一种智慧能源系统节点信息物理融合方法及相关装置

本发明属于综合能源系统信息物理融合，涉及一种基于有限状态机和时序分析方法的能量节点双dsp系统嵌套架构，具体是一种智慧能源系统节点信息物理融合方法及相关装置。

背景技术：

1、化石能源造成的全球变暖和环境污染日益受到人们重视，人类社会的可持续发展已经成为未来能源利用的目标方向，发展新型涵盖能源生产、传输、转换、存储、消费的能源系统已经成为国际共识，其代表性的国家能源战略包括德国“e-energy”研究计划、美国“freedm”项目、中国“全球能源互联网”等。能源互联网(energy internet，ei)是通过信息物理融合技术将不同形式源、储、荷互联互通，实现对不同能流的优化控制，达到能源系统的安全、高效、稳定运行。

2、信息物理融合是能源互联网的重要特征，是构建能源互联网能量管理系统的关键基础问题，是研究能源互联网以及综合能源系统的重中之重。目前，信息物理融合系统的研究多集中于自动控制领域，其信息物理在异构环境下的集成、cps(cyber physicalsystem)的实时性与安全可靠性是信息物理融合系统研究所面临的主要挑战。信息物理融合作为能源互联网的技术基础，能够定量有效地描述能源互联网多能流之间以及能量流与信息流之间的融合与相互作用，建立描述信息与物理融合的动态模型，并定量描述能源供需、转存过程中信息与物理系统的相互影响，是解决能源互联网信息物理模型的关键问题。

3、目前关于能源互联网的研究，大多集中于两类，一是从信息互联网层面出发，对能源系统进行大数据处理算法研究与信息传输研究，探讨信息物理融合过程中信息传输的可靠性与安全性，二是从电力系统网络层面出发，以潮流计算与能量分配为主，增加热网、气网、交通网，从而进行混合潮流计算或综合能源系统电热气优化运行。目前的研究对象仍以单独的信息系统网络或者能源系统网络为主，很少涉及详细的能量节点设备，更未考虑详细的物理设备接入能源互联网的耦合特性，由此造成了详细节点与网络层面的脱节，但能量节点在控制系统作用下的动态物理变化是能源互联网研究的基础。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种智慧能源系统节点信息物理融合方法及相关装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供一种智慧能源系统节点信息物理融合方法，包括以下步骤：

4、利用数学约束方程构建基于能量节点的物理系统模型；

5、基于物理系统模型，利用有限状态机对能量节点的能量转换进行建模，得到能量节点的状态机模型；

6、利用状态机模型进行能量节点在调度信号驱动下的工作状态转换，得到能量节点的内部信息；

7、对物理系统模型进行离散计算，对能量节点的内部信息进行分析，构建能量节点的信息系统模型；

8、采用基于时序分析的信息物理融合方法，使能量节点的物理系统模型和信息系统模型在各状态下的信号进行交互，得到信息物理融合模型；

9、结合实际的信息物理交互过程，基于能量节点双dsp控制方法，对信息物理融合模型进行目标控制。

10、第二方面，本发明提供一种智慧能源系统节点信息物理融合系统，包括以下步骤：

11、物理系统模型构建模块，用于利用数学约束方程构建基于能量节点的物理系统模型；

12、状态机模型构建模块，用于基于物理系统模型，利用有限状态机对能量节点的能量转换进行建模，得到能量节点的状态机模型；

13、工作状态转换模块，用于利用状态机模型进行能量节点在调度信号驱动下的工作状态转换，得到能量节点的内部信息；

14、信息系统模型模块，用于对物理系统模型进行离散计算，对能量节点的内部信息进行分析，构建能量节点的信息系统模型；

15、信息物理融合模块，用于采用基于时序分析的信息物理融合方法，使能量节点的物理系统模型和信息系统模型在各状态下的信号进行交互，得到信息物理融合模型；

16、目标控制模块，用于结合实际的信息物理交互过程，基于能量节点双dsp控制方法，对信息物理融合模型进行目标控制。

17、第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。

18、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明以能量节点作为能源互联网研究的切入点，通过对组成能源互联网的不同能量节点特征与信息物理融合分析，基于有限状态机和时序分析方法进行能源互联网信息物理融合理论研究，实现了一种基于有限状态机和时序分析方法的能量节点双dsp系统嵌套架构，为能量节点以及能源互联网的信息物理融合奠定了理论基础。本发明相对于现有技术，不仅从能源网络层面与信息网络层面的耦合研究，更聚焦能源设备层面的具体物理过程，从能量节点的角度进行研究，采用有限状态机和时序分析等方法建立能量节点信息物理融合统一架构，并首次提出能量节点双dsp系统嵌套架构，通过多节点互联完成能源互联网的系统能量流动，进而完成网络层面的能源系统调用与研究，为能量节点以及能源互联网的信息物理融合奠定了理论基础。

技术特征：

1.一种智慧能源系统节点信息物理融合方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的智慧能源系统节点信息物理融合方法，其特征在于，所述利用数学约束方程构建基于能量节点的物理系统模型，包括：

3.根据权利要求1所述的智慧能源系统节点信息物理融合方法，其特征在于，所述利用状态机模型进行能量节点在调度信号驱动下的工作状态转换，得到能量节点的内部信息，包括：

4.根据权利要求3所述的智慧能源系统节点信息物理融合方法，其特征在于，所述能量节点在调度信号驱动下的工作状态转换，包括：

5.根据权利要求1所述的智慧能源系统节点信息物理融合方法，其特征在于，所述对物理系统模型进行离散计算，对能量节点的内部信息进行分析，构建能量节点的信息系统模型，包括：

6.根据权利要求1所述的智慧能源系统节点信息物理融合方法，其特征在于，所述采用基于时序分析的信息物理融合方法，使能量节点的物理系统模型和信息系统模型在各状态下的信号进行交互，包括：

7.根据权利要求1所述的智慧能源系统节点信息物理融合方法，其特征在于，所述结合实际的信息物理交互过程，基于能量节点双dsp控制方法，对信息物理融合模型进行目标控制，包括：

8.一种智慧能源系统节点信息物理融合系统，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种智慧能源系统节点信息物理融合方法及相关装置，本发明以能量节点作为能源互联网研究的切入点，通过对组成能源互联网的不同能量节点特征与信息物理融合分析，基于有限状态机和时序分析方法进行能源互联网信息物理融合理论研究。本发明不仅从能源网络层面与信息网络层面的耦合研究，更聚焦能源设备层面的具体物理过程，从能量节点的角度进行研究，采用有限状态机和时序分析等方法建立能量节点信息物理融合统一架构，并首次提出能量节点双DSP系统嵌套架构，通过多节点互联完成能源互联网的系统能量流动，进而完成网络层面的能源系统调用与研究，为能量节点以及能源互联网的信息物理融合奠定了理论基础。

技术研发人员：张兄文,郑磊,夏俊杰,蒋世用
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15