CN104268817B - 一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及节能减排模拟技术领域，具体涉及一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统，包括政府Agent模拟单元、节能服务公司Agent模拟单元、耗能企业Agent模拟单元、系统动力学模型建立单元和交互单元。本发明以实际数据为基础，能够真实模拟各个个体如政府、高耗能企业、节能服务公司等行为的多代理模拟系统，实现通过人机交互界面调整系统中某个体的行为参数，能观察到其他各行为主体Agent的应对行为和最终的节能减排效果，为政府制定节能减排长效机制以及各企业、公司采取相应节能减排措施提供技术支撑和模拟仿真推演平台。
Description
技术领域
本发明涉及节能减排模拟技术领域，具体涉及一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统。
背景技术
在目前的节能减排政策模拟技术方面，国内外学者运用一般均衡模型、投入产出模型、委托—代理、博弈论等建模分析工具，对节能减排政策制定及相应市场机制设计过程中所涉及的关键问题进行了大量有利探讨。但是，都缺乏对节能减排所涉及的各行为主体(Agent)：政府、节能服务公司和耗能企业等个体行为特性的考虑。由于不同利益主体的个体特征、行为目标显著不同，为了更准确地模拟各参与主体在不同场景下的节能减排决策行为，需分别予以准确建模。虽也有利用系统动力学以及多代理技术的方法对某个企业或者某个行业的节能减排过程进行模拟的相关成果初见报道，但其模型相对简单且大都按照自己特定需求重点建立模型，研究内容较为局限、片面，存在Agent内部模型主观性较强以及整体系统缺乏互动等问题。除此之外也存在实时性、互动性不强的问题，未能利用现有数据进行分析进而作出决策的能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统，解决现有技术中政府、节能服务公司和耗能企业等个体行为互动性差，政府政策和企业运作情况相互之间接洽不迅速不全面的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统，包括：
政府Agent模拟单元，利用信息采集单元采集政府耗能企业节能减排政策以及节能服务公司的政策激励机制，并通过实时感知其响应情况不断予以动态调整，以期达到节能减排规划目标；
节能服务公司Agent模拟单元，利用信息采集单元采集节能服务公司的决策行为，根据政府Agent制定的激励机制，优化决策其运营规模和运营模式，并向耗能企业Agent提供诊断、设计、融资、改造和运行管理服务，以减少的能源费用来支付节能项目全部成本，并期望最大化公司经济收益；
耗能企业Agent模拟单元，根据政府制定的节能减排机制以及节能服务公司情况，模拟出优化决策企业节能措施，包括加强管理、进行产品结构升级、投资节能设备或者接受合同能源管理以及参与碳排放交易；
系统动力学模型建立单元，分析政府机构节能减排政策制定、市场机制设计的行为模式，厘清其决策行为考虑的相关因素，建立政府Agent节能减排优化决策的系统动力学模型；分析重点耗能企业能耗、排放特征以及其产业技术升级投资决策和节能减排交易优化行为模式，厘清耗能企业优化决策与关联因素之间的相互关系，构建耗能企业Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；分析节能服务公司的商业运营模式、盈利方式、技术储备、融资风险，厘清节能服务公司在合同能源管理方式确定、项目投资决策与其各种相关因素之间的关联关系，建立节能服务公司Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；
交互单元，耗能企业Agent和节能服务公司Agent接收到政府Agent下发的政策机制之后，以自身利益最大为目标优化决策各自的节能减排应对措施，并将各自的节能减排投资规模、节能减排效果信息反馈给政府Agent；政府Agent将节能减排效果与既定目标进行对比，若不满足要求，则更新政策机制优化决策，再次将更新后的政策机制发送给各耗能企业Agent和节能服务公司Agent，反之则结束仿真过程，输出最优政策机制及其能耗水平。
进一步的技术方案是，所述信息采集单元，用于通过分布式的信息采集装置采集系统中政府Agent、节能服务公司Agent和耗能企业Agent的节能减排基础数据，并封装成服从FIPA规范的消息结构，定期或者在收到数据请求(request)时利用多代理通信语言ACL向其发送相关数据。
一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟方法，包括以下步骤：
利用信息采集单元采集政府耗能企业节能减排政策以及节能服务公司的政策激励机制，并通过实时感知其响应情况不断予以动态调整，以期达到节能减排规划目标；
利用信息采集单元采集节能服务公司的决策行为，根据政府Agent制定的激励机制，优化决策其运营规模和运营模式，并向耗能企业Agent提供诊断、设计、融资、改造和运行管理服务，以减少的能源费用来支付节能项目全部成本，并期望最大化公司经济收益；
根据政府制定的节能减排机制以及节能服务公司情况，模拟出优化决策企业节能措施，包括加强管理、进行产品结构升级、投资节能设备或者接受合同能源管理以及参与碳排放交易；
分析政府机构节能减排政策制定、市场机制设计的行为模式，厘清其决策行为考虑的相关因素，建立政府Agent节能减排优化决策的系统动力学模型；分析重点耗能企业能耗、排放特征以及其产业技术升级投资决策和节能减排交易优化行为模式，厘清耗能企业优化决策与关联因素之间的相互关系，构建耗能企业Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；分析节能服务公司的商业运营模式、盈利方式、技术储备、融资风险等，厘清节能服务公司在合同能源管理方式确定、项目投资决策与其各种相关因素之间的关联关系，建立节能服务公司Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；
耗能企业Agent和节能服务公司Agent接收到政府Agent下发的政策机制之后，以自身利益最大为目标优化决策各自的节能减排应对措施，并将各自的节能减排投资规模、节能减排效果信息反馈给政府Agent；政府Agent将节能减排效果与既定目标进行对比，若不满足要求，则更新政策机制优化决策，再次将更新后的政策机制发送给各耗能企业Agent和节能服务公司Agent，反之则结束仿真过程，输出最优政策机制及其能耗水平。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：以实际数据为基础，能够真实模拟各个个体如政府、高耗能企业、节能服务公司行为的多代理模拟系统，实现通过人机交互界面调整系统中某个体的行为参数，能观察到其他各行为主体Agent的应对行为和最终的节能减排效果，为政府制定节能减排长效机制以及各企业、公司采取相应节能减排措施提供技术支撑和模拟仿真推演平台。
附图说明
图1为本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统的一个实施例的系统框图。
图2为本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统的一个实施例中交互单元的动作示意图。
图3为本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟方法的一个实施例中政府Agent行为流程图。
图4为本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟方法的一个实施例中节能服务公司Agent行为流程图。
图5为本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟方法的一个实施例中耗能企业Agent行为流程图。
图6为本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统以JADE平台为载体的体现方式。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统的一个实施例：一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统，包括：
政府Agent模拟单元，利用信息采集单元采集政府耗能企业节能减排政策以及节能服务公司的政策激励机制，并通过实时感知其响应情况不断予以动态调整，以期达到节能减排规划目标；
节能服务公司Agent模拟单元，利用信息采集单元采集节能服务公司的决策行为，根据政府Agent制定的激励机制，优化决策其运营规模和运营模式，并向耗能企业Agent提供诊断、设计、融资、改造和运行管理等服务，以减少的能源费用来支付节能项目全部成本，并期望最大化公司经济收益；
耗能企业Agent模拟单元，根据政府制定的节能减排机制以及节能服务公司情况，模拟出优化决策企业节能措施，如加强管理、进行产品结构升级、投资节能设备或者接受合同能源管理以及参与碳排放交易；
系统动力学模型建立单元，分析政府机构节能减排政策制定、市场机制设计的行为模式，厘清其决策行为考虑的相关因素，建立政府Agent节能减排优化决策的系统动力学模型；分析重点耗能企业能耗、排放特征以及其产业技术升级投资决策和节能减排交易优化行为模式，厘清耗能企业优化决策与关联因素之间的相互关系，构建耗能企业Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；分析节能服务公司的商业运营模式、盈利方式、技术储备、融资风险等，厘清节能服务公司在合同能源管理方式确定、项目投资决策与其各种相关因素之间的关联关系，建立节能服务公司Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；
交互单元，耗能企业Agent和节能服务公司Agent接收到政府Agent下发的政策机制之后，以自身利益最大为目标优化决策各自的节能减排应对措施，并将各自的节能减排投资规模、节能减排效果等信息反馈给政府Agent；政府Agent将节能减排效果与既定目标进行对比，若不满足要求，则更新政策机制优化决策，再次将更新后的政策机制发送给各耗能企业Agent和节能服务公司Agent，反之则结束仿真过程，输出最优政策机制及其能耗水平。
根据本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统的一个优选实施例，所述信息采集单元，用于通过分布式的信息采集装置采集系统中政府Agent、节能服务公司Agent和耗能企业Agent的节能减排基础数据，并封装成服从FIPA规范的消息结构，定期或者在收到数据请求(request)时利用多代理通信语言ACL向其发送相关数据。
图3-图5示出了本发明一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟方法的一个实施例：一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟方法，包括以下步骤：
利用信息采集单元采集政府耗能企业节能减排政策以及节能服务公司的政策激励机制，并通过实时感知其响应情况不断予以动态调整，以期达到节能减排规划目标；
利用信息采集单元采集节能服务公司的决策行为，根据政府Agent制定的激励机制，优化决策其运营规模和运营模式，并向耗能企业Agent提供诊断、设计、融资、改造和运行管理等服务，以减少的能源费用来支付节能项目全部成本，并期望最大化公司经济收益；
根据政府制定的节能减排机制以及节能服务公司情况，模拟出优化决策企业节能措施，如加强管理、进行产品结构升级、投资节能设备或者接受合同能源管理以及参与碳排放交易；
分析政府机构节能减排政策制定、市场机制设计的行为模式，厘清其决策行为考虑的相关因素，建立政府Agent节能减排优化决策的系统动力学模型；分析重点耗能企业能耗、排放特征以及其产业技术升级投资决策和节能减排交易优化行为模式，厘清耗能企业优化决策与关联因素之间的相互关系，构建耗能企业Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；分析节能服务公司的商业运营模式、盈利方式、技术储备、融资风险等，厘清节能服务公司在合同能源管理方式确定、项目投资决策与其各种相关因素之间的关联关系，建立节能服务公司Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；
耗能企业Agent和节能服务公司Agent接收到政府Agent下发的政策机制之后，以自身利益最大为目标优化决策各自的节能减排应对措施，并将各自的节能减排投资规模、节能减排效果等信息反馈给政府Agent；政府Agent将节能减排效果与既定目标进行对比，若不满足要求，则更新政策机制优化决策，再次将更新后的政策机制发送给各耗能企业Agent和节能服务公司Agent，反之则结束仿真过程，输出最优政策机制及其能耗水平。
本发明设计的节能减排政策模拟互动系统，实现了节能减排政策模拟的互动推演。利用Multi-Agent技术分别对所涉及的各个个体(政府、高耗能企业、节能服务公司等)进行行为特征分析并进行系统动力学建模，充分考虑了系统中个体自身的目标以及与周围环境的相互作用等因素，可以更好地反映微观个体和宏观系统之间的联系，更准确实现对各主体的节能减排决策过程以及节能减排效益的分析与模拟。本系统还具有一下三个特点：
1)实时互动型，本方法设计数据采集接口，不断采集各类能耗信息，利用实时数据进行模拟推演，通过决策分析为相应用户提供决策支持。
2)灵活性，节能减排模拟系统的灵活性主要表现在两个方面：1、政府Agent、各企业Agent的行为模型或行为准则能根据信息采集Agent发送的信息或者人机交互接口实时调整；2、政府Agent、各企业Agent能根据环境变化以及其他Agent所采取的行为，实时调整自己的节能减排优化决策行为策略。
3)可扩展性，基于多代理的节能减排模拟系统能够很方便的进行功能模块和原件模块的扩展，比如要在系统中增加一个耗能企业，只需建立该企业Agent行为模型以及与其他Agent之间的交互协议，然后在多代理平台注册该企业Agent即可。
本发明利用多代理技术的思想，将节能减排系统中所涉及的各个行为主体视为具有独立决策能力的智能Agent，以分布式的数据采集系统收集政府、耗能企业以及节能服务公司的原始数据为基础，建立分别代表政府、耗能企业和节能服务公司的政府Agent、耗能企业Agent和节能服务公司Agent的优化行为模型。基于多代理系统开发框架JADE构建节能减排多代理系统模拟平台，通过政府、企业之间的信息交互，结合相关媒体等发布的行业信息，进行节能减排的互动推演模拟，为政府、企业提供节能减排决策支持。
JADE平台拥有一个特殊的agent DF(Directory Facilitator)，它服从FIPA代理管理配置规范，能够提供黄页服务(yellow pages service)，如图6所示。作为优选，通过黄页服务功能任何Agent都可以注册(公布)一个或多个其能够提供的服务描述，以方便需要这些服务的其他Agent更快速的发现它。
可以将创建的各个政府Agent、节能服务公司Agent和耗能企业Agent分别在DF上进行服务注册，将有利于系统的扩展性。比如若一新建耗能企业Agent加入节能减排模拟系统，只需将此Agent在的服务特征描述在DF上进行注册，而程序其他部分无需频繁更改，政府Agent便可以很方便的通过黄页服务发现它，并向其发布节能减排政策机制，节能服务公司Agent也可以通过黄页服务发现它，并向其提供节能减排服务。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (3)
1.一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统，其特征在于包括：
政府Agent模拟单元，利用信息采集单元采集政府耗能企业节能减排政策以及节能服务公司的政策激励机制，并通过实时感知其响应情况不断予以动态调整，以期达到节能减排规划目标；
节能服务公司Agent模拟单元，利用信息采集单元采集节能服务公司的决策行为，根据政府Agent制定的激励机制，优化决策其运营规模和运营模式，并向耗能企业Agent提供诊断、设计、融资、改造和运行管理服务，以减少的能源费用来支付节能项目全部成本，并期望最大化公司经济收益；
耗能企业Agent模拟单元，根据政府制定的节能减排机制以及节能服务公司情况，模拟出优化决策企业节能措施，包括加强管理、进行产品结构升级、投资节能设备或者接受合同能源管理以及参与碳排放交易；
系统动力学模型建立单元，分析政府机构节能减排政策制定、市场机制设计的行为模式，厘清其决策行为考虑的相关因素，建立政府Agent节能减排优化决策的系统动力学模型；分析重点耗能企业能耗、排放特征以及其产业技术升级投资决策和节能减排交易优化行为模式，厘清耗能企业优化决策与关联因素之间的相互关系，构建耗能企业Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；分析节能服务公司的商业运营模式、盈利方式、技术储备、融资风险，厘清节能服务公司在合同能源管理方式确定、项目投资决策与其各种相关因素之间的关联关系，建立节能服务公司Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；
交互单元，耗能企业Agent和节能服务公司Agent接收到政府Agent下发的政策机制之后，以自身利益最大为目标优化决策各自的节能减排应对措施，并将各自的节能减排投资规模、节能减排效果信息反馈给政府Agent；政府Agent将节能减排效果与既定目标进行对比，若不满足要求，则更新政策机制优化决策，再次将更新后的政策机制发送给各耗能企业Agent和节能服务公司Agent，反之则结束仿真过程，输出最优政策机制及其能耗水平。
2.根据权利要求1所述的一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟系统，其特征在于：所述信息采集单元，用于通过分布式的信息采集装置采集系统中政府Agent、节能服务公司Agent和耗能企业Agent的节能减排基础数据，并封装成服从FIPA规范的消息结构，定期或者在收到数据请求(request)时利用多代理通信语言ACL向其发送相关数据。
3.一种耗能用户节能减排的多代理互动推演模拟方法，其特征在于包括以下步骤：利用信息采集单元采集政府耗能企业节能减排政策以及节能服务公司的政策激励机制，并通过实时感知其响应情况不断予以动态调整，以期达到节能减排规划目标；
利用信息采集单元采集节能服务公司的决策行为，根据政府Agent制定的激励机制，优化决策其运营规模和运营模式，并向耗能企业Agent提供诊断、设计、融资、改造和运行管理服务，以减少的能源费用来支付节能项目全部成本，并期望最大化公司经济收益；根据政府制定的节能减排机制以及节能服务公司情况，模拟出优化决策企业节能措施，包括加强管理、进行产品结构升级、投资节能设备或者接受合同能源管理以及参与碳排放交易；
分析政府机构节能减排政策制定、市场机制设计的行为模式，厘清其决策行为考虑的相关因素，建立政府Agent节能减排优化决策的系统动力学模型；分析重点耗能企业能耗、排放特征以及其产业技术升级投资决策和节能减排交易优化行为模式，厘清耗能企业优化决策与关联因素之间的相互关系，构建耗能企业Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；分析节能服务公司的商业运营模式、盈利方式、技术储备、融资风险，厘清节能服务公司在合同能源管理方式确定、项目投资决策与其各种相关因素之间的关联关系，建立节能服务公司Agent的节能减排优化决策系统动力学模型；
耗能企业Agent和节能服务公司Agent接收到政府Agent下发的政策机制之后，以自身利益最大为目标优化决策各自的节能减排应对措施，并将各自的节能减排投资规模、节能减排效果信息反馈给政府Agent；政府Agent将节能减排效果与既定目标进行对比，若不满足要求，则更新政策机制优化决策，再次将更新后的政策机制发送给各耗能企业Agent和节能服务公司Agent，反之则结束仿真过程，输出最优政策机制及其能耗水平。
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2014
- 2014-09-25 CN CN201410498145.9A patent/CN104268817B/zh active Active
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