一种能效管理方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及电力能效管理技术领域，更具体地说，涉及一种能效管理方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.随着社会的进步与科技的发展，用户对电力的需求急剧上升。随着产业结构的不断转型和人民生活水平的不断提高，居民用电在电力负荷中所占比例不断提高，电力需求季节差异越发凸显，用电尖峰愈发明显。如何优化资源利用效率，并且在降低发电成本的同时减小环境污染成为电力行业亟待解决的问题。同时目前大部分家庭用户用电仍然处于一个粗放式用电情况，面临着电能利用效率不高、用电设备控制复杂、家庭网络功能单一、用电辅助设备过多又无法实现便捷控制等诸多问题。
3.并且，现行的能源调度方案多由发电侧通过启动或关停机组等方式调节出力大小，保证电网的供求平衡，这种方式需要多个发电机组处于“热备用”状态，即将这部分容量分散在效率较低的机组上，使这些机组处于空转或少负荷状态，这些机组常常偏离最优工况运行，使系统燃料消耗增加；同时火力发电机组存在爬峰慢、启动用时长，响应效率低等问题，存在用电成本较高等浪费问题，增大了电力消耗。
4.因此，如何优化资源利用效率，提高电能利用效率，是本领域技术人员需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种能效管理方法、系统、设备及存储介质，以优化资源利用效率，提高电能利用效率。
6.为实现上述目的，本发明提供一种能效管理方法，包括：
7.获取负荷用电的调节需求信息；
8.根据所述调节需求信息、用户的需求响应机制合同及负荷用电可调节范围，确定所述用户在当前时刻的需求响应策略，以通过所述需求响应策略控制与所述用户对应的负荷。
9.为实现上述目的，本发明进一步提供一种能效管理系统，包括：
10.信息获取模块，用于获取负荷用电的调节需求信息；
11.策略确定模块，用于根据所述调节需求信息、用户的需求响应机制合同及负荷用电可调节范围，确定所述用户在当前时刻的需求响应策略，以通过所述需求响应策略控制与所述用户对应的负荷。
12.为实现上述目的，本发明进一步提供一种电子设备，包括：
13.存储器，用于存储计算机程序；
14.处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的能效管理方法的步骤。
15.为实现上述目的，本发明进一步提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读
存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的能效管理方法的步骤。
16.通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种能效管理方法，包括：获取负荷用电的调节需求信息；根据所述调节需求信息、用户的需求响应机制合同及负荷用电可调节范围，确定所述用户在当前时刻的需求响应策略；通过所述需求响应策略控制与所述用户对应的负荷。可见，在本方案中，可基于负荷用电的调节需求信息得到需求响应策略，并通过响应该需求响应策略调控用户的负荷，通过该方式，可以让用户以需求响应的方式参与电网调峰，优化了资源利用效率，提高了电能利用率，方便了用电设备的控制，保障了电网的稳定，达到了绿色节能的目的。本发明还公开了一种能效管理系统、设备及存储介质，同样能实现上述技术效果。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例公开的一种能效管理方法流程示意图；
19.图2为本发明实施例公开的用能监测分析模块结构示意图；
20.图3为本发明实施例公开的电价\激励响应单元结构示意图；
21.图4为本发明实施例公开的一种适用于家庭的智慧能效管理系统的控制方法流程示意图；
22.图5为本发明实施例公开的一种能效管理系统整体结构示意图；
23.图6为本发明实施例公开的一种电子设备结构示意图；
24.图7为本发明实施例公开的一种网络结构示意图；
25.图8为本发明实施例公开的报文格式示意图。
具体实施方式
26.需求响应dr(demand response，电力需求响应)为缓解紧张的电力需求提供了一个经济有效的方法。在需求响应模式下，供电商在电力批发市场价格升高或系统可靠性收到威胁时给电力用户打出电价变动信号或激励奖励通知，电力用户根据这些信号改变习惯用电模式，错峰用电，从而保障电网稳定。而家庭智慧能效管理系统(home smart energy efficiency management system)能够实现对家庭设备的统一智能管理，提高家庭用能效率。
27.家庭智慧能效管理系统是以智能电网为基础，整合家庭中所有发电、用电以及储能设备为一体提供策略并进行控制管理的智能化网络控制系统，它是智能电网在家庭用电侧的应用。需求侧资源与供应侧资源相比，具有响应速度快、成本低、零排放等优点。电力需求响应是根据电力需求弹性的特点，利用市场经济的杠杆作用，在特定的短期时间内执行，快速调节电力供应与需求矛盾的解决方法。其目的是确保电网的稳定性、提高电力系统的资产利用率与运行效率、应对电网的突发事件、平衡新能源间歇性发电的波动以及帮助电
网系统提高系统性节能减排的能力。
28.家庭能效管理承担着合理优化电能、减少峰值需求、满足用户需求侧响应的重要任务。家庭智慧能效管理系统能够促使居民用户积极参与用电管理，提升供电安全性和能源利用率，且在推动节能减排、减少环境污染方面扮演着关键角色，发展家庭智慧能效管理系统对于推动可再生能源消纳、保障电网稳定运行等方面都具有极为重要且积极的意义。
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.参见图1，本发明实施例提供的一种能效管理方法流程示意图，通过图1可以看出，该方法具体包括：
31.s101、获取负荷用电的调节需求信息；
32.在本实施例中，负荷指代用户的用电设备，负荷可以包括：电视、电脑等非热控负荷，以及空调、电热水器等热控负荷。该调节需求信息为从电网和负荷商处获取的调节需求，包括：发用电预测信息、电价变动信息或激励信息，其中：发用电预测信息为在调节周期内，未经过人为干预下的用户发电可能情况和用户用电可能情况，通过分析发用电预测信息中的发电和负荷变动曲线，为需求响应策略的制定提供预测发电量和负荷用电量这一数据参考；电网发布的电价变动信息可为：提高电价的信息或者降低电价的信息，那么提高电价后，便可关闭不影响使用的负载以便减少用电成本，电网发布的激励信息可为：积分，如参与需求响应可以获得积分，便可以获得最多的积分作为需求响应的目标。
33.需要说明的是，本实施例中，为了准确的制定需求响应策略，需要采集用户的用电信息，将用电信息与预先设置的负荷特征库进行对比，确定用户的负荷用电状态信息，并基于负荷用电状态信息确定用电习惯信息，然后根据用户的发电信息、负荷用电状态信息和用户的用电习惯信息，确定用户当前时刻至下一时刻之间的负荷用电可调节范围。
34.具体来说，本实施例中，需要采集用户的入户电压电流、蓄电池的蓄电量等信息，通过对采集到的信息做分解辨识，从而监测用户的整体能耗、各用电器能耗和发电量等情况，分析判断各电器的使用状态、光伏发电状态和用电习惯信息；其中，用电习惯信息可以表示用户使用各个电器的时间，使用电器的时长，使用电器时其工作模式等信息。参见图2，为本发明实施例提供的用能监测分析模块结构示意图，可见，用能监测分析模块通过电压传感器、电流传感器、蓄电池传感器及用户负荷特征库确定用户的负荷用电状态信息。用电信息为用能监测分析模块利用各传感器从入户电压电流、负荷电压电流和蓄电池蓄电量等处获得家庭和负荷工作的用电信息，发电信息为用户安装的太阳能光伏发电板的发电量等信息；其中：负荷电压电流可以通过负荷接电处的智能插座采集负荷的电压电流；或通过非侵入式负荷监测技术辨识用户负荷得到负荷电压电流。
35.其中，负荷特征库内存储有每一个负荷的所有工作模式的工作电流波形、工作电压波形、v
‑
i曲线图、相位特性、频率特性、用电习惯等特征；用能分析监测系统将采集到的实时电流电压波形，与负荷特征库中逐个对比，得到负荷用电状态信息，负荷用电状态信息是指当前采集的电流波形所属的负荷的种类、型号及其工作状态和工作模式。如：可根据家庭总用电功率的增加或减少判定采集到的负荷的工作状态；可根据之前采集的负荷信息进
行整理，得到当前时刻该种类、型号的负荷正处在工作状态的数量。工作状态包括：开启状态还是关闭状态，如：空调的开启状态和关闭状态；工作模式为在开启状态下的不同运行模式，如：微波炉的加热和解冻模式。
36.并且，用户投切负荷时会造成入户电流发生变化，造成用户入户功率改变，因此本方案可根据用户入户电流突变即可检出用户发生投切事件，由于电流具有可加性(入户总电流是各个工作负荷的工作电流的和)，因此可将投切事件发生后的入户电流与投切前的入户电流相减，即可得到用户事件(用户投切负荷的操作)对应的负荷电流，提取的用户事件对应的负荷电流波形即为事件波形。因此在本方案中，用能监测分析模块根据采集得到的用户电压电流波形提取用户事件，并将事件波形与负荷特征库内记录的所有波形逐一对比，求得该用户事件与各个负荷的工作状态相似的匹配率(如计算两者之间的差值大小，差值越小则匹配率越高)，选取匹配率最大的负荷及其工作模式判定为该用户事件的对应负荷及工作模式，根据用户事件为用户入户功率提高(负荷工作)或降低(负荷关闭)可以得到所对应负荷的工作状态。该过程可表示为：p
i
＝max[p
i1
,p
i2
,p
i3
,
…
,p
in
]；在该公式中，p
i
为当前时刻所采集的用户事件最匹配的负荷及其工作状态，p
i1
,p
i2
,p
i3
,
…
,p
in
为当前时刻所采集的用户事件与负荷特征库中所有记录的对比结果的匹配率。
[0037]
进一步，本方案确定负荷用电状态信息及用电习惯信息后，会结合用户的发电信息确定用户当前时刻至下一时刻之间的负荷用电可调节范围，得到用户参与需求响应的可行目标区间，为需求响应目标分配提供约束。具体来说，本方案可通过改变空调\电热水器的状态、转移家用电器的时间和启动或关闭蓄电池对家庭的供能，改变家庭当前的用电量，统计每个用电器可调节的功率和蓄电池可分配的电量，便可计算出家庭用户当前的用能潜力。
[0038]
在本实施例中，空调的可调节范围可以通过空调系统内温度变化的微分方程来计算：
[0039][0040][0041]
其中，为空调系统i在τ时间段内的温度变化率，θ
i
(t)为空调系统i在t时刻的室内温度；n
l
为一个云平台下包含的空调系统数量；t
a,i
(t)为环境温度；c
i
[kwh/℃]为空调系统i的热容；r
i
[℃/kw]为热阻；p
i
[kw]为平均功率；s
i
(t)为t时刻开关状态变量，τ为对空调状态的采样时间间隔，θ
imin
和θ
imax
分别为空调温度波动下限和上限，下限＝设定温度值
‑
用户舒适度范围，上限＝设定温度值+用户舒适度范围。其中，t时刻开关状态变量s
i
(t)为预计的下一τ时间段内空调的开关状态，而非当前值，通过确定s
i
(t)，可确保空调系统的温度满足舒适度，如：空调运行在设定温度附近一定范围内波动，以此维持用户的舒适度感受，故当温度低于波动下限会强制关闭空调，反之当温度高于波动上限时会使空调强制开启。
[0042]
在本实施例中，热水器的可调节范围可以通过热水器系统内温度变化的微分方程
来计算：
[0043][0044][0045]
其中，t(t)[℃]为当前时刻储水罐内水温，ρ[kg/m3]为水在t(t)下的密度，c
p
[j/(kg
·
℃)]为水的比热容，v为热水器容积，p0[w]为电热水器加热管额定功率，u(t)为电热水器的开\关状态，g为电热水器散热系数，t
a
[℃]为环境温度，w
d
(t)[m3]为电热水器在时间t的用水量，t
in
[℃]为电热水器进水温度，[t
low
,t
high
][℃]为电热水器温度波动范围。
[0046]
在本实施例中，可分别通过与空调及热水器对应的公式，计算空调及热水器的可调节范围，也即：可根据系统内的各个参数计算用户τ时间内的温度变化率，并以此计算系统内τ时刻后的温度值。在接收到负荷用电调节需求信息后，可以通过调节开状态和关状态的时长，达成目标消纳任务，但必须同时保证温度变化范围位于用户舒适度允许范围内。在保证用户的温度变化范围位于用户舒适度允许范围之后，可以通过尽可能使这个调节周期的负荷处于关状态或开状态，这样分别可以得到这个负荷在这个调节周期的用电量最小值和最大值，即可以得到负荷用电可调节范围。
[0047]
在此，以功率为1200w的热水器为例进行说明：
[0048]
设当前调节周期为10min，热水器设定温度为68℃，热水器系统对居民舒适度要求为
±
15℃，当前热水器系统室内温度为28.1℃，热水器内水温为60℃，根据经验公式计算热容热阻，可以求得此时热水器在10min内完全处于关闭状态时温度下降，但未达到53℃，可以认为该调节周期内，热水器的最小调节范围为0j；若热水器在10min内完全处于打开状态时温度上升，但未达到83℃，可以认为在该调节周期内，热水器的最大调节范围为1200*60*10j；由此可以得到热水器的可调节范围为[0,720000j]。
[0049]
进一步，本实施例确定负荷用电可调节范围的过程可为：
[0050]
根据用户的光伏发电状态，得到一个调节周期(根据电网要求)内，用户的可能发电量e
发电
、蓄电池存蓄的电量e
已蓄电
和蓄电池可以容纳的电量e
待蓄电
；根据用电器的工作状态，得到非热控负荷的用电量e
不可调用电
，对于热控负荷(如空调、电热水器等)可以根据上述公式计算该周期内空调/电热水器尽可能处于开/关状态下的用电量：e
空调开
、e
空调关
、e
热水器开
、e
热水器关
；根据用户的用电习惯信息，可以得到在该调节周期内，用户可能使用的用电器的用电量e
习惯
，用户可以转移到下一调节周期的用电器的用电量e
习惯可出
以及用户可以转移到此调节周期内使用的用电器的用电量e
习惯可入
。由此，可以计算用户的负荷用电可调节范围为[e
min
,e
max
]。
[0051]
其中最小用电为：
[0052]
e
min
＝e
习惯
‑
e
习惯可出
+e
空调关
+e
热水器关
+e
不可调用电
‑
e
发电
‑
e
已蓄电
；
[0053]
最大用电为：
[0054]
e
max
＝e
习惯
+e
习惯可入
+e
空调开
+e
热水器开
+e
不可调用电
+e
待蓄电
‑
e
发电
。
[0055]
s102、根据所述调节需求信息、用户的需求响应机制合同及负荷用电可调节范围，
确定所述用户在当前时刻的需求响应策略；
[0056]
需要说明的是，在确定需求响应策略时，需要获取需求响应机制；该需求响应机制通过所述需求响应机制合同、用电习惯信息及负荷用电状态信息生成；然后根据调节需求信息中的电价变动信息或激励信息，以及调节需求信息中的发用电预测信息、需求响应机制及负荷用电可调节范围，制定初始需求响应策略；并利用发用电预测信息，仿真模拟用户执行每个初始需求响应策略后的能效，选择满足能效需求的初始需求响应策略作为用户在当前时刻的需求响应策略。
[0057]
具体来说，本实施例中的需求响应机制合同为预先录入的用户与电网价格型\激励型需求响应机制确认合同，该需求响应机制合同规定了系统可以调度调节的负荷；用电习惯信息可以计算用户在这一调节周期内的负荷用电预估功率，负荷用电状态信息也用于计算周期内的负荷用电预估功率，因此，本实施例结合需求响应机制合同、用电习惯信息及负荷用电状态信息，经过以发电预测功率为目标，以负荷用电预估功率为项，可在保证用户舒适度且用户用能不被影响的前提下，得到拟合用户用电的调解方案作为需求响应机制，提供需求响应办法。也即：本实施例中的需求响应机制代表电网发布调节需求信息之后，系统可以调节用户用电的举措，如电价降低可以通过增加负荷、增加空调电热水器开启时间或调高热水器设定温度、调低空调设定温度等机制。需求响应机制在一个周期内经过细化后和计算后，尽可能的减少拟合误差得到的方案为需求响应策略。
[0058]
进一步，在本实施例中，电价\激励响应单元会根据需求响应机制，通过分析电网提供的电价变动信息和激励信息，参考发用电预测信息，分配需求响应发电和用电模式，并基于智能算法，制定针对用户的需求响应策略，调节用户的用电行为，控制负荷的用电状态；例如：设定的需求响应策略可以包括：空调/热水器在周期内开关运行时刻表，周期内可以提前使用的下一周期的常用负荷，以及周期内需要推迟到下一周期使用的负荷等等。
[0059]
在本实施例中，寻优算法的目标函数可以表示为：
[0060][0061]
其中，t为有关功率参数p
d
(k)及p
a,i
(k)参与目标函数的调节周期，由电网或用户自主设置，本方案为了便于对目标函数进行寻优计算，将连续的时间变量t转为离散值，记作k；p
d
(k)为由电网提供的总清洁能源消纳任务的目标功率；p
a,i
(k)为负荷无干预用电预测曲线，从发用电预测信息中获得，p
a,i
为n个在这一调节周期中将工作的电器参与能源负荷消纳任务的预估功率，n为在这一调节周期中所有可能开启的负荷的数量。
[0062]
在本方案中，利用了具有收敛快和全局优化特点的人工免疫算法求解该目标函数。免疫算法利用设置抗原和抗体，并不断更新旧的抗体和保留优秀的抗体，经过多次迭代循环计算可以得到最适宜的抗体，即为目标函数的最优解。该算法操作步骤如下。
[0063]
第1步，设置所需要的求解目标作为抗原。即将需要求解的问题转换为方程，作为算法的目标函数。在本方案中，目标函数为所选负荷的预测使用功率总和与消纳目标功率之差的二范数。
[0064]
第2步，使用生成随机数的方式初始化所有的抗体。抗体为所需求解问题的可行解的编码表示方法。在本方案中，所选的n个负荷的编号组合就是算法中的抗体。假设抗体群共有g个抗体。
[0065]
第3步，对原有的抗体使用复制、交叉互换和变异的方式来生成新的抗体。
[0066]
第4步，将现有的抗体代入目标函数求得其匹配程度作为是否为最优解的判断依据，计算现有的抗体两两之间的相同位数占比作为相似程度。易知，匹配程度越大，所选的负荷越符合目标需要；抗体之间越相似，就越容易出现局部寻优的结果。匹配程度和相似程度的计算方法如下：
[0067]
a
x
＝f
[0068][0069]
式中：f为目标函数的计算值；a
x
为抗原与抗体x之间的匹配程度；s
x,v
为抗体x和v之间的相似程度；k
x,v
为抗体x与v之间的相同位数；n为抗体的长度，即为挑选的负荷的数量。
[0070]
第5步，根据第4步得到的匹配程度和相似程度，将匹配程度表现最好的抗体保留下来，剔掉一些相似程度过高的抗体，以此获得父代抗体群。为了避免发生局部寻优的情况，在计算抗体繁殖率的时候加入评价参数，进一步挑选适宜保留的抗体。即抗体繁殖率越高，保留几率越大。
[0071][0072][0073]
式中：c
x
为抗体x的浓度；g为抗体群设定的抗体容量；p
r,x
为抗体x的繁殖率；α为计算繁殖率时加入的评价参数。
[0074]
第6步，将第5步保留下来的抗体储存起来。
[0075]
第7步，判断已经进行的循环次数是否到设置的迭代次数上限z，如果达到则结束循环并返回寻优结果；否则回到第3步且循环次数加1。
[0076]
需要说明的是，在寻优的过程中，负荷用电可调节范围与目标函数之间存在约束关系。具体来说：负荷用电可调节范围决定了用户用电的最大最小值，因此分配每个负荷的用电量都必须位于该负荷的可调节范围内，目标函数寻优的总目标应限于用户可调节范围内，其中空调和热水器的寻优的目标函数应受限于空调和电热水器本身的可调节范围内，可以通过调节用户的发电转用电、蓄电池用电以及调度周期内的用电习惯电器转移等改动使空调/电热水器的目标值位于其自身可调节范围内。并且，在寻优过程中，电价变动信息或激励信息所起的作用为：若电价变低，则控制使用更多的电来定制策略，若电价变高，则控制使用更少的电来制定策略；激励型信号可以获得更多的奖励为目标执行策略，如：使用户的负荷变化曲线尽可能的拟合电网的发电变动曲线以获得更多的奖励。
[0077]
可见，通过对目标函数寻优即可得到效果最好的几组初始需求响应策略。在本实施例中，还需要通过需求响应仿真单元对电价\激励响应单元制定的初始需求响应策略做仿真运算，根据仿真结果分析每个需求响应策略对当前时刻需求响应的有效性，判断该需求响应策略的可操作性和可行性，从中选取最终实施的需求响应策略。在本实施例中，通过需求响应仿真单元对各个初始需求响应策略的运行效率和有效性做分析时，可计算各个时
刻的空调和电热水器受到需求响应策略影响的功率变化曲线，根据计算结果与消纳目标之间的差值绝对值大小评估该需求响应策略的有效性。其中空调\电热水器的温度变化和功率变化可以利用下式计算：
[0078][0079][0080]
其中，y1(t+1)为下一时刻的空调预估功率，y0(t+1)为下一时刻的热水器预估功率。进一步，本实施例可根据计算获得的下一时刻的所有负荷的功率值，与从电网处获得的发用电预测信息中预测的发电功率变化曲线的拟合程度，评价需求响应策略的有效性，如：计算两者之间的各个时刻的差值的绝对值，绝对值的和最小则拟合效果越好，从而确定效果最好的需求响应策略。
[0081]
s103、通过需求响应策略控制与用户对应的负荷。
[0082]
需要说明的是，在本实施例中，通过需求响应策略控制与用户对应的负荷时，若调节需求信息中携带电价变动信息，则将需求响应策略发送至用户，通过用户主动响应需求响应策略；若调节需求信息中携带激励信息，则通过用户的负荷自主响应需求响应策略；其中，响应需求响应策略包括：调整负荷的工作时间、工作模式和工作状态。
[0083]
参见图3，为本发明实施例提供的电价\激励响应单元结构示意图，可见，电价\激励响应单元从需求响应机制确定单元获取需求响应机制，从发用电调度预测单元获取发用电预测信息，从用能潜力评估模块获取负荷用电可调节范围，然后计算单元根据电网的电价变动信息或激励信息，制定需求响应策略，通过需求响应仿真单元对策略模拟仿真验证后，通过信号发射器或通讯网络直接控制家用电器和蓄电池用电口，控制负荷用电状态，调节用户用电行为。其中：通讯网络包括因特网、无线局域网、蓝牙网络等网络，电价\激励响应单元通过通讯网络接收电网发布的电价变动信息或激励信息，发布对用户负荷的调节控制指令，达到控制调节负荷的作用，节约家庭用电，提高家庭能效。
[0084]
进一步的，本方案通过所述需求响应策略控制与所述用户对应的负荷之后，还需要根据需求响应策略的完成情况及发用电预测信息，确定用户的需求响应效果；利用需求
响应效果及需求响应机制合同，确定收益信息；其中，若调节需求信息中携带电价变动信息，则收益信息为价格收益信息，若调节需求信息中携带激励信息，则收益信息为激励收益信息。
[0085]
具体来说，本方案还可通过用能监测分析模块采集用户执行需求响应策略的负荷转移、发用电调配等情况，响应效果评价模块对上述信息进行分析，获得需求响应策略的完成度，计算实际运行与目标的差值，根据合同中指定的综合能效评估体系，评价用户参与需求响应的效果。并且，本实施例为了更好实现电网侧与用户侧的友好互动，同时用四种维度(经济能效、电能信息、电能污染、生产信息)来评估不同时间段的互动效果，评判用户侧、设备侧和电网侧综合效益，可为电网公司、售电商服务，其结果可指导电网公司制定电网安全、经济运行的措施；其中，经济能效为节电量、节电率；电能信息为过负荷时间、负载率、电表数据准确率；电能污染为谐波污染、损失电量；生产信息为电量、电耗(空调系统逐日能耗)。确定需求响应效果后，本实施例还可通过用户交易结算模块基于用户的需求响应合同和用户的需求响应效果，结算用户参与需求响应所获得的价格或激励收益。如：电价变动可以直接计算节约的电费，激励信号需要根据评估结果得到获得的奖励(如积分)。
[0086]
参见图4，为本发明实施例提供的一种适用于家庭的智慧能效管理系统的控制方法流程示意图，包括如下步骤：
[0087]
s201、当用户开始使用该系统时，录入家庭发电\用电设备目录和用户用电习惯信息，以及录入用户确认的需求响应机制合同和激励奖励机制信息。其中，用户的用电习惯信息在初期录入后，在后期会进行自主更新，发电\用电设备目录、需求响应机制合同和激励奖励机制信息均可进行更新。
[0088]
s202、评估用户的用电潜力，得到负荷用电可调节范围，获取来自电网的发用电预测信息，扫描检索电价变动和激励信息；
[0089]
s203、判断是否有电价变动信息/激励信息；若收到电价变动信息，则转向s204，若收到激励信号，则转向s207。
[0090]
s204、制定需求响应策略，通过策略用能仿真，计算策略的评估指标。
[0091]
s205、判断是否符合能效评估指标；如果策略评估结果满足指标，则转向s206，否则，转向s204。
[0092]
s206、用户主动响应策略；该过程包括：将需求响应策略发送到用户，让用户进行确认，用户选择执行需求响应策略，系统代为控制可调节负荷和蓄电池，用户自主转移调节负荷用电时间，转向s210。
[0093]
s207、制定需求响应策略，通过策略用能仿真，计算策略的评估指标。
[0094]
s208、判断是否符合能效评估指标；如果策略评估结果满足指标，则转向s209，否则，转向s207。
[0095]
s209、用户负荷自主响应策略，系统代为控制可调节负荷和蓄电池，调节用户负荷用电。
[0096]
s210、由系统控制或人工改变负荷的工作时间、工作模式和工作状态，系统实时监测用户用能参数，归纳用电习惯，评价用户需求响应效果。
[0097]
s211、根据需求响应效果，结算用户获得的电费补偿或激励奖励，结束需求响应流程。
[0098]
综上可见，本发明提供的能效管理方法可适用于家庭，本方案基于电价变动信息或者激励信号，使得家庭用户以需求响应的方式参与电网调峰，同时获得经济收益，减少了用电成本，提高了电能利用率，方便了用电设备控制，保障了电网的稳定，达到了绿色节能的目的。本方案通过多方考虑、有效整合的方式，克服了传统需求响应时用户对具体措施的不了解、不配合的问题，提高了用户参与需求响应的积极性和参与度。
[0099]
本方案通过对采集用电信号与用户负荷特征库对比，获得用户的用电情况和负荷的工作状态、工作模式等信息，实现了对家用负荷使用情况的深度分析，提高了需求响应策略准确度，避免了资源浪费。本方案还利用用户监测分析模块分析用户所有负荷状态，为需求响应策略的制定提供最准确的数据，提高了策略的有效性，既增加了调节的灵活性，同时提高了需求响应的效率。本发明结合传感器、网络、计算单元和控制器制定并执行需求响应策略，有效地实现了电网与家庭用户需求响应的共同参与和协同控制。
[0100]
下面对本发明实施例提供的能效管理系统、设备及存储介质进行介绍，下文描述的能效管理系统、设备及存储介质与上文描述的能效管理方法可以相互参照。
[0101]
本发明实施例提供的一种能效管理系统，包括：
[0102]
信息获取模块，用于获取负荷用电的调节需求信息；
[0103]
策略确定模块，用于根据所述调节需求信息、用户的需求响应机制合同及负荷用电可调节范围，确定所述用户在当前时刻的需求响应策略，以通过所述需求响应策略控制与所述用户对应的负荷。
[0104]
其中，本方案还包括：
[0105]
用能监测分析模块，用于采集所述用户的用电信息，将所述用电信息与预先设置的负荷特征库进行对比，确定所述用户的负荷用电状态信息，并基于所述负荷用电状态信息确定用电习惯信息。
[0106]
用能潜力评估模块，用于根据所述用户的发电信息、负荷用电状态信息和用户的用电习惯信息，确定所述用户当前时刻至下一时刻之间的负荷用电可调节范围。
[0107]
其中，所述信息获取模块包括：
[0108]
需求响应机制确定单元，用于通过所述需求响应机制合同、用电习惯信息及负荷用电状态信息生成需求响应机制；
[0109]
发用电调度预测单元，用于获取发用电预测信息；
[0110]
所述策略确定模块包括：
[0111]
电价\激励响应单元，用于获取需求响应机制，根据所述调节需求信息中的电价变动信息或激励信息，以及所述调节需求信息中的发用电预测信息、所述需求响应机制及所述负荷用电可调节范围，制定初始需求响应策略，并通过需求响应仿真单元确定所述用户在当前时刻最终的需求响应策略；
[0112]
需求响应仿真单元，用于利用所述发用电预测信息，仿真模拟所述用户执行每个初始需求响应策略后的能效，并选择满足能效需求的初始需求响应策略作为所述用户在当前时刻最终的需求响应策略。
[0113]
其中，所述电价\激励响应单元具体用于：若所述调节需求信息中携带电价变动信息，则将所述需求响应策略发送至所述用户，通过所述用户主动响应所述需求响应策略；若所述调节需求信息中携带激励信息，则通过所述用户的负荷自主响应所述需求响应策略；
其中，响应所述需求响应策略包括：调整负荷的工作时间、工作模式和工作状态。
[0114]
其中，所述系统还包括：
[0115]
响应效果评价模块，用于根据所述需求响应策略的完成情况及所述发用电预测信息，确定所述用户的需求响应效果；
[0116]
用户交易结算模块，用于利用所述需求响应效果及所述需求响应机制合同，确定收益信息；其中，若所述调节需求信息中携带电价变动信息，则所述收益信息为价格收益信息，若所述调节需求信息中携带激励信息，则所述收益信息为激励收益信息。
[0117]
在本实施例中，参见图5，为本发明实施例提供的一种能效管理系统整体结构示意图，具体来说，各模块/单元所实现的具体功能如下：
[0118]
用能潜力评估模块：基于用户的发电状态、用电器工作状态和用户的用电习惯信息，计算用户当前时刻到下一时刻之间可以达到的负荷用电可调节范围；
[0119]
用能监测分析模块：分析实时采集的用户用电信息和用户发电信息，例如用户的入户电流和蓄电池的蓄电量等信息，根据对采集到的信息做分解辨识，监测用户的整体能耗、各用电器能耗和发电量等情况；
[0120]
发用电调度预测单元：采集接收来自电网和负荷商的发电和用电预测情况，分析用户对应的发电和负荷变动曲线，为电价\激励响应单元提供数据参考；
[0121]
需求响应机制确定单元：根据预先录入的用户与电网价格型\激励型需求响应机制确认合同，结合用户自身用能行为习惯和负荷情况，设计制定针对用户的需求响应机制；
[0122]
电价\激励响应单元：根据需求响应机制确定单元设计的需求响应机制，通过分析电网提供的电价波动信息和激励信号，基于智能算法，制定针对用户的需求响应策略；
[0123]
需求响应仿真单元：对电价\激励响应单元制定的需求响应策略做仿真运算，分析需求响应策略的可行性；
[0124]
响应效果评价模块：分析用户执行需求响应策略的负荷转移、发用电调配等情况，根据合同中指定的综合能效评估体系，评价用户参与需求响应的效果；
[0125]
用户交易结算模块：基于用户的需求响应合同和用户的需求响应效果，结算用户参与需求响应所获得的收益。
[0126]
可见，本发明通过构建家庭能效管理系统，使得用户可以以家庭为单位参加电网的需求响应削峰填谷，减少了家庭用户的能耗和电费消耗，提高了家庭用户能效水平，达到绿色节能的目的，克服了大部分用户不了解需求响应的问题，提高了家庭用户在需求响应上的参与度，提高了电网调峰和需求响应的效率，有效地实现了电网与家庭用户需求响应的共同参与和协同控制。
[0127]
参见图6、本发明实施例还提供一种电子设备，包括：
[0128]
存储器21，用于存储计算机程序；
[0129]
处理器22，用于执行所述计算机程序时实现上述方法实施例所述的能效管理方法的步骤。
[0130]
在本实施例中，设备可以是执行上述能效管理方法的服务器及终端设备。
[0131]
该设备可以包括存储器21、处理器22和总线23。
[0132]
其中，存储器21至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器21
在一些实施例中可以是设备的内部存储单元，例如该设备的硬盘。存储器21在另一些实施例中也可以是设备的外部存储设备，例如设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器21还可以既包括设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器21不仅可以用于存储安装于设备的应用软件及各类数据，例如执行能效管理方法的程序代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0133]
处理器22在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit,cpu)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器21中存储的程序代码或处理数据，例如执行能效管理方法的程序代码等。
[0134]
该总线23可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称eisa)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0135]
进一步地，设备还可以包括网络接口24，网络接口24可选的可以包括有线接口和/或无线接口(如wi
‑
fi接口、蓝牙接口等)，通常用于在该设备与其他电子设备之间建立通信连接。
[0136]
可选地，该设备还可以包括用户接口25，用户接口25可以包括显示器(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选的用户接口25还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light
‑
emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。
[0137]
图6仅示出了具有组件21
‑
25的设备，本领域技术人员可以理解的是，图6示出的结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0138]
参见图7，为本发明实施例还提供一种网络结构示意图，可以看出，在本实施例中，网络结构分为四个层面，分别为：主体层、通信层、监测层和设备层；主体层具有制定需求响应策略、收集数据、关联用户信息化设备和决策功能；网络层育有信息传递功能；监测层具有采集用户用电电流电压和用户负荷用电电流电压以及蓄电池电量的功能；设备层为需求响应策略的落实点，具有调节用户用电、提高用电能效的功能；在电网到用户之间采用apn(access point name，接入点)网络接入电网关口，获取价格\激励信号信息；在用户内部采用vpn网络(virtual private network，虚拟专用网络)，保证信息安全，获取负荷信息并控制负荷。
[0139]
参见图8，为本发明实施例提供的报文格式示意图，本方案的通信模型为基于gb/t 18657.3—2002规定的三层参考模型“增强性能体系结构”，报文格式为gb/t 18657.1—2002的6.2.4条ft1.2异步式传输帧格式，链路层传输顺序为低位在前，高位在后；低字节在前，高字节在后。
[0140]
本发明的接口采用webservice技术实现，服务器为主体层的能效管理系统，客户端包括：主体层的家庭用户智能设备的用户界面、监测层的采集终端、设备层的控制终端；
客户端和服务器用soap协议(simple object access protocol，简单对象访问协议)通过http(hyper text transfer protocol，超文本传输协议)来交互，客户端根据wsdl(web services description language，web服务描述语言)描述文档生成soap请求消息发送到服务端，服务端解析收到的soap请求，然后再生成相应的soap应答返回到客户端；客户端与服务端的数据交互采用扩展标记语言xml(extensible markup language，可扩展标记语言)格式的字符串来交互。
[0141]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例所述的能效管理方法的步骤。
[0142]
其中，该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0143]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0144]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。