一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统，属于能源管理信息化技术领域。


背景技术：

2.现有技术中，智慧能源管理系统一般以经济性为目标进行优化管理，并未考虑到系统的多种运行模式，无法响应用户多样化的用能需求。并且综合能源微网中数据量巨大，现有技术未采用云边协同的管理方式，在运行优化中很容易造成信息延时、数据丢失等问题。
3.对比文件1（c n 109993419 a）公开一种综合能源服务商云协同-边缘协同优化调度方法，该方法包括：建立微网集群综合能源服务商云协同-边缘协同优化调度模型，上层为微网集群综合能源服务商云协同中心，下层为各微网边缘协同中心；上层集群云协同中心综合考虑收益熵约束并按照全局目标优化计算微网集群面向用户需求的售电和售热功率作为决策变量，传送给下层各微网边缘协同中心；下层微网边缘协同中心依据自身局部目标，对微能源发电量和发热量做出修正；再传送给上层集群云协同中心；如此反复修正迭代，直至达到上下层都满意的协调解。本实用新型适应了微网集群综合能源服务商的全分布式优化特点，可实现多个微网之间的云协同-边缘协同运行。对比文件1的优化调度模型是在上层云协同中心和下层微网边缘协同中心分别做优化，并没有发挥云边协同快速灵活的优势，且不考虑多种运行模式，不能满足用户多样化用能需求。
4.对比文件2（cn 106356902 a）公开一种适用于能量互联网中多能协同综合能源网络的能量管理方法，根据所应用的能源互联网多能协同综合能源网络的多能流能量平衡与设备运行等约束条件，将可再生能源发电设备出力、电热负荷需求、实时能源市场价格波动等预测变量的不确定性采用场景生成技术表达，建立运行总用能成本最低、分布式电源出力全额消纳的随机规划模型，运用模型预测控制原理实现滚动优化，所述管理策略采用一种包含输入层、求解层的两层加速求解结构求解，以确保能量管理具有快速在线求解的能力。对比文件2没有考虑综合能源网络的多种运行模式，且不涉及云边协同的能量运行优化处理方式，在海量数据的压力下，可能会导致信息延时与数据丢失，不能保证系统的稳定安全运行。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统。
6.为达到上述目的，本实用新型提供一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统，包括电力设备、燃气设备、边缘控制器、管理系统和云计算服务器；
7.所述电力设备与燃气设备并列设置，用于为用户提供所需的电能和燃气能；
8.所述边缘控制器接入电力设备和燃气设备，用于获取电力设备和燃气设备的运行
数据，并控制电力设备和燃气设备的运行；
9.所述边缘控制器接入云计算服务器，用于向云计算服务器传输电力设备和燃气设备的运行数据，所述边缘控制器接入管理系统，用于接收管理系统下发的不同模式下用于控制电力设备和燃气设备运行的控制指令；
10.所述云计算服务器和管理系统联通，所述运算服务器用于依据接收的电力设备和燃气设备的运行数据对电力设备和燃气设备的运行功率数据进行优化更新，并传输至管理系统，所述管理系统用于依据更新后的运行功率数据生成用于不同模式下控制电力设备和燃气设备运作的控制指令，并传输至边缘控制器。
11.进一步地，所述电力设备包括发电设备、储能设备和电力负荷设备；
12.所述发电设备、储能设备和电力负荷设备依次串接。
13.进一步地，所述电力负荷设备包括可控负荷设备和重要负荷设备；
14.所述可控负荷设备和重要负荷设备并联设置。
15.进一步地，智能能源管理系统中网络架构采用嵌入式的接口软件和分离的网络适配器，用于使电力设备和燃气设备具备联网能力，并使用dtplc调制解调器，用于避免窄带宽通信线噪声。
16.进一步地，所述电力设备接入电网，所述燃气设备接入气网。
17.进一步地，所述发电设备包括分布式光伏发电装置，所述储能设备包括充电汽车，所述可控负荷设备包括照明设备、空调、电视和电热水器，所述重要电力负荷包括洗衣机和冰箱；
18.所述燃气设备包括燃气锅炉、燃气供暖设备和燃气热水器。
19.本实用新型所达到的有益效果：
20.本实用新型提供的一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统，可以实现微网中所有智能设备的连接、管理与控制，实现设备的一体化控制效果，同时在靠近数据源头处就近提供边缘智能服务，并与云端服务器相互配合，从而避免因海量数据造成的信息延时，保证微网数据的及时交互和稳定安全运行。
21.同时，系统运行数据从边缘节点汇聚集中到中心云，云计算做大数据分析挖掘数据共享，进行算法模型的训练和升级，同时将升级后的算法推送到前端，使前端设备更新和升级，完成自主学习闭环。同时，这些数据也有备份的需要，当边缘计算过程中出现意外情况，存储在云端的数据也不会丢失。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例提供的一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统的系统连接示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
24.本实用新型的实施例提供一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统，如图1所示，包括电力设备、燃气设备、边缘控制设备、管理系统和云计算服务器，所述电力
设备接入电网，所述燃气设备接入气网，所述边缘控制器连接电力设备和燃气设备，所述边缘控制器连接云计算服务器和管理系统，所述管理系统和云端服务器联通；所述边缘控制器从电力设备和燃气设备获取运行数据，并传入至云计算服务器，云计算服务器基于传入的电力设备和燃气设备的运行数据，结合人工智能算法对各设备运行功率进行优化，并生成优化结果，同时，更新边缘算法并下发传送至管理系统，管理系统获取的最新边缘算法，并据其生成不同模式下用于控制电力设备和燃气设备运行的控制命令，对电力设备和燃气设备进行功率优化分配。本实用新型提供的一种多运行模式下云边协同的楼宇智慧能源管理系统，可以实现微网中所有智能设备的连接、管理与控制，实现设备的一体化控制效果，同时在靠近数据源头处就近提供边缘智能服务，并与云端服务器相互配合，从而避免因海量数据造成的信息延时，保证微网数据的及时交互和稳定安全运行；同时，系统运行数据从边缘节点汇聚集中到中心云，云计算做大数据分析挖掘数据共享，进行算法模型的训练和升级，同时将升级后的算法推送到前端，使前端设备更新和升级，完成自主学习闭环。同时，这些数据也有备份的需要，当边缘计算过程中出现意外情况，存储在云端的数据也不会丢失。
25.本实用新型的实施例中，所述电力设备包括发电设备、储能设备和电力负荷设备，所述发电设备、储能设备和电力负荷设备依次串接，本实用新型的实施例中，所述发电设备包括分布式光伏发电装置，所述储能装置包括充电汽车，所述电力负荷设备包括可控负荷设备和重要负荷设备，所述可控负荷设备和重要负荷设备并联设置，所述可控负荷设备包括照明设备、空调、电视和电热水器，所述重要负荷设备包括洗衣机和冰箱。
26.本实用新型的实施例中，所述燃气设备包括燃气锅炉、燃气供暖设备和燃气热水器。
27.本实用新型的实施例中，为获取各设备的运行数据，为云计算服务器提供有力的计算依据，所述边缘控制器接通可控负荷装置、重要负荷装置、发电设备、储能设备、燃气供暖设备、燃气锅炉设备和燃气热水器，为保证各设备具有联网能力，本实用新型实施例的智能能源管理系统中的网络架构采用嵌入式的接口软件和分离式的网络适配器，同时使用dtplc调制解调器，以避免窄带宽通信线噪声。同时通过上述连接实现边缘控制器对各连接设备的控制。
28.本实用新型的实施例中，所述边缘控制器通过上述连接方式与各个设备进行连接后，可实时获取各设备的运行数据，并将运行数据上传至云计算服务器，云计算服务器中预制有人工智算法，基于获取的运行数据通过人工智能算法对各设备的运行功率进行优化并生成优化结果，同时更新边缘算法并下发到管理系统，管理系统依据收到的最新边缘算法生成控制指令，以控制各设备进行功率最优化分配。
29.本实用新型的实施例中，所述管理系统内部设置四个运行模式，包括节能模式、普通模式、售电模式和优化运行模式；
30.在节能模式下，首先保持重要负荷设备的运行，同时将可控负荷设备的运行功率跳到最低，将照明设备的亮度、空调的风速和电视机的亮度都跳到最低挡，充电汽车暂停充电，优先使用，来满足楼宇用电负荷的需求，超出分布式光伏发电装置发电功率部分的负荷通过电网购电以满足用电需求。
31.在普通模式下，各设备的负荷均按照用户设置的功率运行，不响应负荷调节，首先
使用分布式光伏发电装置进行发电，超出部分从电网购电，以满足用电需求。
32.在售电模式下，不仅允许从电网购电，还允许向电网售卖本系统存储的多余的电力，在本实用新型的实施例中，可将分布式光伏发电装置和充电汽车视为一个光储系统，在电价低谷时，分布式光伏发电装置产生的电量优先存储到充电汽车的电池中，楼宇的负荷用电从电网购入，在电价高峰时，楼宇负荷均工作在低耗电模式下，通过充电汽车放电将多余电量售卖给电网。
33.在优化运行模式下，优先使用分布式光伏发电装置发电以满足楼宇用电扶额和的需求，实现自发自用，超出分布式光伏发电装置发电功率部分的负荷则通过电网购电来满足需求；同时，根据用户的习惯优化用能需求，空调风速、灯光亮度、电视亮度以及充电汽车的充电功率均可进行负荷响应调节，电热水器和燃气热水器可根据电价与燃气价格的对比选择使用二者之一，为方便实现上述操作，本实用新型的实施例将空调风速、灯光亮度、电视亮度、充电汽车的充电功率、电热水器和燃气热水器作为控制变量建立优化调度模型，考虑购电费用、购气费用以及用户满意度，在保证经济性和用户满意度共同最优的情况下，通过优化算法寻优找到控制变量的出力最优值，作为各设功率控制的参考值。
34.本实用新型在多种运行模式下可满足用户多样化用能需求，保证用户享受到智能、舒适、合理的用能环境的同时，为用户提供合理、安全、智能、优化的用电规划。