CN110544984A - 一种用于供用能设备的互动服务系统及互动信息交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于供用能设备的互动服务系统及互动信息交互方法，所述互动服务系统包括设有互动服务模块的主站层、网络层、量测层和设备层；互动服务模块包括控制器和能源服务子模块，还包括能源互动子模块和增值服务子模块；能源互动子模块和增值服务子模块均与控制器相连；控制器用于对设备运行数据进行分析，然后根据分析结果控制设备层中供用能设备，实现供用能设备、电网和用户之间的互动。互动信息交互方法包括分布式能源和储能设备信息交互子方法、电动汽车信息交互子方法、工商业及公共部门用户协议避峰子方法以及居民用户信息交互子方法。与现有技术相比，本发明具有实现了供用能设备与电网的互动、为用户提供个性化服务等优点。

Description

一种用于供用能设备的互动服务系统及互动信息交互方法

技术领域

本发明涉及互动服务技术领域，尤其是涉及一种用于供用能设备的互动服务系统及互动信息交互方法。

背景技术

国家高度重视“互联网+”智慧能源工作，为客户侧能源互联提供了良好的发展氛围。用户侧分布式电源、分布式储能、电动汽车、柔性负荷等灵活资源快速发展，为客户侧能源互联奠定了实践基础。随着日益增加的可再生能源发电技术，电池技术、储能技术等关键技术的不断突破，以及能源体系的快速变革共同推动着分布式能源、电动汽车和储能技术时代的来临。随着客户侧能源种类的不断增多，客用户侧的差异化需求也愈加明显，

智慧城市、互联网+智慧能源的快速发展对客户侧的能源互联需求越来越迫切，急需一种基于供用能设备的互动服务系统，用于实现供用能设备与电网的互动，提高电力系统的资源配置效率，实现电力资源的优化。

中国发明专利加申请公开号CN109327049A中公开了一种多元化供用能系统及其多元化用能方法。多元化供用能系统包括控制单元和基于区域划分的多个相互连接的区域能量云；区域能量云包括：至少一个分布式电源、至少一个储能设备、至少一个用电负载；分布式电源包括风力电源和/或光伏电源；分布式电源、储能设备和用电负载上均设置有用于采集能源数据并与控制单元通信的采集装置；控制单元用于分析所述能源数据生成区域能源分析结果，根据所述所述区域能源分析结果在一个所述区域能量云内，或是至少两个所述区域能量云内进行能源交互。该发明实现分散能源的聚集，同时基于能源聚集进行数据汇集分析，实现能源交互。但该发明只实现了能量云之间的信息交互，未能实现供用能设备、电网和用户三者之间的互动。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于供用能设备的互动服务系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于供用能设备的互动服务系统，包括设有互动服务模块的主站层、设有防火墙的网络层、量测层和设备层，该设备层包括居民用电设备、电动汽车、商业用户用电设备、光伏发电设备、储能设备和即插即用装置；所述的互动服务模块包括控制器和能源服务子模块，该子模块与控制器相连，所述的互动服务模块还包括能源互动子模块和增值服务子模块；所述的能源互动子模块和增值服务子模块均与控制器相连；所述的控制器用于对设备运行数据进行分析，然后根据分析结果控制设备层中供用能设备，实现供用能设备、电网和用户之间的互动。

优选地，所述的能源互动子模块包括分布式电源互动单元、储能设备互动单元、电动汽车充电桩互动单元、工商业用户互动单元、居民互动单元、故障报修单元和应急保障单元；所述的分布式电源互动单元、储能设备互动单元、电动汽车充电桩互动单元、工商业用户互动单元、居民互动单元、故障报修单元和应急保障单元均与控制器相连。

优选地，所述的增值服务子模块包括社会公共信息服务单元、健康用电诊断服务单元和优化节电管理服务单元；所述的社会公共信息服务单元、健康用电诊断服务单元和优化节电管理服务单元均与控制器相连。

本发明还提供一种互动信息交互方法，所述的互动信息交互方法包括分布式能源和储能设备信息交互子方法、电动汽车信息交互子方法、工商业及公共部门用户协议避峰子方法以及居民用户信息交互子方法。

优选地，所述的分布式能源和储能设备信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤101：检测设备接入电网的运行数据及状态，然后执行步骤102；

步骤102：判断检测数据是否超出电网的规定限值，若是，则互动服务系统发出解列控制指令，执行步骤103，否则，返回步骤101；

步骤103：设备解列退出，结束本轮处理逻辑。

优选地，所述的电动汽车信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤201：采集电动汽车用户信息，包括车辆电车荷电情况、用户出行需求、充放电容量限制，然后执行步骤202；

步骤202：根据电动汽车用户信息及电价信息，对电动汽车用户充电参数进行配置，然后执行步骤203；

步骤203：根据限制条件制定充电优化方案并发送给电动汽车用户，限制条件包括最低用户价格和规定充电时间，然后执行步骤204；

步骤204：确定充电优化方案并根据此方案对电动汽车进行充电，结束本轮处理逻辑。

优选地，所述的工商业及公共部门用户协议避峰子方法具体包括以下步骤：

步骤301：互动服务系统提交协议避峰方案，然后执行步骤302；

步骤302：在协议避峰方案通过后，系统确定避峰参与用户以及个用户避峰的时间和容量，然后执行步骤303；

步骤303：系统向参与用户发送避峰指令，该指令包括避峰时间和避峰容量，然后进行设备的避峰控制，然后执行步骤304；

步骤304：避峰时间结束时，系统根据对用户设备的检测信息，评估避峰情况，并将用户设备恢复正常使用。

优选地，所述的居民用户信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤401：互动服务系统发送本地控制指令给居民用户，然后执行步骤402；

步骤402：判断居民用户的实时负荷是否大于负荷的削减目标，若是，互动服务系统发出警告，然后对居民用户设备进行跳闸操作，然后执行步骤403，否则，返回步骤401；

步骤403：结束本轮处理逻辑。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、实现了供用能设备与电网之间的互动：本发明通过设置能源互动子模块，通过对设备运行数据进行分析，然后根据分析结果控制设备层中的供用能设备，实现了供用能设备与电网的互动。

二、为用户提供个性化服务：本发明中的互动服务系统设置了增值服务子模块，通过对电动汽车充电桩、分布式电源、储能以及负荷等多种客户侧资源海量数据进行分析，对用户的用电用能情况进行分析，为用户提供个性化服务。

三、有效实现“削峰填谷”：本发明通过对工商业及公共部门用户和居民用户进行协议避峰，有效的实现了电网的削峰填谷，降低了电网的供电负担。

四、提高了能源利用效率：本发明通过对分布式能源、储能设备、电动汽车、工商业及公共部门设用电设备和居民用户用电设备的供用电信息采集后进行分析，然后合理的配置能源，提高了能源的利用效率。

附图说明

图1为本发明中互动服务系统的结构示意图；

图2为本发明中分布式能源和储能设备信息交互子方法的流程图；

图3为本发明中电动汽车信息交互子方法的流程图；

图4为本发明中工商业及公共部门用户协议避峰子方法的流程图；

图5为本发明中居民用户信息交互子方法的流程图；

图6为本发明实施例中非工空调需求响应系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种用于供用能设备的互动服务系统，包括设有互动服务模块的主站层、设有防火墙的网络层、量测层和设备层，该设备层包括居民用电设备、电动汽车、商业用户用电设备、光伏发电设备、储能设备；所述的居民用电设备、电动汽车、商业用户用电设备、光伏发电设备和储能设备均与电网相连；所述的互动服务模块包括控制器和能源服务子模块，该子模块与控制器相连，所述的互动服务模块还包括能源互动子模块和增值服务子模块；所述的能源互动子模块和增值服务子模块均与控制器相连；所述的控制器用于对设备运行数据进行分析，然后根据分析结果控制设备层中供用能设备，实现供用能设备的互动。

主站层、网络层、量测层和设备层的功能如下：

主站层：数据自下而上到达主站层，经过主站层的决策分析，将控制命令下达至设备层，实现多类型的客户侧资源的能量互动；

网络层：通过互联网或Wi-Fi等无线通信方式传输数据；

量测层：居民用户侧通过互动终端或非侵入式量测装置，商业用户侧通过采集终端与控制终端进行感知、控制，并通过集中器接入多元化供用能设备互动服务系统；

设备层：包含商业用户/家庭/分布式电源/电动汽车/储能等多类型客户侧资源，及支持多类型客户侧资源的即插即用装置；

能源互动子模块包括分布式电源互动单元、储能设备互动单元、电动汽车充电桩互动单元、工商业用户互动单元、居民互动单元、故障报修单元和应急保障单元。分布式电源互动单元、储能设备互动单元、电动汽车充电桩互动单元、工商业用户互动单元、居民互动单元、故障报修单元和应急保障单元均与控制器相连。

由于客户侧资源的供用能特性及用电诉求各不相同，这就使得其对于双向能量交换模式的理解和需求相差较大。因此，在进行双向能量交换模式分析时，应根据不同用户的自身特点分别开展，所以针对不同的供用能设备设置了不同的互动单元。

增值服务子模块包括社会公共信息服务单元、健康用电诊断服务单元和优化节电管理服务单元，各个单元的具体信息如下：

(1)社会公共信息服务单元

社会公共服务信息可以分为：

1)电力站点资讯、电力业务相关公示公告，如发、供、用电情况的公共信息与电能生产、供应、需求侧的电能平衡分析信息；

2)节电信息服务，提供节电技术、产品、案例和评估、认证信息；电能管理知识等；

3)电气产品服务，将优秀的电气产品和耗材信息发布给电能用户，同时受理相应的服务；

4)能效电厂信息，能效电厂申报、审批、公示、检测、评估信息和优秀案例发播；

5)业务信息服务，设备试修预告，需求侧恢复用电和备用设备的服务信息等。

在满足实现信息及时发布、及时更新的基础上，信息服务可向更高阶段迈进，即可视化用能管理服务。可视化用能管理服务为用户提供可视化用能信息。增值服务系统可通过智能电表实时采集电力用户侧电能量信息，计算出实时负荷、整点电量、月累计电量等用电数据以及计量工况，用户可以通过网络随时了解自身的负荷和电量情况并调整用电方式。

社会公共信息服务单元可以提供被检测设备电量实时运行图表和电能质量实时运行表，用户可以通过网络进行查看，及时准确的了解用电设备的实时用能情况，用户通过对不同时段设备的用能情况的掌握，能够对设备用能情况进行分析比较，自主改变用电行为。

基于用户不同的用电设备，社会公共信息服务单元为用户提供电力日、月、年运行分析图表，电量日、月、年运行分析图表和电能质量日、月、年运行分析图表；

为用户提供电能分布图，方便用户了解电能的分配去向与比例；

为用户提供用电结构图，方便用户了解电能消耗的结构，如生产用电、办公用电、生活用电、其他用电等；

根据用户用电设备用电特点及用能情况，为用户提供电能优化方案等用能建议。

(2)健康用电诊断服务单元

健康用电诊断服务单元实时在线管理重要客户安全用电情况，如变压器、开关、电源分配箱等设备用能数据，提高设备使用的安全性。电能检测仪提供了简单的越限、报警功能，如最大/最小极限产生警报，根据在线监测设置的超限定值，对采集的用电信息进行统计、分析，判断数据是否超限，为用户提供设备状态信息，及时告知潜在风险，及时发现电力用户异常用电情况，并根据统计结果生成相应的事件记录，在线分析用电异常情况。应用于居民用户时，可另外增设家庭安防系统，建立集紧急求助、燃气泄露、烟感、红外探测、防盗报警、门禁对讲于一体的家庭安防系统；对空调、电脑和生产设备进行用电超载保护或智能控制。

(3)优化节电管理服务单元

优化节电管理服务单元根据采集到的用户生产信息以及用户用电信息，结合电网公司的电价，合理安排用户的生产计划等，为用户提供电能优化方案。用户可根据优化节电管理服务单元提供的电能优化方案合理安排生产计划，并对用户进行后的优化用电方案进行电能考核，检验其有效性。优化用能服务主要包括四方面的内容：

1)合理安排生产计划，实现电能优化管理。考虑电力峰谷等因素的用电成本分析，可以模拟企业采用不同的生产调度方式，计算出不同的用电成本，从而优化出用电成本最小的生产调度方式，为用户合理安排生产计划，节约用电费用。

2)远程能耗监测与治理。电力用户在用电设备侧安装电能监测仪，在线监测用电设备状态及用能情况。通过远程传输手段，对重点耗能客户主要用电设备的用电数据进行实时检测，并将采集的数据与设定的阀值或是同类客户数据进行比对，分析客户能耗情况，将评估结果返回给用户，用户根据测评报告与实际情况进行负荷设备的整改。通过能效智能诊断，自动编制能效诊断报告，为客户节能改造提供参考和建议，为能效项目实施效果提供验证。

3)能效评估。能效评估服务可分为针对企业单个/主要用电设备的设备能效评估以及针对企业整体能效的综合能效评估。设备能效评估首先需要建立常用工商业设备的能效评估模型，通过对其运行状态的实时监测，采集相关数据，进行能效测评计算；同时需观察设备铭牌参数，对非高效设备是否更换进行经济性评估。对于综合能效评估首先需建立能效测评指标体系，进行各类指标数据采集，其中电能信息和环境信息通过电能质量监测装置取得，经济信息和生产信息通过企业销售和生产部门获取，然后进行综合能效测评计算，提出相关节能整改措施。

在本发明的实施例中，所述的用于互动服务系统的互动信息交互方法包括分布式能源和储能设备信息交互子方法、电动汽车信息交互子方法、工商业及公共部门用户协议避峰子方法以及居民用户信息交互子方法。

如图2所示，分布式能源和储能设备信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤101：检测设备接入电网的运行数据及状态，然后执行步骤102，分布式能源设备运行数据包括：电源并网状态、电源并网点母线电压、频率和注入电力系统的有功功率、无功功率、功率隐私和谐波等；储能设备运行数据包括：电池电压、电池充放电电流、交流电压、输入输出功率、开关状态、负载功率、电池电压和电池状态等；

步骤102：判断检测数据是否超出电网的规定限值，若是，则互动服务系统发出解列控制指令，执行步骤103，否则，返回步骤101；

步骤103：设备解列退出，结束本轮处理逻辑。

当电网处于低谷运行阶段时，互动服务系统向分布式能源用户或储能设备用户发送调整负荷的控制命令，用户调整设备的发电量以满足电网运行。

如图3所示，电动汽车信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤201：采集电动汽车用户信息，包括车辆电车荷电情况、用户出行需求、充放电容量限制，然后执行步骤202；

步骤202：根据电动汽车用户信息及电价信息，对电动汽车用户充电参数进行配置，然后执行步骤203；

步骤203：根据限制条件制定充电优化方案并发送给电动汽车用户，限制条件包括最低用户价格和规定充电时间，然后执行步骤204；

步骤204：确定充电优化方案并根据此方案对电动汽车进行充电，结束本轮处理逻辑。

工商业用户在全天都对电力有较高的需求，而公共部门类型用户用电时间和用电行为较为固定，具有很强的规律性。这三种类型的用户可以进行协议避峰，在电网处于峰值时，减少设备的用电量，从而降低电网的负担。如图4所示，工商业及公共部门用户协议避峰子方法具体包括以下步骤：

步骤301：互动服务系统提交协议避峰方案，然后执行步骤302；

步骤302：在协议避峰方案通过后，系统确定避峰参与用户以及个用户避峰的时间和容量，然后执行步骤303；

步骤303：系统向参与用户发送避峰指令，该指令包括避峰时间和避峰容量，然后进行设备的避峰控制，然后执行步骤304；

步骤304：避峰时间结束时，系统根据对用户设备的检测信息，评估避峰情况，并将用户设备恢复正常使用。

居民类型用户的用能主要是由家用电器产生，这些家用电器主要被分为两类：基础负荷电器和可中断负荷电器。基础负荷电器包括照明、电脑、烹饪器具、电视等家用电器设备。这些用电设备是刚性的，如果改变使用的时间会极大的影响居民的生活秩序。可中断负荷电气包括空调、热水器等家用电器设备，这部分用电设备用于提升用户的生活环境舒适度，可以随意选择用电时刻。在用户同意参与削峰填谷协议后，可以通过互动服务系统对可中断负荷进行控制。如图5所示，居民用户信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤401：互动服务系统发送本地控制指令给居民用户，然后执行步骤402；

步骤402：判断居民用户的实时负荷是否大于负荷的削减目标，若是，互动服务系统发出警告，然后对居民用户设备进行跳闸操作，然后执行步骤403，否则，返回步骤401；

步骤403：结束本轮处理逻辑。

本发明的一种实施例如图6所示，本实施例为一种非公空调需求响应系统，该系统是本发明中互动服务系统的具体应用。

非工空调需求响应系统包括位于主站层的互动服务子系统、位于量测层的数据采集子系统和综合展示子系统，该系统通过智能终端、GPS等设备，完成对设备层数据的采集，将数据送至实时子系统中，并可以将系统中的数据按照要求进行转发和下传。数据互动子系统主要包括前置服务器、前置机柜、智能采集终端、网络智能采集终端、GPS模块、防火墙和其他设备。

各部分的功能如下所示：

前置机柜：包含终端服务器、交换机、通道板等设备，将智能采集终端上传的模拟信号和数字信号，转换为数字量，并发送至前置服务器；

智能终端、网络智能终端：实现各子站数据与主站的互动工作，将子站的数据进行上传，同时将主站的指令对下进行发布；

GPS模块：完成天文时钟的对时工作；

防火墙和外部转发：系统按照需求，加工数据发送至外部设备或其他系统(如电能服务平台或需求侧管理平台)，并利用防火墙进行安全防护。

通过大规模非生产性空调调控，实现了智能电网与用户的双向友好互动，同时可降低高峰时段电网调峰压力，提高供电的可靠性及电网安全性，在缩小峰谷差的同时，降低了输配电线路的损耗，提高了电网运行的经济性，同时提升也增加了电力公司的服务水平。可以延续发电建设投资，延缓输电建设投资，提高电网负荷率，提升了发输配电设备的利用率，使得全社会资源得到合理利用。通过大规模非生产性空调调控，减少高峰电力的需求，减少一次能源的消耗与污染物的排放，缓解环境压力，节约能源资源采购费用和污染物治理费用。通过改造空调系统，可提升用户自动化水平和可控性，减少电费支出，甚至在补贴机制下可获得一定激励费用，也会提高用户的节能意识与水平，为节能减排做出贡献，同时可避免参与有序用电。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于供用能设备的互动服务系统，包括设有互动服务模块的主站层、设有防火墙的网络层、量测层和设备层，该设备层包括居民用电设备、电动汽车、商业用户用电设备、光伏发电设备、储能设备和即插即用装置；所述的居民用电设备、电动汽车、商业用户用电设备、光伏发电设备和储能设备均与电网相连；所述的互动服务模块包括控制器和能源服务子模块，该子模块与控制器相连，其特征在于，所述的互动服务模块还包括能源互动子模块和增值服务子模块；所述的能源互动子模块和增值服务子模块均与控制器相连；所述的控制器用于对设备运行数据进行分析，然后根据分析结果控制设备层中供用能设备，实现供用能设备、电网和农户之间的互动。

2.根据权利要求1所述的一种用于供用能设备的互动服务系统，其特征在于，所述的能源互动子模块包括分布式电源互动单元、储能设备互动单元、电动汽车充电桩互动单元、工商业用户互动单元、居民互动单元、故障报修单元和应急保障单元，所述的分布式电源互动单元、储能设备互动单元、电动汽车充电桩互动单元、工商业用户互动单元、居民互动单元、故障报修单元和应急保障单元均与控制器相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于供用能设备的互动服务系统，其特征在于，所述的增值服务子模块包括社会公共信息服务单元、健康用电诊断服务单元和优化节电管理服务单元；所述的社会公共信息服务单元、健康用电诊断服务单元和优化节电管理服务单元均与控制器相连。

4.一种用于如权利要求1所述的互动服务系统的互动信息交互方法，其特征在于，所述的互动信息交互方法包括分布式能源和储能设备信息交互子方法、电动汽车信息交互子方法、工商业及公共部门用户协议避峰子方法以及居民用户信息交互子方法。

5.根据权利要求4所述的互动信息交互方法，其特征在于，所述的分布式能源和储能设备信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤101：检测设备接入电网的运行数据及状态，然后执行步骤102；

步骤102：判断检测数据是否超出电网的规定限值，若是，则互动服务系统发出解列控制指令，执行步骤103，否则，返回步骤101；

步骤103：设备解列退出，结束本轮处理逻辑。

6.根据权利要求4所述的互动信息交互方法，其特征在于，所述的电动汽车信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤201：采集电动汽车用户信息，包括车辆电车荷电情况、用户出行需求、充放电容量限制，然后执行步骤202；

步骤202：根据电动汽车用户信息及电价信息，对电动汽车用户充电参数进行配置，然后执行步骤203；

步骤203：根据限制条件制定充电优化方案并发送给电动汽车用户，限制条件包括最低用户价格和规定充电时间，然后执行步骤204；

步骤204：确定充电优化方案并根据此方案对电动汽车进行充电，结束本轮处理逻辑。

7.根据权利要求4所述的互动信息交互方法，其特征在于，所述的工商业及公共部门用户协议避峰子方法具体包括以下步骤：

步骤301：互动服务系统提交协议避峰方案，然后执行步骤302；

步骤302：在协议避峰方案通过后，系统确定避峰参与用户以及个用户避峰的时间和容量，然后执行步骤303；

步骤303：系统向参与用户发送避峰指令，该指令包括避峰时间和避峰容量，然后进行设备的避峰控制，然后执行步骤304；

步骤304：避峰时间结束时，系统根据对用户设备的检测信息，评估避峰情况，并将用户设备恢复正常使用。

8.根据权利要求4所述的互动信息交互方法，其特征在于，所述的居民用户信息交互子方法具体包括以下步骤：

步骤401：电网发送本地控制指令给互动服务系统，然后执行步骤402；

步骤402：判断居民用户的实时负荷是否大于负荷的削减目标，若是，互动服务系统发出警告，然后对居民用户设备进行跳闸操作，然后执行步骤403，否则，返回步骤401；

步骤403：结束本轮处理逻辑。