方面也进行了相应的开发工作；
④
可视化综合展示，可视化综合展示主要涵盖系统监视、综合展示、业务整合，系统监视主要侧重于对一次、二次运行状况的智能分析及故障处理；综合展示主要侧重于全景状态、综合分析结果、决策结果的展示；业务闭环管理部分主要侧重于梳理各专业的信息、流程，实现跨专业的信息及流程整合；
⑤
分布式总线规划，系统建设以分布式总线方式建设，通过总线实现横向多业务系统的互联、纵向多级能源管理系统的贯通；4）综合能源管理系统硬件架构主要涉及的硬件部署包括全景中心能源管理系统、区域能源管理系统、当地监控及数据采集设备。系统要提供双网、主要服务器双机热备用、故障自动恢复、磁盘阵列、硬件物理隔离设备、防火墙等设备保证系统的稳定运行，同时在支撑平台的设计上提供了一系列的安全保证，对重要的服务器进程进行一级守护，对数据库、服务、web 系统的访问提供了不同级别的权限管理，保证系统的安全、可靠、高效运行；5）综合能源管理系统软件架构能源管理平台根据终端的信息以及控制需要进行服务封装，采用分层、分块的设计思路，按照常规能源、新能源、旅游能源、建筑能源、市政能源多种方向若干种业务、使用场景划分层级、设置相适应的模块子系统，完成各个业务方向的能源成本、效率、平衡分析，并以需求侧作为输入，以用能来引导产能的优化协调；
6）系统功能规划（1）能源最优调度a.多种能源的生产优化综合能源管理系统能够通过历史数据分析得到不同时段用户的用能习惯，根据这些数据制定能源可替换计划及能源转化策略，找到各能源最经济的供给比例，优化能源生产方式，同时，综合能源管理系统能够指导各能源生产企业及时调整能源产量以及各类能源的生产比例，还将结合能源管网动态运行方式，综合调控各种能源的输送量，从而达到不同种类能源间的优化互补，减少资源浪费；b.需求侧导向
①
能源需求侧：综合能源管理系统能够监控各用能单位终端，实时监控天气信息、各分区人口分布情况、建筑及基础设施中用能设备的运行信息，根据这些信息进行逻辑计算，从而预测出未来1 周、1 个月的用能需求，实现能源需求预报，同时还能够根据当天的实时数据，估算出未来几个小时的用能需求，并发送给产能单位，以便产能单位及时微调当天的生产计划；
②
能源生产侧：能源生产企业根据综合能源管理系统提供的能源需求预报，制定相应的生产计划，并根据实时预报微调每天的生产计划，以便减少管理成本及能源浪费，综合能源管理系统将本着清洁能源优先使用的原则，来统一协调分配各能源生产输送量及比例；（2）互动平台和人性化用能服务综合能源管理系统能够改变计划模式下能源用户被动消费的状况，为市场化的能源价格机制提供实施平台，使每个能源市场主体都成为能源的产消者，主动参与能源供需平衡，实现不同能源生产者之间的互动、不同消费者之间的互动以及生产者与消费者之间的互动，同时，综合能源管理系统将开发能源用户智慧用能客户端(app)，用户通过电脑或手机安装后，能够实时查询用能信息以及电、热、冷、气的价格。用户智慧用能客户端可以为用户提供经济用能建议，让用户结合自身情况，方便自由地制定用能计划；（3）综合监视综合能源管理系统建设全景能源调度指挥中心，实现电、热、冷、气全面的能源监视及kpi 指标的展示，能源监视系统对各种能源进行实时监视，并提供从概貌到具体的动态图形显示，具体内容至少包括以下项目：
①
系统图及系统图中各设备状态及参数；
②
显示全区能源系统总览；
③
动态显示电、天然气、热水各表读数；
④
各表具辅助参数电压、电流、功率、流量、温度、压力显示；
⑤
空调水系统、工艺冷冻水辅助计量系统；
⑥ꢀ
数据趋势功能，跟踪记录；（4）设备运行监视及分析管理以设备台帐为基础，利用预防性保养和临时性维修工单的执行和汇报为驱动，与gis 地理信息、scada 无缝融合的一体化管理平台，为电、热、冷、气不同品种的能源供给系统中的主要设备提供全生命周期的管理。主要功能包括：台帐管理、运维管理、缺陷管理、参
数管理；（5）用户用能分析通过对用户信息的汇总，能源管理平台可以向各级用户提供实时用能情况、多时段报表、用能分析、用能建议，以方便用户根据自己的实际情况优化用能策略，降低用能成本；（6）安全经济运行
①
电力安全经济运行，主要功能包括停电设备列表、停电范围分析、无功备用信息、负荷特性分析、用电风险分析、保电运行管理、大面积停电模拟分析；
②
燃气安全经济运行，主要功能包括燃气爆管分析、燃气安全巡检、供需平衡分析；
③
报表统计分析，定期向能源使用部门发送能源使用情况报表，其中包括各介质能耗总量及最大、平均需求量信息；（7）基于大数据分析的数据挖掘引入数据挖掘关键技术，并根据大数据的特点和用户实际需求进行效果和效率的优化，分别进行多源异构数据的融合分析，基于分布式的预测分析，基于偏差分析的异常状态分析，基于流数据挖掘的分析，开发能源大数据挖掘分析功能，整合入能源管理平台中，作为深度数据和辅助决策的实用工具；（8）基于gis 的应用服务综合能源管理系统可以分为地图管理、管网设施管理、管网分析、管网维护、系统管理；（9）与其他系统之间接口综合能源管理系统需要与其他系统建立通信，以多种数据作支撑，保证数据分析的可靠性，气象部门、智慧社区、交通部门、安防部门部门的监控系统。
6.本发明的技术效果体现在：（1）创新能源生产模式。以化石能源消耗最小为目标，突破传统单一能源的管控，通过各种能源生产之间的优化，实时监控和预测，统筹各类能源的优化配置方案；（2）创新需求侧消费模式。以用户为中心，充分注重用户的用能及服务需求，实现用户间的互补，结合移动互联网，为能源供应服务商和用户之间创造双向互动平台。为用户提供例如用能建议、app查询等人性化服务，让用户通过灵活的价格机制，主动地参与到能源管理中，享受到更加经济、优质、舒适的能源服务；（3）实现能源供需互动。在动态能源价格机制下，充分发挥储能装置、电动汽车等的负荷调节功能，在电力需求低谷储存电能，在用电高峰售电获取经济效益，实现电力系统负荷的灵活调节；（4）其方法科学合理，适用性强，效果佳。
附图说明
7.图1为一种能源互联网深度融合的能源利用方法涉及的内容定位图；图2为综合能源管理平台基础架构图；图3为综合能源管理系统软件架构图。
具体实施方式
8.见图1，以电力系统为核心，以互联网及其他前沿信息技术为基础，以分布式可再生能源为主要一次能源，与天然气网络、交通网络等其他系统紧密耦合而形成的复杂多网流系统。对能源互联网的系统功能、技术框架、信息技术和发展前景方面进行了分析和论述，实现能源互联下的区域能源管理提供了技术基础。区域能源网是多能源系统分析的基础，也是多能源系统特性的具体体现。从功能角度来说，多能源系统可将多种形式的能源有机整合，根据价格、对环境的影响等因素进行分配调节；从能源服务角度来说，将用户的多种需求统筹考虑，通过合理调度达到削峰填谷、合理用能的目的；从能源网络来说，通过协同分析电气网络、天然气网络、热网等网络，促进多种能源技术的发展。综合能源管理系统是以大数据、物联网、移动互联网技术等为支撑的大型开放式能源管理服务平台，系统采用分层分布式结构，借助云数据中心，对“感知”来的电、热、冷、气等多种能源的生产、输送、消费等各类信息进行智能处理，对整个能源系统进行监控和管理；1）综合能源管理系统架构见图2，综合能源管理系统包括能源管理平台、通信系统、终端，所述终端根据能源管理平台的信息及控制需要，装设数据采集及自动化控制设备，实现对能源网各环节的信息传感采集以及用能设备的物联接入，所述通信系统按照“专网专用、辅以公网”的原则，建设能源系统全覆盖的通信网络，实现信息的传输与控制，所述能源管理平台以云计算技术为基础，采用分层、分块的设计思路，开发若干功能模块，根据若干种业务和使用场景划分层级、设置相适应的模块子系统；2）综合能源系统管理模式的设计综合能源管理系统管理模式可分为总管、协管以及总管与协管相结合的复合模式，所述总管模式包括：电、热、冷、气的调度运行由能源管理平台统一管理，所有终端设备采集的数据都直接发送给能源管理平台，同时能源管理平台可以直接遥控、遥调所有的终端设备，协管模式：电、热、冷、气的调度与运行由各自分管部门负责管理，所有终端设备采集的数据发送给各分管部门的数据中心，由各单位的管理中心遥控、遥调所有的终端设备，各数据中心与能源管理平台建立专网通道进行通信，能源管理平台接收各个分管部门数据中心转发的数据，根据接收的数据进行分析计算，实现能源管理功能；3）采用复合模式综合能源管理系统也可以采用总管与协管相结合的复合模式运行，这种模式依据当前实际，可以把具备政策和技术条件的能源行业或区域进行总管，不具备条件的进行协管，同样可以实现能源管理的全部功能，它涉及的内容为：
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系统平台，系统平台包括esb 总线、平台基础服务、soa 治理及运行开发环境；
②
全景数据中心，全景数据中心以统一模型、图形和实时运行数据为核心内容，以统一编码规范为先导，以cim 模型标准为参考，进行电、热、冷、气相关能源数据的汇集和整合，消除冗余和不规范的信息，形成一个面向全局的、统一的、标准的数据中心；
③
基于数据中心及总线的专业应用，综合能源管理系统的建设以信息多维度分析和跨专业业务整合为两大切入点，设计开发一系列满足业务需求的基于全景数据中心和esb 的实用化业务应用，主要包括数据整合存储及服务，技术数据分析的综合监控、定制化分析、有效性分析、关联分析，数据管理和数据安全方面也进行了相应的开发工作；
④
可视化综合展示，可视化综合展示主要涵盖系统监视、综合展示、业务整合，系统监视主要侧重于对一次、二次运行状况的智能分析及故障处理；综合展示主要侧重于全景状态、综合分析结果、决策结果的展示；业务闭环管理部分主要侧重于梳理各专业的信息、流程，实现跨专业的信息及流程整合；
⑤
分布式总线规划，系统建设以分布式总线方式建设，通过总线实现横向多业务系统的互联、纵向多级能源管理系统的贯通；4）综合能源管理系统硬件架构见图3，主要涉及的硬件部署包括全景中心能源管理系统、区域能源管理系统、当地监控及数据采集设备。系统要提供双网、主要服务器双机热备用、故障自动恢复、磁盘阵列、硬件物理隔离设备、防火墙等设备保证系统的稳定运行，同时在支撑平台的设计上提供了一系列的安全保证，对重要的服务器进程进行一级守护，对数据库、服务、web 系统的访问提供了不同级别的权限管理，保证系统的安全、可靠、高效运行；5）综合能源管理系统软件架构能源管理平台根据终端的信息以及控制需要进行服务封装，采用分层、分块的设计思路，按照常规能源、新能源、旅游能源、建筑能源、市政能源多种方向若干种业务、使用场景划分层级、设置相适应的模块子系统，完成各个业务方向的能源成本、效率、平衡分析，并以需求侧作为输入，以用能来引导产能的优化协调；6）系统功能规划（1）能源最优调度a.多种能源的生产优化综合能源管理系统能够通过历史数据分析得到不同时段用户的用能习惯，根据这些数据制定能源可替换计划及能源转化策略，找到各能源最经济的供给比例，优化能源生产方式，同时，综合能源管理系统能够指导各能源生产企业及时调整能源产量以及各类能源的生产比例，还将结合能源管网动态运行方式，综合调控各种能源的输送量，从而达到不同种类能源间的优化互补，减少资源浪费；b.需求侧导向
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能源需求侧：综合能源管理系统能够监控各用能单位终端，实时监控天气信息、各分区人口分布情况、建筑及基础设施中用能设备的运行信息，根据这些信息进行逻辑计算，从而预测出未来1 周、1 个月的用能需求，实现能源需求预报，同时还能够根据当天的实时数据，估算出未来几个小时的用能需求，并发送给产能单位，以便产能单位及时微调当天的生产计划；
②
能源生产侧：能源生产企业根据综合能源管理系统提供的能源需求预报，制定相应的生产计划，并根据实时预报微调每天的生产计划，以便减少管理成本及能源浪费，综合能源管理系统将本着清洁能源优先使用的原则，来统一协调分配各能源生产输送量及比例；（2）互动平台和人性化用能服务综合能源管理系统能够改变计划模式下能源用户被动消费的状况，为市场化的能源价格机制提供实施平台，使每个能源市场主体都成为能源的产消者，主动参与能源供需平衡，实现不同能源生产者之间的互动、不同消费者之间的互动以及生产者与消费者之间
的互动，同时，综合能源管理系统将开发能源用户智慧用能客户端(app)，用户通过电脑或手机安装后，能够实时查询用能信息以及电、热、冷、气的价格。用户智慧用能客户端可以为用户提供经济用能建议，让用户结合自身情况，方便自由地制定用能计划；（3）综合监视综合能源管理系统建设全景能源调度指挥中心，实现电、热、冷、气全面的能源监视及kpi 指标的展示，能源监视系统对各种能源进行实时监视，并提供从概貌到具体的动态图形显示，具体内容至省包括以下项目：
①
系统图及系统图中各设备状态及参数；
②
显示全区能源系统总览；
③
动态显示电、天然气、热水各表读数；
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各表具辅助参数电压、电流、功率、流量、温度、压力显示；
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空调水系统、工艺冷冻水辅助计量系统；
⑥
数据趋势功能，跟踪记录；（4）设备运行监视及分析管理以设备台帐为基础，利用预防性保养和临时性维修工单的执行和汇报为驱动，与gis 地理信息、scada 无缝融合的一体化管理平台，为电、热、冷、气不同品种的能源供给系统中的主要设备提供全生命周期的管理。主要功能包括：台帐管理、运维管理、缺陷管理、参数管理；（5）用户用能分析通过对用户信息的汇总，能源管理平台可以向各级用户提供实时用能情况、多时段报表、用能分析、用能建议，以方便用户根据自己的实际情况优化用能策略，降低用能成本；（6）安全经济运行
①
电力安全经济运行，主要功能包括停电设备列表、停电范围分析、无功备用信息、负荷特性分析、用电风险分析、保电运行管理、大面积停电模拟分析；
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燃气安全经济运行，主要功能包括燃气爆管分析、燃气安全巡检、供需平衡分析；
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报表统计分析，定期向能源使用部门发送能源使用情况报表，其中包括各介质能耗总量及最大、平均需求量信息；（7）基于大数据分析的数据挖掘引入数据挖掘关键技术，并根据大数据的特点和用户实际需求进行效果和效率的优化，分别进行多源异构数据的融合分析，基于分布式的预测分析，基于偏差分析的异常状态分析，基于流数据挖掘的分析，开发能源大数据挖掘分析功能，整合入能源管理平台中，作为深度数据和辅助决策的实用工具；（8）基于gis 的应用服务综合能源管理系统可以分为地图管理、管网设施管理、管网分析、管网维护、系统管理；（9）与其他系统之间接口综合能源管理系统需要与其他系统建立通信，以多种数据作支撑，保证数据分析
的可靠性，气象部门、智慧社区、交通部门、安防部门部门的监控系统。
9.本发明的具体实施方式并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对具体实施内容所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案保护的范围。