基于物联网可视化的园区低碳能源调度系统及方法与流程

本发明涉及低碳能源调度，特别涉及基于物联网可视化的园区低碳能源调度系统及方法。

背景技术：

1、低碳能源，是替代高碳能源的一种能源类型，它是指二氧化碳等温室气体排放量低或者零排放的能源产品，主要包括核能和一部分可再生能源等。实行低碳能源是指通过发展清洁能源，包括风能、太阳能、核能、地热能和生物质能等替代煤炭、石油等化石能源以减少二氧化碳排放。现关于低碳能源调度系统，已有相关专利；比如公开号为cn114565239b的中国专利公开了一种用于产业园区的综合低碳能源调度方法及系统，该方法包括：基于每种类别电力能源的输送成本和管控成本，构建综合低碳能源调度目标函数；通过小生境蟑螂群优化算法，根据综合低碳能源调度目标区域内的电力能源类别和产业园区数量，对所述综合低碳能源调度目标函数进行求解，得到电力能源最优分配比例方案；根据所述电力能源最优分配比例方案，对所述综合低碳能源调度目标区域内电力能源的分配比例进行调度。该专利通过小生境蟑螂群优化算法，以及由每种类别电力能源的输送成本和管控成本构建的综合低碳能源调度目标函数，结合产业园区的实际规模和已选取的电力能源类型，为目标产业园区域提供更为精准的综合低碳能源调度决策。

2、上述专利虽然通过优化算法进行低碳能源调度决策，但仍存在以下问题：

3、现有技术中，缺少对电网信息的分类模型和发现策略，不能及时、准确的在园区信息中提取关于能耗的关键信息，无法对园区各个区域的用能进行实时获取，不能对信息的处理结果进行生动、直观、实时的展现，造成园区监管人员无法快速准确的了解园区能耗的运行状态，无法及时洞察园区用能存在的异常，更无法对能源调度方案进行推演预测。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于物联网可视化的园区低碳能源调度系统及方法，通过构建基于园区实体的虚拟模型，并结合电网和气网的实时数据，实现园区内电能、气能的全面监控，基于区块链信息执行能源调度分析，提高了能源的利用率，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于物联网可视化的园区低碳能源调度系统，包括：

4、园区能源监测平台，用于：

5、从能源供应站获取可再生资源转换后的电能数据和气能数据，将所述电能数据接入电网，将所述气能数据接入气网，并将所述电网和气网的实时状态信息反馈至园区能源监测平台；

6、对所述电网和气网的实时状态信息进行读取，并确定所述电网和气网实时状态信息的数据类型，基于所述数据类型获取对应数据类型的约束条件，根据所述约束条件基于时间戳对每个子数据进行数据验证；

7、将所述电网和气网实时状态信息基于数据传输通道传输至可视化调度平台进行调度；

8、可视化调度平台，用于：

9、构建基于园区实体的可视化模型，获取所述园区的基础数据，所述基础数据包括园区建筑数据、用能数据和环境数据；

10、从所述电网和气网实时状态信息中提取的所述电网和气网额刚性电负荷、刚性气负荷和柔性负荷，基于所述电网和气网的各个负荷进行低碳能源评估；

11、基于评估结果确定所述园区各个区域的能耗需求，并建立调度方案，并将所述调度方案输入至所述可视化模型中进行模拟推演，基于推演结果计算园区各个区域的低碳能源平衡结果，并基于计算结果进行调度方案的优化。

12、进一步的，所述园区能源监测平台，包括：

13、能量获取单元，用于从燃煤电厂、燃气轮机组和风电场获取可再生能源，从气站和出气管获取可再生能源；

14、能量转换单元，用于将从燃煤电厂、燃气轮机组和风电场获取到的可再生能源转换为电能，将从气站和出气管获取到的可再生能源转换为气能；

15、所述能量转换单元，还用于在风电场获取到的可再生能源转换的电能过剩时，将电能转化为气能；

16、数据验证单元，用于获取电网和气网的实时状态信息，对所述电网和气网的实时状态信息进行数据完整性验证；

17、数据传输单元，用于构建园区能源监测平台和可视化调度平台的数据交互通道，园区能源监测平台和可视化调度平台基于所述数据交互通道进行数据传输。

18、进一步地，所述能量转换单元还包括：

19、信息提取模块，用于提取单位时间内的可再生能源转换的电能，判断所述单位时间内的可再生能源转换的电能是否超多预设的第一电能阈值；

20、第一数据信息获取模块，用于当所述单位时间内的可再生能源转换的电能未超过第一电能阈值时，实时提取历史电能转换记录中的低于第一电能阈值的每个单位时间内的可再生能源转换的电能的电能数据信息个数，作为第一数据信息；

21、第二数据信息获取模块，用于当所述单位时间内的可再生能源转换的电能超过第一电能阈值时，单位超过第二电能阈值时，实时提取历史电能转换记录中的超过第一电能阈值但未超过第二电能阈值的每个单位时间内的可再生能源转换的电能的电能数据信息个数，作为第二数据信息；

22、第三数据信息获取模块，用于当所述单位时间内的可再生能源转换的电能超过第二电能阈值时，实时提取历史电能转换记录中的超过第二电能阈值的每个单位时间内的可再生能源转换的电能的电能数据信息个数，作为第三数据信息；

23、阈值调整模块，用于利用所述第一数据信息、第二数据信息和第三数据信息实时对在风电场获取到的可再生能源转换的电能过程中用于判定电能过剩的电能判定阈值进行实时调整。

24、进一步地，所述阈值调整模块包括：

25、判定模块，用于实时判定第一数据信息分别与所述第二数据信息和第二数据信息之间的数量关系；

26、第一调整模块，用于当所述第一数据信息大于第二数据信息和第三数据信息总和，且，所述第二数据信息和第三数据信息的综合低于第一数据信息总数的p1比例时，则不对所述电能判定阈值进行调整，其中，p1的取值范围为33%-48%；

27、第二调整模块，用于当所述第一数据信息大于第二数据信息和第三数据信息总和，且，所述第二数据信息和第三数据信息的综合达到或超过所述第一数据信息总数的p1比例时，则对所述电能判定阈值进行调整，并且，所述电能判定阈值降幅比例为xp1，其中，x的取值范围为0.52-0.67，且，x+p1=1；

28、第三调整模块，用于当所述第一数据信息小于或等于第二数据信息和第三数据信息的总和，且，所述第一数据信息均分别大于所述第二数据信息和第三数据信息时，则对所述电能判定阈值进行调整，并且，所述电能判定阈值降幅比例为yp1，其中，y的取值范围为0.86-1.11，且，1.29>y+xp1>1.17；

29、第四调整模块，用于当所述第一数据信息小于第二数据信息和第三数据信息的总和，且，所述第二数据信息和第三数据信息中的任一个数据信息大于所述第一数据信息均时，则对所述电能判定阈值进行调整，并且，所述电能判定阈值降幅比例为zp1，其中，z的取值范围为1.12-1.22，且，1,33>z+(y-x)×p1>1.19。

30、进一步的，所述数据验证单元对所述电网和气网的实时状态信息进行数据完整性验证，具体为：

31、根据所述电网和气网的实时状态信息的数据类型获取每个子数据的参数验证规则，基于所述参数验证规则确定每个子数据对应数据类型的约束条件；

32、基于所述约束条件判断每个子数据的时间戳是否连续完整，基于时间戳完整的数据进行数据验证；

33、获取所述电网当前的运行参数，确定电网的运行稳定度和电流效率，获取所述气网当前的供能参数，确定气网的供能稳定度和供能效率。

34、进一步的，可视化调度平台，包括：

35、园区模型构建单元，用于基于园区建筑数据和环境数据构成园区可视化模型架构，建立与所述园区实体一致的虚拟模型，并将所述用能数据输入至所述虚拟模型中，生成可视化园区用能场景；

36、低碳能源调度单元，用于从所述电网和气网的实时状态信息中提取电力数据和天然气数据，将所述电力数据和天然气数据输入至可视化园区用能场景中生成园区能源的运行数据，基于可视化园区用能场景进行低碳能源调度模拟。

37、进一步的，所述低碳能源调度单元，包括：

38、园区能源评估模块，用于从获取到的电力数据和天然气数据中获取同类负荷运行特征，摘除数据中的不良数据后生成园区能源的实际运行数据；

39、低碳能源预测模块，用于基于园区能源的实际运行数据对园区进行区域划分，将园区内的热负荷转为电负荷，基于综合能源电力平衡约束预测园区各个区域内的能源需求数据；

40、调度方案构建模块，用于基于所述园区各个区域内的能源需求数据构建调度方案；

41、调度方案推演模块，用于将所述调度方案输入至所述可视化园区用能场景中进行仿真模拟，同时，基于环境数据模拟不同环境下对所述调度方案影响，确定所述可视化园区用能场景中不同环境下调度方案的推演结果。

42、进一步的，所述园区能源评估模块获取同类负荷运行特征，具体为：

43、对数字化电力数据和天然气数据进行特征提取，根据提取结果获取数字化电力数据和天然气数据的初始运行特征，从所述初始运行特征中调取与负荷相关的负荷特征并将其整合为负荷特征集；

44、获取所述电力数据和天然气数据数据对应的时序序列数据，基于所述时序序列数据将对应的负荷特征集内的负荷特征进行排列，获取每个负荷特征对应负荷量的用电特征；

45、利用每个负荷特征对应负荷量的用电特征进行负荷预测，基于预测结果确认负荷的最终运行特征。

46、进一步的，所述调度方案构建模块，具体为：

47、基于所述低碳能源预测模块获取各个区域的用能调度需求，并对所述用能调度需求进行读取，确定所述用能调度需求的调度计划；

48、其中，所述调度计划包括用能调度需求的分配比例、用能种类以及所需用能种类对应的调度容量；

49、对所述各个区域进行分析，确定所述各个区域的用能调度需求的优先级，并基于所述优先级执行调度计划；

50、基于所述调度计划构建园区各个区域的能源调度信息区块链，基于所述能源调度信息区块链确定当前区域的剩余能源量和预测能耗，根据所述剩余能源量和预测能耗执行调度计划；

51、基于调度计划执行结果确定所述园区各个区域的用能调度需求完成指标，并当所述用能调度需求完成指标大于或等于预设阈值时，完成用能调度需求的调度计划。

52、本发明提供另一种技术方案，基于物联网可视化的园区低碳能源调度方法，包括以下步骤：

53、s1：从能源供应站获取可再生资源转换后的电能数据和气能数据，并从接入的电网和气网中获取实时的电能和气能运行状态信息；

54、s2：将实时的电能和气能运行状态信息输入至构建的园区实体的可视化模型中进行可视化场景显示，可视化调度平台实时显示园区电能和气能的运行状态；

55、s3：确定园区各个区域的能耗需求，并建立调度方案，并将调度方案进行模拟推演，确定可视化园区用能场景中不同环境下调度方案的推演结果，并基于推演结果进行调度方案的优化。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

57、通过构建基于园区实体的虚拟模型，并结合电网和气网的实时数据，基于物联网获取园区内的实际运行数据，实现园区内电能、气能的全面监控，并根据园区内的各个负荷进行能源的合理分配，保证园区内各个区域分供能和能耗的平衡，提供合理的调度计划，基于区块链信息执行能源调度分析，方便能源在各个区域间实现去中心化的调度，在解决部分区域能源紧张问题的同时也能够避免其他区域的能源浪费，提高了能源的利用率。