CN102566529A - 跨区域能源调度系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨区域能源调度系统与方法。该系统克服现有技术中对能源调度局限本区域、特定时域、能源单一等诸多问题，实现了不同区域、不同时域、多种能源的优化协同调度，从而提高了能源的合理利用率。

Description

跨区域能源调度系统与方法

技术领域

本发明涉及能源和自动化领域，尤其涉及一种跨区域能源调度系统与方法。

背景技术

能源问题为关系到国计民生的重大问题。如今，降低能源使用成本，提高能源综合利用率、各能源控制设备的可靠性和可维护性成为各国能源研究的热点。现有的能源调度方案，大多是指单一能源的调度，如国家电网的电力调度。而对于多能源形式的能源调度，国内的研究实践还局限于小地域范围内。即使是国外的大型技术公司，也主要是对于楼宇控制、园区级能源优化等做的小型调度控制系统。

文献1(专利申请号：200910204914.9)公开了一种能源调度方法，该方法包括：确定待执行能源调度的至少两类能源控制设备，其中每类能源控制设备控制一种能源；根据所述确定出的能源控制设备的类别，选择相应的调度模式；根据所述能源控制设备所控制能源的供电状态及电池的供电状态，执行相应能源间的调度进行供电，其中，所述相应能源为与所述调度模式相关的能源控制设备所控制能源。本发明同时公开一种能源调度装置和能源调度系统。采用本发明可以实现各能源控制设备所控制能源之间的综合管理和合理利用，降低能源使用成本，提高能源利用率、各能源控制设备的可靠性和可维护性。该方案只是局限于提出的几种能源系统模型，不够灵活。

文献2(专利申请号：200810198511.3)公开一种能量系统综合优化调度系统，与管理信息系统、生产过程控制系统分别相连，包括操作界面、信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块、功能模型库、关系数据库、实时数据库、接口模块和人工输入界面；其中，信息监测与调度功能模块、数据分析功能模块、能量优化功能模块、能量规划功能模块、事件管理功能模块分别连接操作界面和功能模型库；关系数据库分别与操作界面、功能模型库、实时数据库和人工输入界面相连；关系数据库通过接口模块与管理信息系统相连；实时数据库与生产过程控制系统相连。通过本调度系统可以科学、准确地调度能量配给，减少能源浪费和污染物的排放。该技术方案是针对造纸业的，不具有普遍性。

文献3(专利申请号：200710160819.4)关于一种多能源管理系统、装置及应用其中的方法，可将再生能源以及储能能源等多种能源进行统合管理，以供应负载使用；其中，该多能源管理系统包括：总线，用以传输该再生能源及/或该储能能源；具有再生能源辨识码的再生能源装置，电连接于该总线，其可用以产生该再生能源；具有储能能源辨识码的储能能源装置，电连接于该总线，其可用以将该再生能源储存为该储能能源；以及能源管理单元，电连接于该总线与该负载之间，其可根据所分别输入的该再生与该储能能源辨识码、该再生能源以及该储能能源，而决定供应该负载使用的该再生能源及/或该储能能源间的能源分配流向。本发明可于复数种能源间进行有效的能源调度与管理。该技术方案提出了一种较灵活的园区级调度方法，局限于小地域范围内，未能再提高一个层次，跨区域的调度。

在实现本发明的过程中，发明人意识到现有技术存在如下缺陷：不同区域的供能和用能系统各自为政，造成了资源的浪费。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种跨区域能源调度系统与方法，以克服不同区域的供能和用能系统各自为政，造成了资源的浪费的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种跨区域能源调度系统。该系统包括至少两个区域调度子系统、一个总调度子系统和一个能源中转子系统，其中：区域调度子系统，与总调度子系统相连接，用于发送本区域的区域能源供需计划至总调度子系统，区域能源供需计划包括本区域的能源供需的数量和时间；总调度子系统，与能源中转子系统相连接，用于根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间、区域间能源传输通路，进行跨区域的能源供需匹配，生成全局能源调度计划，并将全局能源调度计划发送至区域调度子系统和能源中转子系统；能源中转子系统，用于根据全局能源调度计划，控制各区域间的能源传输通路，进行能源的调度传输。

优选地，本技术方案中，能源中转子系统包括：能源储存装置。总调度子系统，还用于管理能源储存装置的拓扑信息和运行信息；并根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源储存装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。能源储存装置，与总调度子系统相连接，并与各区域能源单元进行能量传输，用于根据全局能源调度计划进行能源的存储与释放，实现各区域的跨时域的能源供需匹配。

优选地，本技术方案中，能源中转子系统包括：能源转化装置。总调度子系统，还用于管理能源转化装置的拓扑信息和运行信息；并根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源转化装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。能源转化装置，与总调度子系统相连接，并与各区域能源单元进行能量传输，用于根据全局能源调度计划，进行能源形式的转化，实现各区域的跨能源形式的能源供需匹配。

优选地，本技术方案中，总调度子系统包括系统管理模块和调度管理模块，其中：系统管理模块，用于管理能源传输通路的拓扑信息和运行信息；调度管理模块，与区域调度子系统和系统管理模块相连接，用于根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，能源传输通路的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。

优选地，本技术方案中，调度管理模块包括接收子模块和匹配子模块。其中：接收子模块，与各区域调度子系统相连，用于接收至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，并获取能源匹配目标；匹配子模块，用于根据能源匹配目标，进行区域间能源供给和需求的匹配，生成全局能源调度计划。优选地，能源匹配目标为以下之一或有顺序的几项的结合或带权重的几项的结合：经济最优、碳排放量最少或舒适度最优。

优选地，本技术方案中，系统管理模块，还用于管理调度规范信息，并将调度规范信息发送至区域调度子系统，调度规范信息为生成区域能源供需计划所需的规范信息。区域调度子系统，用于将调度规范信息转发至区域能源管理子系统。优选地，调度规范信息包括能源分类信息、能源单位换算信息、能源品位信息和/或能源匹配目标信息。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种跨区域能源调度的方法。该方法中，总调度子系统与至少两个区域调度子系统、一个能源中转子系统相连接，能量中转子系统提供各区域间进行能源传输的通路。该方法包括：区域调度子系统发送本区域的区域能源供需计划至总调度子系统，区域能源供需计划包括本区域的能源供需的数量和时间；总调度子系统根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间、区域间能源传输通路，进行跨区域的能源供需匹配，生成全局能源调度计划，并将全局能源调度计划发送至区域调度子系统和能源中转子系统；能源中转子系统根据全局能源调度计划，控制各区域间的能源传输通路，进行能源的调度传输。

(三)有益效果

本发明提出的跨区域能源调度系统克服现有技术中对能源调度局限本区域、特定时域、能源单一等诸多问题，实现了不同区域、不同时域、多种能源的优化协同调度，从而提高了能源的合理利用率。

附图说明

图1为本发明跨区域能源调度系统的逻辑架构图；

图2为本发明跨区域能源调度方法中调度规范信息传递的流程图；

图3为本发明跨区域能源调度方法的流程图；

图4为本发明跨区域能源调度方法中全局调度匹配实施例的流程图；

图5为图4全局调度匹配实施例中步骤S404的详细流程图；

图6为图4全局调度匹配实施例中步骤S406的详细流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为便于理解本发明，首先对本发明的几个基本概念进行说明。多联供：是指能量生产单位通过一定的方法，在向用户输出某种能量的同时，也向用户输出其他能量的过程。多联供设备：是指通过使用特定的技术，在向用户输出某种能量的同时，也向用户输出其他能量的设备；如现在工程中使用比较多的冷、热、电三联供设备。联供主能源：是指联供设备指定供能方式后，将该能源作为主要能源供给，来控制联供设备的运行方式的所供能源。比如冷、热、电三联供设备的供能方式是以电定热，那么电即是联供主能源。联供副能源：是相对联供设备的主供能源而言，是联供指定供能方式后，主供能源外的，附属产出的能源；比如冷、热、电三联供设备的供能方式是以电定热，那么电是主供能源，热能即是联供副能源。

在本发明的一个示例性实施例中，跨区域能源调度系统包括至少两个区域调度子系统、一个总调度子系统和能源中转子系统。其中：区域调度子系统，与总调度子系统相连接，用于发送本区域的区域能源供需计划至总调度子系统，区域能源供需计划包括本区域的能源供需的数量和时间。总调度子系统，与能源中转子系统相连接，用于根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间、区域间能源传输通路，进行跨区域的能源供需匹配，生成全局能源调度计划，并将全局能源调度计划发送至区域调度子系统和能源中转子系统。能源中转子系统，与各区域能源单元进行能量传输，用于根据全局能源调度计划，控制各区域间的能源传输通路，进行能源的调度传输。

本实施例克服现有技术中对能源调度局限本区域能源的调度的问题，利用信息技术综合地进行不同区域的优化协同调度，提高了能源的合理利用率。

在进一步的实施例中，能源中转子系统包括：能源储存装置。总调度子系统，还用于管理能源储存装置的拓扑信息和运行信息，并根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源储存装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。能源储存装置，与总调度子系统相连接，并与各区域能源单元进行能量传输，用于根据全局能源调度计划进行能源的存储与释放，实现各区域的跨时域的能源供需匹配。

在进一步的实施例中，能源中转子系统还可以包括：能源转化装置。总调度子系统，还用于管理能源转化装置的拓扑信息和运行信息，并根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源转化装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。能源转化装置，与总调度子系统相连接，并与各区域能源单元进行能量传输，用于根据全局能源调度计划，进行能源形式的转化，实现各区域的跨能源形式的能源供需匹配。

本实施例提出的跨区域能源调度系统克服现有技术中对能源调度局限本区域、特定时域、能源单一等诸多问题，实现了不同区域、不同时域、多种能源的优化协同调度，从而提高了能源的合理利用率和更大限度地降低了二氧化碳的排放量。

在优选的实施例中，总调度子系统包括系统管理模块和调度管理模块。其中：系统管理模块，用于管理能源传输通路的拓扑信息和运行信息；调度管理模块，用于根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，能源传输通路的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。本实施例中，总调度子系统能够获知能源传输通路的拓扑信息和运行信息，并进一步依次为依据生成全局能源调度计划，从而保证了全局能源调度计划的科学性和可执行性。

在优选的实施例中，调度管理模块包括接收子模块和匹配子模块。其中：接收子模块，与各区域调度子系统相连，用于接收至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，并获取能源匹配目标；匹配子模块，用于根据能源匹配目标，进行区域间能源供给和需求的匹配，生成全局能源调度计划。

优选地，系统管理模块，还用于管理调度规范信息，并将调度规范信息发送至区域调度子系统；区域调度子系统，用于将调度规范信息转发至区域能源管理子系统；区域能源管理子系统，用于接收调度规范信息，并根据调度规范信息和本区域的能源供给情况生成区域能源供需计划。最优地，该调度规范信息包括能源分类信息、能源单位换算信息、能源品位信息和/或能源匹配目标信息。

与上述各系统实施例对应，本发明还公开了一种跨区域能源调度的方法，包括：区域调度子系统发送本区域的区域能源供需计划至总调度子系统，区域能源供需计划包括本区域的能源供需的数量和时间；总调度子系统根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间、区域间能源传输通路，进行跨区域的能源供需匹配，生成全局能源调度计划，并将全局能源调度计划发送至区域调度子系统和能源中转子系统；能源中转子系统根据全局能源调度计划，控制各区域间的能源传输通路，进行能源的调度传输。

在以上述实施例为基础的优选地实施例中，总调度子系统根据至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，能源传输通路、能源储存装置和/或能源转化装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。总调度子系统生成的全局能源调度计划中可以包括：能源储存装置根据全局能源调度计划和各区域能源单元的类型进行能源的存储与释放，实现各区域能源的跨时域的能源供需匹配；和/或能源转化装置根据全局能源调度计划，进行能源形式之间的转化，实现各区域能源的跨能源形式的能源供需匹配。

下文将以上述实施例为基础，对本发明的跨区域能源调度的系统和方法进行详细说明。本发明所提出的跨区域能源调度系统和方法包括一套能源调度管理软件系统和一套将物理分开、不同区域的能源单元连接起来，且带有储能和能量转换能力的能源中转子系统。

该能源调度管理软件系统包括一个总调度子系统和至少两个区域调度子系统，其中总调度子系统至少包括系统管理模块、监控模块、能量计量模块和调度管理模块，区域调度子系统至少包括调度管理模块和系统管理模块；各区域调度子系统与总调度子系统均有信息网络相连，能与总调度子系统及时畅通的进行信息交互。

能源中转子系统包括将各种物理分开、不同区域的能源单元连接起来的管线、开关、阀门、运输通道、运输设备以及配套的智能监控设备等系统设施以及能够将各种能量进行储存的能量储备设施和可以将不同能量进行相互转换的一系列能量转换设施。

上述的能源包括以下能源的两种或多种，其中能源再按两个级别细分如下：一级能源：电、热/冷能、煤、气或油；二级能源：市电、光伏、风电、水电、联供发电、燃气发电、煤燃烧发电、温差发电、氢气发电、储电、燃气转热、电转热、煤转热、光热、地热、储热、燃气转冷、电转冷、地冷、储冷、市气、生物燃气、氢气、高品质煤、低品质煤、汽油、柴油。

总调度子系统接收各区域调度子系统的能源调度信息，并运算生成不同区域、不同时域的能源供需匹配以及不同能源间的转换匹配的全局能源调度计划，并将全局能源调度计划下发给各区域调度子系统；监控、并计量全局能源调度计划在能源中转子系统中的执行情况。其中系统管理模块负责对能源中转子系统的相关能源设备、管路、线路、开关、阀门、运输通道、运输设备、配套的智能监控设备的信息和拓扑信息，以及系统运行的参数信息和各种能源分类的基础信息进行管理；监控模块负责监控全局调度在能量中转系统中的执行情况；能量计量模块负责对监控模块采集到的区域之间、区域和中心之间能源供给和消耗的详细信息进行统计，为经济结算做好基础；调度管理模块接收各区域调度子系统的调度信息，结合能量中转系统的设备情况和拓扑信息，计算并生成不同区域、不同时域的能源供需匹配以及不同能源间的转换匹配的全局最优调度信息，并将全局能源调度计划下发给各区域调度子系统的调度管理模块。总调度子系统的业务处理步骤如下：

步骤S11，总调度子系统部署时，通过信息管理模块将能源分类信息，系统运行参数设置下发到区域调度子系统中；

步骤S12，总调度子系统启动后，调度管理模块监听区域调度子系统发送的调度信息，区域调度子系统发送的调度信息至少包括以下内容：该区域能源系统稳定运行的各种能源的区域内供需调度计划，计划时间，以及在该种调度计划下该区域内各产能单元剩余的产能能力(以二级能量方式计量)；

步骤S13，总调度子系统的调度管理模块接收完所有区域的调度计划后，结合调度时间、能源中转子系统拓扑，对各区域能源需求和供给之间重新进行品位和数量的匹配，生成全局的调度信息；

步骤S14，调度管理模块将全局能源调度计划下发给各区域调度子系统。

本实施例中，区域调度子系统支持人工输入区域能源供需计划，也支持区域能源管理子系统动态输入区域能源供需计划，需要说明的是区域能源供需计划在区域能源系统是供需平衡的。区域调度子系统的业务处理步骤如下：

步骤S21，区域调度子系统启动后，其系统管理模块自动向总调度子系统的管理模块申请同步调度规范信息，得到总调度子系统管理模块的响应后，将最新的调度规范信息同步到本地的区域能源管理子系统；

步骤S22，通过调度管理模块，人工或从区域能源管理子系统自动获取能源调度计划，这里假设这些调度计划是按照最新的调度规范信息中的匹配目标优化过的策略；

步骤S23，区域调度子系统的调度管理模块将本区域的能源调度计划上传给总调度子系统的调度管理模块，同时等待总调度子系统下发根据时间、能源中转子系统拓扑关系，重新匹配后的全局能源调度计划。全局能源调度计划对各区域是本区域能源需求下，各二级能源供给重新调整后的一个调度策略，各种一级能源角度上看，对应二级能源供给超出部分会被能源中转子系统转供于其他区域或存储；不足部分能够通过能源中转子系统从其他区域转供入或直接从能源中转中心储能中获取；

步骤S24，区域调度子系统的调度管理模块接到全局能源调度计划后，将调度计划反馈于操作员或区域能源管理子系统。

本实施例中的能源中转子系统，是用来在调度中心子系统监控模块管理下，按照全局能源调度计划实现能源在不同区域能源系统之间输送、区域能源能源系统与能源中转子系统的储能、能量转换设施之间输送，以及实现能量存储、能量转换的一个中间能量系统。

以下将在上述各实施例的技术上，对本发明进行更加具体的说明。图1为本发明跨区域能源调度系统的逻辑架构图。如图1所示，细实线表示信息与指令的传输，粗虚线表示能量的传递。跨区域能源调度系统包括由总调度子系统11和区域调度子系统12组成的一套能源调度管理软件系统和能源中转子系统13。图中虚框30中的内容为各区域原有的区域能源系统和对应的区域能源管理子系统。总调度子系统11和各区域调度子系统12由信息网络21相互连接，通过信息网络21进行信息交互。本实施例中，信息网络可以是有线网络，也可以是无线网络。总调度子系统11还通过信息网络21向各区域调度子系统12同步调度规范信息。之后，总调度子系统11接收各区域调度子系统12发送的区域能源供需计划，经过全局匹配后向各区域调度子系统12发送全局能源调度计划。另外，总调度子系统11还通过信息网络21和能源中转子系统13相连，通过信息网络21对能源中转子系统13的运行状况进行采集，以此为基础，对接收到的各区域能源供需计划进行全局匹配，形成全局能源调度计划，并根据全局能源调度计划对能源中转子系统13进行控制。能源中转子系统13之中的管线、开关、阀门、运输通道等把能源中转子系统13的能源设备(能源储存装置、能源转换装置)与各区域原有的区域能源子系统相连，或将原有的区域能源子系统相互连接起来，为全局能源调度的能源中转、存储、释放和转换提供通道和设施。区域调度子系统12和总调度子系统11相连外，还通过信息网络23和原有各区域能源管理子系统相连，向区域能源管理子系统发送调度规范信息，接收区域能源管理子系统生成的各种能源需求档位的区域能源供需计划，并将全局能源调度计划转发给各区域能源管理子系统。

在上述系统中，可以实现全局能源的调度。图2为本发明跨区域能源调度方法中调度规范信息传递的流程图。如图2所示，调度规范信息传递包括以下处理步骤：

步骤S202，总调度子系统增加或修改调度规范信息；

步骤S204，总调度子系统向各区域调度子系统下发新的调度规范信息；

步骤S206，各区域调度子系统接收新的调度规范信息；

步骤S208，各区域调度子系统将变更后的调度规范信息转发给对应区域的能量管理子系统，区域能量管理子系统接收到这些调度规范信息，为区域内生成自平衡的调度计划提供基础信息支持。这里的调度规范信息可以包括如表一、表二、表三、表四所示的内容(为清楚起见，调度规范信息在此处采用表格的形式表示，但在实际应用中，可以采取适当的存储和传输形式)。

表一  能源一级分类表：

一级编号	能源名称	备注
			A	电
B	热
			C	冷
E	气
			F	煤

表二 能源二级分类表

表三 能源匹配目标

表四 能源单位换算表

单位	折算标准煤(吨)	备注
			千卡	XXX
千度	XXX

图3为本发明跨区域能源调度方法的流程图。如图3所示，该流程包括以下业务处理步骤：

步骤S302，各区域调度子系统接收区域能量管理子系统接发送的区域能源供需计划；

步骤S304，将区域能源供需计划转发于总调度子系统；各区域的供需调度计划可以包括如表五、表六、表七、表八的内容，其他能量的调度供需计划同电能或热能，具体描述略。

表五 电能需求调度计划

表六 电能供给调度计划

注：功率为-1表示可以无限大，联供主能源9代表非联供能源，1代表联供主能源，0代表联供副能源。

表七 热能需求调度计划

表八 热能供给调度计划

步骤S306，总调度子系统接到全部区域的供需调度计划；

步骤S308，对各区域的供需计划进行跨区域、跨时域、全局的匹配，生成全局调度计划。全局调度计划由调整后的各区域能源供需计划和跨区域、跨时域、跨能源调度而生成的对能源中转子系统的控制策略组成；

步骤S310，总调度子系统分别向各区域调度子系统下发各区域的供给调度计划，同时将与能源中转子系统有关的调度计划应用于能源中转子系统的运行控制中，同时执行步骤S312和S314；

步骤S312，能源中转子系统执行有关的全局调度计划，能源中转子系统的流程结束；

步骤S314，各区域调度子系统接收到总调度子系统下发的调度计划；

步骤S316，区域调度子系统将该调度计划转发于区域能源管理子系统，区域能源管理子系统根据调度计划对区域能源系统的控制。

以下将在上述实施例的基础上，以三个匹配实施例为例重点对全局调度匹配的流程进行说明。图4为本发明跨区域能源调度方法中全局调度匹配实施例一的流程图。如图4所述，本实施例假设不存在成本较高的联供主能源供给，进行全局的跨区域、跨时域、跨能源的调度步骤如下：

步骤S401，调度中心子系统的调度管理模块取出预设的匹配目标T；

步骤S402，在目标T下，对全部区域的能源供给的成本进行排序，从成本最高的能源供给G_ij(i＝1，2，......，n，j＝1，2，....，m，其中n代表一共有n个区域，m代表中的二级能源数，G_ij表示i区域的j能源供给量)，设i区域的j能源价格为P_max；

步骤S403，检查是否存在这样的能源G_ij，若存在进行步骤S404，否则转步骤S408；

步骤S404，使用区域k(k＜＞i)更低成本的j能源进行跨区域、跨时域匹配替换i区域的j；

步骤S405，检查是否全部替换了i区域的j，若是转步骤S407，否则步骤S406；

步骤S406，使用区域k(k＜＞i)更低成本的能源x(x＜＞j)进行跨区域、跨时域、跨能源的匹配，替换i区域的j能源供给；

步骤S407，将第i区域的第j种能源被加入到不比较最大单位生产成本的列表中，转步骤S402；

步骤S408，判断本轮匹配过程中是否有被替换掉的较高成本的能源，若有转步骤S409，否则转步骤S410；

步骤S409，清除不比较最大单位生产成本的列表，在匹配后的新调度计划基础上进行新一轮的全局匹配，执行步骤S402；

步骤S410，检查替换过程中是否有剩余的联供副能源，若是转步骤S411，否则结束全局匹配；

步骤S411，利用能源中转系统的存储能力进行剩余联供副生产能源储存后，判断是否还有剩余联供副生产能源，若是转步骤S412，否则结束全局匹配；

步骤S412，就近提高对应的能源需求，以平衡剩余联供副生产能源；至此，本实施例结束。

图5为图4全局调度匹配实施例中步骤S404的详细流程图。如图5所示，“使用区域k(k＜＞i)更低成本的能源x(x＜＞j)进行跨区域、跨时域、跨能源的匹配，替换i区域的j能源供给”的步骤具体包括：

步骤S501，在确定i区域j能源的供给能力G_ij和成本P_max的情况下，依次按区域或按生产成本(从小到大)，取出同时间段内k区域j能源剩余生产能力GS_kj，设k区域j能源的单位价格为P_tmp，从k区域中转到i区域的能源j的单位成本为P_s；

步骤S502，判断是否存在同时间段内k区域j能源，若是转步骤S503，否则结束匹配；

步骤S503，判断k区域j能源是否是联供副能源，若是转步骤S504，否则转步骤S510；

步骤S504，判断是否有联供副能源生产剩余，若是设联供副生产能量剩余为GR_kj，转步骤S505，否则转步骤S509；

步骤S505，判断P_s＜P_max，若是转步骤S506，否则转步骤S510；

步骤S506，判断是否G_ij＜＝GR_kj，若是转步骤S507，否则转步骤S508；

步骤S507，更改i区域第j种二级能量的供给为0，更新k区域j能源副联供能源剩余为GR_kj-G_ij。同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源G_ij的调度计划，结束匹配。

步骤S508，更改i区域第j种能源的供给G_ij＝原G_ij-GR_kj，更新k区域j能源副联供能源剩余为GR_kj-G_ij。同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源GR_kj的调度计划；

步骤S509，不再用当前k的区域j能源去匹配替换i区域j能源的供给，转步骤S501；

步骤S510，判断P_tmp+P_s＜P_max，若是转步骤S511，否则转步骤S509；

步骤S511，判断是否GS_kj＞＝G_ij，若是转步骤S512，否则转步骤S515；

步骤S512，更改i区域第j种能源的供给为0；增加k区域第j种能源的供给为G_kj+G_ij；同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源G_ij的调度计划；

步骤S513，判断k区域的j是否是联供主能源，若是转步骤S514，否则结束匹配；

步骤S514，设联供副生产能量为GR_kx(x＜＞j，x＝1，2，...j-1，j+1，..，m)，k区域第x种能源的供给增加GR_kx，GR_kx标注为联供副能源生产剩余，同时结束匹配；

步骤S515，更改i区域第j种能源的供给G_ij＝原G_ij-GS_kj，同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源GS_kj的调度计划。

步骤S516，判断k区域的j是否是联供主能源，若是转步骤S517，否则转步骤S509；

步骤S517，设联供副生产能量为GR_kx(x＜＞j，x＝1，2，...j-1，j+1，..，m)，k区域第x种能源的供给增加GR_kx，GR_kx标注为联供副能源生产剩余，转步骤S509。至此，本实施例结束。

图6为图4全局调度匹配实施例中步骤S406的详细流程图。如图6所示，“使用区域k(k＜＞i)更低成本的能源x(x＜＞j)进行跨区域、跨时域、跨能源的匹配，替换i区域的j能源供给”的步骤具体包括：

步骤S601，在确定i区域j能源的供给能力G_ij和成本P_max的情况下，依次按区域或按生产成本(从小到大)，取出同时间段内k区域j能源剩余生产能力GS_kj，设k区域j能源的单位价格为P_tmp，从k区域中转到i区域的能源j的单位成本为P_s，从y能源转为能源j的单位成本为P_c；

步骤S602，判断是否成功取出k区域的y能源，若是转步骤S603，否则匹配结束；

步骤S603，判断k区域j能源是否是联供副能源，若是转步骤S604，否则转步骤S610；

步骤S604，判断是否有联供副能源生产剩余，若是转步骤S605，否则转步骤S609；

步骤S605，设联供副生产能量为GR_kj，判断P_c+P_s＜P_max，若是转步骤S606，否则转步骤S609；

步骤S606，判断是否G_ij＜＝GR_kj，若是转步骤S607，否则转步骤S608；

步骤S607，更改i区域第j种二级能量的供给为0。同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源G_ij的调度计划，结束匹配。

步骤S608，更改i区域第j种能源的供给G_ij＝原G_ij-GR_kj，同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源GR_kj的调度计划；

步骤S609，不再用当前k区域j能源去匹配替换i区域j能源的供给，转步骤S601；

步骤S610，判断P_c+P_tmp+P_s＜P_max，若是转步骤S611，否则转步骤S609；

步骤S611，判断是否GS_kj＞＝G_ij，若是转步骤S612，否则转步骤S15；

步骤S612，更改i区域第j种能源的供给为0；增加k区域第j种能源的供给为G_kj+G_ij；同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源G_ij的调度计划；

步骤S613，判断k区域的j是否是联供主能源，若是转步骤S614，否则结束匹配；

步骤S614，设联供副生产能量为GR_kx(x＜＞j，x＝1，2，...j-1，j+1，..，m)，k区域第x种能源的供给增加GR_kx，GR_kx标注为联供副能源生产，同时结束匹配；

步骤S615，更改i区域第j种能源的供给G_ij＝原G_ij-GS_kj，同时增加一条全局的从k区域向i区域发送第j种能源GS_kj的调度计划。

步骤S616，判断k区域的j是否是联供主能源，若是转步骤S617，否则转步骤S609；

步骤S617，设联供副生产能量为GR_kx(x＜＞j，x＝1，2，...j-1，j+1，..，m)，k区域的第x种能源的供给增加GR_kx，GR_kx标注为联供副能源生产，同时转步骤S609。至此，本实施例结束。

上文中，以三个匹配实施例为例重点对全局调度匹配的流程进行说明。至此，对总调度子系统的调度管理模块进行调度匹配的说明结束。此外，需要说明的是，在本发明的各种实施方式中，还可有以下六种方式灵活地实现：

1)本发明可以实施在各区域能源没有区域能源管理子系统或只有部分有能源管理子系统的环境中，本发明的区域调度子系统带有人工输入界面，区域调度员可以结合所掌握的区域能源系统的状况，通过该子系统的人工输入界面输入最优需求档位的区域能源供需计划；

2)本发明实施中，区域调度子系统可以具有区域能源管理系统的功能，也可以作为一个模块集成在区域能源管理子系统中；

3)本发明实施中可以对跨区域、跨时域和跨能源的一种、两两组合的支持；

4)本发明实施中，全局调度匹配中允许存在较高成本的主联供能源，相应的全局匹配流程匹配过程，需要增加由于主联供能源的供给减少，导致副联供能源的不平衡的再匹配；

5)本发明实施中，区域调度子系统提交供需调度计划可以包括多个档位的一级能源需求量，二级能源的供给增加量也可以是固定存在档位，区域能源供需计划也可以不平衡，相应的全局匹配流程进行调整；

6)本发明实施中，全局调度下发给区域能源系统的区域相关的调度计划可以被区域能源系统退回，相应的全局匹配流程根据退回原因进行重新匹配。

综上所述，本发明提出的一种跨区域、跨时域、多能源调度系统和方法。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(一)支持跨区域的能源调度

本发明通过调度管理系统对不同区域的能源供给匹配与调整，实现能源不同区域之间的合理调度。

(二)支持跨时域的能源调度

本发明通过在调度管理系统的监控下，将部分低成本能源通过能源中转系统存储，为不同时间段内的能源供需提供合理的匹配，从而实现跨时域的能源调度。

(三)支持能源的能源调度

本发明通过在调度管理系统的监控下，利用能源中转系统的能源转换能力，实现不同能源之间的合理调度。

(四)支持跨区域、跨时域、跨能源两两组合和全部组合的调度

本发明通过对跨区域、跨时域和跨能源的相互组合的支持，实现跨区域、跨时域、跨能源两两组合和全部组合的调度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种跨区域能源调度系统，其特征在于，包括至少两个区域调度子系统、一个总调度子系统和一个能源中转子系统，其中：

所述区域调度子系统，与所述总调度子系统相连接，用于发送本区域的区域能源供需计划至所述总调度子系统，所述区域能源供需计划包括本区域的能源供需的数量和时间；

所述总调度子系统，与所述能源中转子系统相连接，用于根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间、区域间能源传输通路，进行跨区域的能源供需匹配，生成全局能源调度计划，并将所述全局能源调度计划发送至所述区域调度子系统和所述能源中转子系统；

所述能源中转子系统，用于根据所述全局能源调度计划，控制所述各区域间的能源传输通路，进行能源的调度传输。

2.根据权利要求1所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述能源中转子系统包括：能源储存装置，

所述总调度子系统，还用于管理所述能源储存装置的拓扑信息和运行信息；并根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源储存装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划；

所述能源储存装置，与所述总调度子系统相连接，并与所述各区域能源单元进行能量传输，用于根据所述全局能源调度计划进行能源的存储与释放，实现所述各区域的跨时域的能源供需匹配。

3.根据权利要求1或2所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述能源中转子系统包括：能源转化装置，

所述总调度子系统，还用于管理所述能源转化装置的拓扑信息和运行信息；并根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源转化装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划；

所述能源转化装置，与所述总调度子系统相连接，并与所述各区域能源单元进行能量传输，用于根据所述全局能源调度计划，进行能源形式的转化，实现所述各区域的跨能源形式的能源供需匹配。

4.根据权利要求1所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述总调度子系统包括：

系统管理模块，用于管理所述能源传输通路的拓扑信息和运行信息；

调度管理模块，与所述区域调度子系统和所述系统管理模块相连接，用于根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，能源传输通路的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。

5.根据权利要求4所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述调度管理模块包括：

接收子模块，与各区域调度子系统相连，用于接收所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，并获取能源匹配目标；

匹配子模块，用于根据所述能源匹配目标，进行区域间能源供给和需求的匹配，生成全局能源调度计划。

6.根据权利要求5所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述能源匹配目标为以下之一或有顺序的几项的结合或带权重的几项的结合：

经济最优、碳排放量最少或舒适度最优。

7.根据权利要求4所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，

所述系统管理模块，还用于管理调度规范信息，并将所述调度规范信息发送至所述区域调度子系统，所述调度规范信息为生成所述区域能源供需计划所需的规范信息；

所述区域调度子系统，用于将所述调度规范信息转发至区域能源管理子系统。

8.根据权利要求7所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述调度规范信息包括能源分类信息、能源单位换算信息、能源品位信息和/或能源匹配目标信息。

9.根据权利要求4所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述总调度子系统还包括：

监控模块，与所述能源中转子系统进行信息交互，用于监控所述全局能源调度计划的执行；和/或

能量计量模块，与所述能源中转子系统进行信息交互，用于采集区域之间的能源供给和消耗信息。

10.根据权利要求1、2、4-9中任一项所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，该系统还包括区域能源管理子系统，其中：

所述区域能源管理子系统，与所述区域调度子系统相连接，用于根据本区域的能源供给情况生成区域能源供需计划，并将所述区域能源供需计划发送至所述区域调度子系统；并接收从所述区域调度子系统发送的所述全局能源调度计划，根据所述全局能源调度计划对本区域的能源供需进行管理。

11.根据权利要求10所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，

所述区域能源管理子系统，还用于当所述全局能源调度计划与本区域的能源调度相冲突时，将所述全局能源调度计划通过所述区域调度子系统退回所述总调度子系统，并通过所述区域调度子系统向所述总调度子系统发送退回原因；

所述总调度子系统，用于根据所述退回原因对所述全局能源调度计划进行调整，并将所述调整后的全局能源调度计划发送至所述区域调度子系统；

所述区域调度子系统，用于将所述调整后的全局能源调度计划发送至所述区域能源管理子系统。

12.根据权利要求1、2、4-9中任一项所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述能源包括：电能、热/冷能、煤、气或油。

13.根据权利要求1、2、4-9中任一项所述的跨区域能源调度系统，其特征在于，所述能源传输通路包括：

各区域能源单元之间的能源传输设备，包括：管路、线路或运输设备以及运输通道；

各区域能源单元之间的能源传输控制设备，包括：开关、阀门以及配套的自动化监控设备。

14.一种跨区域能源调度的方法，其特征在于：总调度子系统与至少两个区域调度子系统、一个能源中转子系统相连接，所述能量中转子系统提供各区域间进行能源传输的通路，其中：

所述区域调度子系统发送本区域的区域能源供需计划至所述总调度子系统，所述区域能源供需计划包括本区域的能源供需的数量和时间；

所述总调度子系统根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间、区域间能源传输通路，进行跨区域的能源供需匹配，生成全局能源调度计划，并将所述全局能源调度计划发送至所述区域调度子系统和所述能源中转子系统；

所述能源中转子系统根据所述全局能源调度计划，控制所述各区域间的能源传输通路，进行能源的调度传输。

15.根据权利要求14所述的跨区域能源调度的方法，其特征在于，所述能源中转子系统包括能源储存装置，

所述总调度子系统生成全局能源调度计划包括：所述总调度子系统管理所述能源储存装置的拓扑信息和运行信息；并根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源储存装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划；

所述能源中转子系统进行能源的调度传输包括：所述能源储存装置根据所述全局能源调度计划进行能源的存储与释放，实现所述各区域的跨时域的能源供需匹配。

16.根据权利要求14或15所述的跨区域能源调度的方法，其特征在于，所述能源中转子系统包括能源转化装置，

所述总调度子系统生成全局能源调度计划包括：所述总调度子系统管理所述能源转化装置的拓扑信息和运行信息；并根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需的数量和时间，能源传输通路、能源转化装置的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划；

所述能源中转子系统进行能源的调度传输包括：所述能源转化装置根据所述全局能源调度计划，进行能源形式的转化，实现所述各区域的跨能源形式的能源供需匹配。

17.根据权利要求14所述的跨区域能源调度的方法，其特征在于，所述总调度子系统生成全局能源调度计划包括：

所述总调度子系统的系统管理模块管理所述能源传输通路的拓扑信息和运行信息；

所述总调度子系统的调度管理模块根据所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，能源传输通路的拓扑信息和运行信息，生成全局能源调度计划。

18.根据权利要求17所述的跨区域能源调度的方法，其特征在于，所述调度管理模块生成全局能源调度计划包括：

接收所述至少两个区域调度子系统上报的对应区域的能源供需数量和时间，并获取能源匹配目标；

根据所述能源匹配目标，进行区域间能源供给和需求的匹配，生成全局能源调度计划。

19.根据权利要求17所述的跨区域能源调度的方法，其特征在于，所述区域调度子系统发送本区域的区域能源供需计划至总调度子系统之前还包括：

所述系统管理模块管理调度规范信息，并将所述调度规范信息发送至所述区域调度子系统，所述调度规范信息为生成所述区域能源供需计划的规范信息；

所述区域调度子系统将所述调度规范信息转发至所述区域能源管理子系统。

20.根据权利要求19所述的跨区域能源调度的方法，其特征在于，所述调度规范信息包括能源分类信息、能源单位换算信息、能源品位信息和/或能源匹配目标信息。

21.根据权利要求14、15、17-20中任一项所述的跨区域能源调度的方法，其特征在于，

所述区域调度子系统发送本区域的区域能源供需计划至所述总调度子系统之前还包括：区域能源管理子系统根据本区域的能源供给情况生成区域能源供需计划，并将所述区域能源供需计划发送至所述区域调度子系统；

所述总调度子系统将所述全局能源调度计划发送至所述区域调度子系统和所述能源中转子系统之后还包括：区域能源管理子系统接收从所述区域调度子系统发送的所述全局能源调度计划，根据所述全局能源调度计划对本区域的能源供需进行管理。

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