CN113489063B - 一种区域综合能源的联合调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种区域综合能源的联合调度系统及方法，该系统包括监测装置和调度装置；其中，所述监测装置，用于按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成所述用能区域在各监测要求下的监测信息发送给所述调度装置；所述调度装置，包括：调整区域确定模块，用于通过对所接收监测信息的分析，确定所述用能区域中的待调整子区域；预测信息确定模块，用于通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各所述待调整子区域的预测用能趋势信息；能源调度管理模块，用于基于各所述预测用能区域信息对用能区域进行能源调度，通过多能互补的区域综合能源的联合调度，提高能源利用效率和清洁能源消纳能力。

Description

一种区域综合能源的联合调度系统及方法

技术领域

本发明实施例涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种区域综合能源的联合调度系统及方法。

背景技术

随着工业生产和居民消费水平的日益增长，区域能源是很多样的，例如：电储能、热储能、气储能等，各种能源其价格、对环境的影响、设备设施布设特点等均不相同。

现有的能源调度方式较为单一，主要侧重于如何构建综合能源架构从而使得配置能够从收益、功率等各种角度达到最优，不能很好地适应综合能源系统的运行环境，无法实现在综合能源系统运行环境下的最大利用率，进而也就无法实现对综合能源系统效率的最大提升。

发明内容

本发明提供一种区域综合能源的联合调度系统及方法，以实现多能互补的区域综合能源的联合调度，提高能源利用效率和清洁能源消纳能力。

第一方面，本发明实施例提供了一种区域综合能源的联合调度系统，包括：监测装置和调度装置；

其中，所述监测装置，用于按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成所述用能区域在各监测要求下的监测信息发送给所述调度装置；

所述调度装置，包括：

调整区域确定模块，用于通过对所接收监测信息的分析，确定所述用能区域中的待调整子区域；

预测信息确定模块，用于通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各所述待调整子区域的预测用能趋势信息；

能源调度管理模块，用于基于各所述预测用能区域信息对用能区域进行能源调度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种区域综合能源的联合调度方法，该方法由第一方面所述的联合调度系统执行，包括：

通过监测装置按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成所述用能区域在各监测要求下的监测信息发送给调度装置；

通过调度装置中的调整区域确定模块对所接收监测信息的分析，确定所述用能区域中的待调整子区域；

通过调度装置中的预测信息确定模块通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各所述待调整子区域的预测用能趋势信息；

通过调度装置中的能源调度管理模块基于各所述预测用能区域信息对用能区域进行能源调度。

上述提供的一种区域综合能源的联合调度系统及方法，该系统包括监测装置和调度装置；其中，所述监测装置，用于按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成所述用能区域在各监测要求下的监测信息发送给所述调度装置；所述调度装置，包括：调整区域确定模块，用于通过对所接收监测信息的分析，确定所述用能区域中的待调整子区域；预测信息确定模块，用于通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各所述待调整子区域的预测用能趋势信息；能源调度管理模块，用于基于各所述预测用能区域信息对用能区域进行能源调度，通过多能互补的区域综合能源的联合调度，提高能源利用效率和清洁能源消纳能力。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种区域综合能源的联合调度系统的结构框图；

图2是本发明实施例一提供的一种区域综合能源的联合调度系统中调度装置的结构框图；

图3是本发明实施例一提供的获得用能区域的树形结构的执行逻辑的流程示意图；

图4是本发明实施例二提供的一种区域综合能源的联合调度方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种区域综合能源的联合调度系统的结构框图，本实施例可适用于能源联合调度的情况，该系统可以由硬件和/或软件实现。

现有技术中能源的调配往往是固定的，根据计划的制定来执行，这样必然会造成能源的浪费。本发明实施例涉及一种区域综合能源的联合调度系统，如图1所示，该系统包括：监测装置110和调度装置120；

其中，监测装置110，用于按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成用能区域在各监测要求下的监测信息发送给调度装置120。

监测要求具体可以理解为为达到所需监测结果，所设定不同的监测条件，如粗粒度监测条件或细粒度监测条件等。

各类型能源具体可以理解为不同类型的能够转换为电能的能源，如，光能、热能、水能以及风能等。

监测信息具体可以理解为对各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测后所得到的信息，可以包括区域中用电单位对各种能源所转换电能的用能信息、以及向各用电单位所供给各类型能源转换电能的供能信息。示例性的，监测信息可以以序列的方式表示，如，用能信息表示为U＝(u1，u2，···un)，供能信息表示为S＝(S1，S2，···Sn)，其中，n为能源类型数量，每种类型能源在序列中对应一个元素，用能信息所对应序列中的一个元素表示相对应能源的能源使用量，供能信息所对应序列中一个元素表示相对应能源的能源供给量。

具体的，监测装置110在给出不同的监测要求时，能够采用不同的监测方法，获得各用能区域对各种类型能源的用能信息和供能信息等的监测信息，不同监测方法可获得对应不同的监测信息，对应用能区域获得的各监测信息可以发送给调度装置120，作为能源调度的基础数据。

调度装置120，包括：

调整区域确定模块121，用于通过对所接收监测信息的分析，确定用能区域中的待调整子区域。

其中，对所接收监测信息的分析具体可以理解为根据监测后得到的区域中用电单位对各种能源所转换电能的用能信息的变化进行分析。示例性的，可以是分析区域中用能单位对各种能源所转换电能的用能信息是否发生了变化，也可以是哪种类型的能源转换电能的用能信息发生了变化，用能信息具体发生了怎样的变化。

待调整子区域是指用电单位对各种能源所转换电能的用能信息发生了变化的区域，则该区域作为能源调整的对象。

具体的，调整区域确定模块121对监测后得到的区域中用电单位对各种能源所转换电能的用能信息进行分析，将用能信息发生变化的区域确定为待调整子区域，作为后续能源调度的对象。示例性的，对各种能源所转换电能的用能信息进行分析可以是对监测信息进行粗粒度分析，也可以是对监测信息进行细粒度分析。

预测信息确定模块122，用于通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各待调整子区域的预测用能趋势信息。

具体的，预测信息确定模块122通过对各待调整子区域当前用能信息确定与之类似历史用能信息，并以类似历史用能信息后续变化趋势作为参考，根据参考用能信息确定各待调整子区域的预测用能趋势信息。示例性的，可以是通过分析当前用能信息和历史用能信息数据特征，确定当前用能信息的类似历史用能信息。

能源调度管理模块123，用于基于各预测用能区域信息对用能区域进行能源调度。

其中，能源调度是对各种能源结构的综合动态调整，能源调度方式可以是针对某一种类型的能源，将存在富裕的区域能源调度给存在缺口的区域，实现区域间能源调度；也可以是增加使用富裕类型的能源而减少使用存在缺口的能源类型，实现不同类型用能转换。

具体的，能源调度管理模块123基于用能区域当前供能信息以及预测用能信息，做出和预测情况相符的能源调度，进行区域间能源调度或区域内的用能结构进行调整。示例性的，建筑A和建筑B均使用风能发电转化而成的电能，根据用能信息预测得到向建筑A供给的风能所转化电能不足以建筑A使用时，而向建筑B所供给风能转化的电能富裕时，那就可以调整用能结构，使建筑B使用的风能发电量供应到建筑A。

本实施例提供了一种区域综合能源的联合调度系统，该系统包括监测装置110和调度装置120；其中，监测装置110，用于按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成用能区域在各监测要求下的监测信息发送给调度装置；调度装置120，包括：调整区域确定模块121，用于通过对所接收监测信息的分析，确定用能区域中的待调整子区域；预测信息确定模块122，用于通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各待调整子区域的预测用能趋势信息；能源调度管理模块123，用于基于各预测用能区域信息对用能区域进行能源调度，通过多能互补的区域综合能源的联合调度，提高能源利用效率和清洁能源消纳能力。

图2为本发明实施例一提供的一种区域综合能源的联合调度系统中调度装置的结构框图，作为本发明实施例的一个可选实施例，在上述实施例的基础上，如图2所示，调整区域确定模块121可以包括：

粗粒度分析单元1211，用于提取粗粒度分析所需的第一监测信息，通过设定的粗粒度分析条件对第一监测信息进行分析，进行用能区域的一级用能变化判定。

具体的，粗粒度分析单元1211提取粗粒度分析所需的第一监测信息，第一监测信息可以包括各类型能源的当前用能信息和历史用能信息，但不限于此。通过设定的粗粒度分析条件对第一监测信息进行分析，可以根据实际需要设定第一监测信息及为获得第一监测信息而设定的粗粒度分析条件，进行用能区域的一级用能变化判定，即用能区域是否存在用能变化。粗粒度分析和细粒度分析是相对而言的。

优选的，粗粒度分析单元1211，具体用于：

a1)从接收的监测信息中提取第一监测信息，第一监测信息包括当前用能序列以及第一设定个数的前续用能序列，当前用能序列中包括各类型能源对应的当前用能值，每个前续用能序列中包括各类型能源对应的前续用能值。

从接收的监测信息中提取当前用能序列以及第一设定个数的前续用能序列，示例性的，当前用能序列和前序用能序列均可以表示为U＝(u1，u2，···un)，其中n为能源类型数量，每种类型能源在序列中对应一个元素，用能信息所对应序列中的一个元素表示相对应能源的能源使用量。第一设定个数可以根据实际需求设定。如，将第一设定个数设置为m，将当前用能信息和m个前续用能信息比较。

b1)确定当前用能序列与各前续用能序列的均方差值，并确定当前用能序列与各前续用能序列的均值之间的偏离值。

示例性的，偏离值DX的计算方式可以表示为：

其中，i为能源类型，u_i为当前用能信息中第i元值，

为m个前序用能信息的均值中第i元值；Wi为第i元值的权重值。

c1)如果各均方差值均小于设定第一阈值，且偏离值小于设定第二阈值，则确定一级判定结果为用能区域不存在用能变化；否则，确定一级判定结果为用能区域存在用能变化。

示例性的，第一设定个数设置为m，将当前用能信息和m个前续用能信息比较，如果当前用能信息和每个前续用能信息中的每个之间的均方差值均小于第一阈值，且当前用能信息和m个前续用能信息的均值之间的偏离值小于第二阈值，则确定用能信息未发生变化；否则，做进一步地分析。其中，第一阈值和第二阈值为预设值，可以根据经验得到，但不限于此。

细粒度分析单元1212，用于当一级判定结果为用能区域存在用能变化时，提取细粒度分析所需的第二监测信息，通过设定的细粒度分析条件对第二监测信息进行分析，进行用能区域的二级用能变化判定。

具体的，细粒度是相对于粗粒度而言，当粗粒度分析单元1212判定用能区域存在用能变化时，提取细粒度分析所需的第二监测信息，通过设定的细粒度分析条件对第二监测信息进行分析，可以根据实际需要设定第二监测信息及为获得第二监测信息而设定的细粒度分析条件，进行用能区域的二级用能变化判定。

优选的，细粒度分析单元1212，具体用于：

a2)从接收的监测信息中提取第二监测信息，第二监测信息包括：第二设定个数的用能信息组，其中，各用能信息组由监测装置按照设定监测周期采集获得，一个设定监测周期采集获得一个用能信息组。

从接收的监测信息中提取当前用能序列以及第二设定个数的前续用能序列，示例性的，当前用能序列和前序用能序列均可以表示为U＝(u1，u2，···un)，其中n为能源类型数量，每种类型能源在序列中对应一个元素，用能信息所对应序列中的一个元素表示相对应能源的能源使用量。第二设定个数可以根据实际需求设定。示例性的，细粒度分析单元采用细粒度监测周期获取连续的p组用能信息，可以表示为U1，U2…Uj…Up，P为第二设定个数，每组用能信息可以以序列形式表示，每种类型能源在序列中对应一个元素，用能信息所对应序列中的一个元素表示相对应能源的能源使用量。

b2)根据各用能信息组，确定各类型能源分别对应的变化确认指数。

示例性的，根据各用能信息组，对第i类能源，计算变化确认指数FNi，如果ffnij等于1的个数大于ffnij等于-1的个数，则FNi＝(ffnij等于1的个数)/(j-1)；否则，FNi＝(ffnij等于-1的个数)/(j-1)；其中，

u_j为用能信息中第j元值，u_j为u_j-1后一序列值。

c2)当存在大于所设定变化阈值的变化确认指数时，将用能区域存在用能变化确定为二级判定结果。

示例性的，若|FNi|>prp，其中FNi为第i类能源的变化确认指数，prp为所设定变化阈值，则确定用能区域存在用能变化，将当前区域设置为变化确认区域，否则，确定用能区域不存在用能变化。

优选的，prp＝80％，prp的值可根据实际需求设置。可以清楚的是，粗粒度监测周期大于等于细粒度监测周期，当粗粒度分析单元1211判定结果为用能区域存在用能变化时，细粒度分析单元1212才会对存在变化的用能区域进行监测。第二设定个数可以等于第一设定个数。

调整区域确定单元1213，用于在二级判定结果为用能区域存在用能变化时，从用能区域中确定待调整子区域。

具体的，当细粒度分析单元1212确定用能区域存在用能变化时，调整区域确定单元1213通过树状化处理确定待调整子区域。

优选的，调整区域确定单元1213，具体用于：

a3)根据接收的监测信息确定用能区域的区域用能情况。

根据接收到的用能信息，归类出用能区域中各类能源的使用情况。

b3)按照区域用能情况对用能区域进行树状化处理，获得用能区域的树形结构。

其中，树状化处理具体可以理解为对用能情况按照某种属性进行分类，树形结构就是一个确定范围内的用能区域之间所包含的关系有子概念与母概念。

具体的，供能往往按照用能个体的归属情况一级级的划分，可以按照归属情况进行层次划分从而形成树状化结构，树状结构中的每个节点为一个待分析的用能单位。

示例性的，建筑A用能包括了空调、照明和设备等部分的用能，空调用能的变化会引起建筑用能的变化，空调、照明和设备用能为建筑A用能的子节点，空调用能又包含了水泵、冷机等的用能，水泵、冷机用能为空调用能的子节点，即为归属关系。

c3)基于树形结构，确定用能区域中的待调整子区域。

现有技术中对节点数据分析时，直接明确节点最小单位，并从最小单位进行分析，这样就会面临大量数据造成分析效率大大降低，本发明实施例采用逐步构建树状化结构的方法，降低了分析成本提高了分析效率；无需针对每个区域都深入到最底层的用能个体，通过层次划分发现真正导致变化的差异子区域，并将存在显著差异的节点整体直接作为待调整对象，不再做下一步处理。

图3为本发明实施例一提供的获得用能区域的树形结构的执行逻辑的流程示意图，进一步地，如图3所示，按照区域用能情况对用能区域进行树状化处理，获得用能区域的树形结构的执行逻辑包括：

S110、将用能区域作为根节点，并将根节点作为当前节点。

根结点是树的一个组成部分，它是同一棵树中除本身外所有结点的起点，没有父结点。将用能区域作为一个根节点，并作为当前节点，用以更详细的子节点的划分。

S120、基于当前节点所对应区域用能情况中各用能单位的用能归属情况，确定满足层次划分条件的层级用能单位。

其中，用能单位具体可以理解为用能的个体，用能单位个体大的，如，一栋建筑；用能单位个体小的，如，建筑体内的一个设备(电脑、灯具、甚至正在充电的手机)均是用能单位。

示例性的，建筑A用能包括了空调、照明和设备等部分的用能，空调用能的变化会引起建筑用能的变化。空调、照明和设备为建筑A的子节点，空调用能又包含了水泵、冷机等的用能，水泵、冷机为空调的子节点，即为归属关系。

S130、根据各层级用能单位的地域位置，确定处于层级用能子区域，将各层级用能子区域分别作为新的当前节点。

将当前节点对应区域/子区域中包含的用能单位按照用能归属情况做一次层次划分并得到一个或多个子区域，将每个子区域对应一个节点并作为当前节点的子节点。

S140、根据各当前节点对应的用能监测信息，对各当前节点所对应用能子区域进行是否满足待调整条件的判定。

获取每个子节点的监测信息，基于监测信息确定子节点对应子区域用能是否发生变化。这里确定子区域用能是否发生变化的方式可以采用上述实施例中粗粒度分析、细粒度分析或者两者结合的方式，或者仅仅采用判断均方差是否在阈值内的方式。

S150、将满足待调整条件的当前节点确定为叶节点，将相应的用能子区域确定为待调整子区域。

获取每个子节点的监测信息，基于监测信息确定子节点对应子区域用能是否发生变化；如果发生变化的子节点对应子区域数量占比超过上限阈值，则将当前节点对应子区域标注为待调整子区域，继续下一节点的处理。此时，将当前节点作为叶节点，不再进行层级划分；否则，若发生变化的子区域数量占比小于下限阈值，则将发生变化的子节点对应子区域作为待调整子区域，并终止进行树状化处理。

针对不满足待调整条件的各当前节点，重新返回层级用能单位的确定步骤，再次进行层级区域划分，直至达到收敛条件；收敛条件为树结构层级达到设定层；或者，确定出全部叶节点。

若数量占比在两者之间，则继续对每个子区域做一次层次划分和变化确认，直到所有子区域对应节点均终止进行树状化处理或子区域不能在进行层次划分为止。

作为本发明实施例的另一个可选实施例，在上述实施例的基础上，预测信息确定模块122可以包括：

用能匹配确定单元1221，用于针对每个待调整子区域，根据当前历史用能信息以及相应的历史用能信息，确定待调整子区域的参考用能信息。

示例性的，对每个待调整子区域依次进行处理，获取待调整子区域的最近的连续多组用能信息，将多组用能信息和待调整子区域的历史用能信息作比较以找到和多组用能信息类似的用能信息，从而确定待调整子区域的参考用能信息。

优选的，用能匹配确定单元1221，具体用于：

a4)针对每个待调整子区域，以当前时刻向前获取连续的第三设定个数的子区域用能信息组，通过平均值计算确定一组用能摘要值。

具体的，针对每个待调整子区域，从监测信息中获取待调整子区域的最近的连续第三设定个数的子区域用能信息，其中，第三设定个数可以根据实际需求设定，示例性的，第三设定个数表示为q。为了清楚的表示子区域用能信息组的特征，可用典型类型用能信息值作为摘要值，也可用每类用能信息的q组平均值作为摘要值，这里以平均值计算确定一组用能摘要值。

b4)获取待调整子区域的用能历史信息。

具体的，从监测信息中提取调整子区域的用能历史信息。

c4)以当前时刻为起点，以设定步长向前滑动，获得连续的第三设定个数的子区域历史用能信息组，并通过平均值计算确定一组相应的历史用能摘要值。

在历史用能信息中以当前时刻为起点，以设定步长向前滑动，从监测信息中获取待调整子区域的最近的连续第三设定个数的子区域历史用能信息组，为了保证子区域用能信息与历史用能信息具有可比性，两者的用能摘要值计算方法保持一致，即采用平均值计算确定一组相应的历史用能摘要值。

d4)如果用能摘要值与历史用能摘要值不满足第一匹配条件时，则返回重新执行以设定步长向前滑动的操作，或者，在满足步长更新条件时更新设定步长，并返回以更新后的设定步长进行向前滑动操作。

其中，第一匹配条件具体可以理解为用能摘要值与历史用能摘要值是否相似。

示例性的，将两个相似的q组用能信息中的每组用能信息分别作比较，设置滑动步长为t＝1。如果q组用能信息中的每一组和q组历史用能信息中的对应组不相似，确认用能信息与历史用能信息非相似。这里相似的门槛不用设置的过高。例如：3组用能信息q1，q2，q3和3组历史用能信息qh1，qh2，qh3，则将q1和qh1比较，q2和qh2比较，q3和qh3进行比较。

如果用能摘要值与历史用能摘要值两者之间相似程度较低，则增加滑动步长t，例如，滑动步长增加q/3取整。更好的做法是，连续滑动多次均出现相似度较低的情形，则增加滑动步长，反之亦然；较低或者较高可以通过和阈值比较来确定。

在找到相似的用能信息且历史用能信息未结束时，继续滑动比较以获取所有相似用能信息，将最相似的q组里使用能信息作为类似的用能信息。

e4)否则，在用能摘要值与历史用能摘要值满足第二匹配条件时，将历史用能摘要值确定为待调整子区域的参考用能信息。

示例性的，将两个相似的q组用能信息中的每组用能信息分别作比较，设置滑动步长为t＝1。如果q组用能信息中的每一组和q组历史用能信息中的对应组均相似，则认为用能摘要值与历史用能摘要值满足第一匹配条件。

第二匹配条件是对用能摘要值与历史用能摘要值是否相似更详细的判断。为了进一步的发现可能的相似数据，本发明实施例还提出对其中一个q组用能信息作顺序调整，对调整后的q组用能信息进行详细比较；这顺序调整是整体顺序调整，是按序调整，保持用能信息组间先后顺序不变而首组用能信息变化，示例性的，将q1、q2、q3调整为q2、q3、q1。这样对应的进行详细比较用能信息发生了变化，有效的避免了数据毛刺带来的有效数据丢失。

其中，第三设定个数q小于第二设定个数p。用能信息受各方面客观因素较大因为难以发现趋势，本发明实施例从相对较小的q组用能信息出发，对相对较长的未来用能趋势做预测，基于相对可靠的预测结果做出和预测情况相符的联合调度，避免了反复调整带来的人力和设备损失，同时保障了综合能源可用情况下的能源利用效率。

用能变化预测单元1222，用于针对每个待调整子区域，根据相应的参考用能信息，确定待调整子区域的预测用能趋势信息。

具体的，对每个待调整子区域，获取类似的用能信息的后续用能信息，基于类似的用能信息及其后续用能信息获取变化趋势，将变化趋势作为预测趋势。

优选的，用能变化预测单元1222，具体用于：

a5)获取参考用能信息的后续用能信息。

从监测信息中提取参考用能信息的后续用能信息，用做预测用能趋势信息的参考。

b5)以参考用能信息为起点，获取设定滑动窗口内用能信息对应的用能窗口摘要值。

以参考用能信息为起点，对获取设定滑动窗口内用能信息进行平均值计算，得到用能窗口摘要值。

c5)持续以滑动窗口滑动，并获取相应的用能窗口摘要值。

持续以滑动窗口滑动，可以获取对应多个步长的用能窗口值，可以使用能信息数据由更多窗口摘要值作为特征值，以便更精确的确定预测用能趋势信息。

d5)根据各用能窗口摘要值形成用能窗口摘要值序列。

e5)如果用能窗口摘要值序列对应的用能变化趋势不满足设定变化趋势，则更新设定滑动窗口的窗口宽度，采用更新后的设定滑动窗口，返回重新执行用能窗口摘要值的获取操作。

变化趋势可以理解为增加、减少或不变，在摘要值序列基本保持不变的情况下认为变化趋势为不变。不满足设定变化趋势具体可以理解为序列中的摘要值一会增加一会减少，并且增加和减少的数值都超过了可以判定为不变的阈值，此时可以认定为是不存在一致的趋势。

f5)否则，基于用能窗口摘要值序列对应的用能变化趋势确定待调整子区域的预测用能趋势信息。

其中，设定变化趋势为变化趋势保持长度中各用能窗口摘要值的变化处于设定范围内，变化趋势保持长度为滑动次数与窗口宽度的乘积。

具体的，需针对每种类型的用能源分别获取其变化趋势。优选的，窗口的初始宽度等于第三设定个数。

可以知道的是，在长度小于长度阈值时，增加窗口的宽度并重新执行步骤b5)，此时趋势长度不够而不能构成有效的预测，也就无需针对当前待调整子区域做预测和联合调度。

作为本发明实施例的另一个可选实施例，在上述实施例的基础上，能源调度管理模块123，具体用于：

调度矩阵确定单元1231，用于基于各用能区域中各待调整子区域的预测用能趋势信息确定能源调度所需的联合调度矩阵。

优选的，调度矩阵确定单元1231，具体用于：

a6)针对每个待调整子区域，根据预测用能趋势信息以及相对待调整子区域的当前用能信息，确定待调整子区域的预测用能信息。

b6)针对每个用能区域，对用能区域内所有待调整子区域的预测用能信息以及所有非调整子区域对应的当前用能信息进行累加，获得区域用能累加信息。

每个用能区域可以看做包括待调整子区域和非调整子区域两部分，为了保证能源充足，待调整子区域需满足预测用能信息；而非调整区域当前能源已是充足的，无需能源调度，因此，遍历区域的树状结构，将用能区域内所有待调整子区域的预测用能信息和所有非调整子区域对应的当前用能信息进行累加，可获得区域用能累加信息，保障后续该区域用能充足。

c6)获取用能区域中相对各类型能源的区域供能信息，并确定区域供能信息与区域用能累加信息的区域差额信息。

获取用能区域中个类型能源的区域供能信息，供能信息为该用能区域本身已存的能源，将区域本身已存的能源与区域预测所需能源进行作差，即可得到本区域用能需补充的能源信息，其中区域供能信息与区域用能信息均可以用序列形式表示。

d6)根据各用能区域对应的区域差额信息，形成能源调度所需的联合调度矩阵。

示例性的，将区域差额信息组合得到联合调度矩阵，例如：区域差额信息表示为Cj＝(c1j，c2，···cij···cnj)，设置联合调度矩阵表示为LS＝[cij]，也就每个区域的数据作为一行，其中，cij为第i类能源在区域j中的差额，i表示能源类型，当cij为正时，表示存在该i类能源的富裕，而当cij为负时，表示j区域存在该i类资源缺口。

对联合调度矩阵作去损耗，将联合调度矩阵和损耗矩阵相加得到去损耗后的联合调度矩阵。损耗矩阵DS＝[dsij]，其中dsij为第i类能源在区域j中的需要保有的损耗值，避免精确调度导致的调度误差，dsij根据区域的大小以及能源类型确定。

联合调度单元1232，用于基于联合调度矩阵对各用能区域的能源进行区域内联合调度。

优选的，联合调度单元1232，具体用于：

a7)根据联合调度矩阵，确定各类型能源的整体差额。

示例性的，基于联合调度矩阵进行联合调度，计算调度差额TC＝[tc1，···tci···tcn]；其中，TCi＝∑_jcij，TCi为第i类型能源的整体差额。

b7)当各整体差额均大于或等于0时，确定当前不存在调度差额，否则确定当前存在调度差额。

示例性的，接上述描述，TCi为第i类型能源的整体差额，若各整体差额TCi均大于或等于0时，则各类型能源不存在缺口，确定当前不存在调度差额；若各整体差额TCi存在小于0时，则该种类型能源存在缺口，确定当前存在调度差额。

c7)如果当前不存在调度差额，则通过区域联合调度对用能区域进行能源调度；否则，当所储存能源不能满足调度差额时，通过区域间的用能转换对用能区域进行能源调度；当所储存能源满足调度差额时，通过对所储存能源的调度实现能源调度。

当不存在调度差额时，进行区域间联合调度；否则，当储能单元的储能量不能满足调度差额时，进行区域的用能转换，形成多能互补；而当储能单元的储能量能够满足调度差额时，调度储能装置的储能量来满足调度差额。当储能损耗较大或储能开销较高时，将相应类型能量的储能量设置为0或者较小的值。

优选的，通过区域联合调度对用能区域进行能源调度的执行逻辑包括：

遍历联合调度矩阵，对于各能源类型，确定能源富裕区域和能源缺口区域，将相应的能源从能源富裕区域调度到能源缺口区域。

具体的，遍历为自顶向下，针对每种能源类型，获取能源能源富裕区域和能源缺口区域，针对缺口能源区域，将能源从富裕区域调度到能源缺口区域。

对联合调度矩阵的元素值进行增减更新，以使得能源调度完成时联合调度矩阵中所有元素绝对值的加和最小。

具体的，当不存在调度差额时，通过区域联合调度对用能区域进行能源调度。示例性的，调整后联合调度矩阵A_LS＝[cij-aij]，其中cij为第i类能源在区域j中的差额信息，aij为增减调整值。

优选的，通过区域间的用能转换对用能区域进行能源调度的执行逻辑包括：

遍历更新后确定的联合调度矩阵，针对每种类型的能源，基于联合调度矩阵中相应的区域调度值，对用能区域中待调整子区域的用能结构进行调整，以增加对富裕类型能源的使用，减少对缺口类型能源的使用。

具体的，当储能装置的储能量不能满足调度差额时，通过区域间的用能转换对用能区域进行能源调度。先进行区域间联合调度，并得到调整后联合调度矩阵，获取相应区域的区域调度值；针对每种能源类型，遍历树状结构基于区域调整值对待调整子区域的用能结构进行调整，以增加使用富裕类型的能源而减少使用存在缺口的能源类型；也就是说，通过引入树状结构，直接将调整的单元下降到重点子区域，而且是存在用能差异的子区域，从而使得用能结构调整成为可能。

优选的，在进行用能结构调整前先进行子区域用能结构的评估，选择便于进行用能结构调整的子区域进行调整，选择变化趋势明显的待调整子区域进行用能结构的调整。

作为本发明实施例的另一个可选实施例，在上述实施例的基础上，系统还包括：至少一种能源供给装置和至少一个储能装置；

各能源供给装置用于将所对应类型能源提供给一个或多个用能区域；

储能装置和能源供给装置对应设置；一个能源供给装置对应一个或多个储能装置。

具体的，各能源供给装置将对应类型能源提供给一个或多个区域；在某一个用能区域针对某种类型能源的需求降低时，通过调度将能源供给装置提供的能源调度给其他区域；储能装置还具有储能功能，用于储存可用而未调度的能源。

本实施例细化了调度装置中各模块包含的子单元及子单元所实现的功能，通过先拆分能源类型并进行量化计算的方式，根据量化计算结构先进行区域间联合调度，后进行重点子区域能源结构调整的方式，保障综合能源利用率达到最优。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种区域综合能源的联合调度方法的流程示意图，该方法适用于能源联合调度的情况。该方法可以由联合调度系统执行，该系统可以由硬件和/或软件实现。如图4所示，该方法包括：

S210、通过监测装置按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成用能区域在各监测要求下的监测信息发送给调度装置。

S220、通过调度装置中的调整区域确定模块对所接收监测信息的分析，确定用能区域中的待调整子区域。

S230、通过调度装置中的预测信息确定模块通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各待调整子区域的预测用能趋势信息。

S240、通过调度装置中的能源调度管理模块基于各预测用能区域信息对用能区域进行能源调度。

上述方法可由本发明实施例所提供的区域综合能源的联合调度系统执行，具备区域综合能源的联合调度系统的有益效果。

值得注意的是，上述区域综合能源的联合调度系统的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种区域综合能源的联合调度系统，其特征在于，包括：监测装置和调度装置；

其中，所述监测装置，用于按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成所述用能区域在各监测要求下的监测信息发送给所述调度装置；

所述调度装置，包括：

调整区域确定模块，用于通过对所接收监测信息的分析，确定所述用能区域中的待调整子区域；

预测信息确定模块，用于通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各所述待调整子区域的预测用能趋势信息；

能源调度管理模块，用于基于各所述预测用能区域信息对用能区域进行能源调度；

其中，所述调整区域确定模块，包括：

粗粒度分析单元，用于提取粗粒度分析所需的第一监测信息，通过设定的粗粒度分析条件对所述第一监测信息进行分析，进行所述用能区域的一级用能变化判定；

细粒度分析单元，用于当一级判定结果为所述用能区域存在用能变化时，提取细粒度分析所需的第二监测信息，通过设定的细粒度分析条件对所述第二监测信息进行分析，进行所述用能区域的二级用能变化判定；

调整区域确定单元，用于在二级判定结果为所述用能区域存在用能变化时，从所述用能区域中确定待调整子区域。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述粗粒度分析单元，具体用于：

从接收的监测信息中提取第一监测信息，所述第一监测信息包括当前用能序列以及第一设定个数的前续用能序列，所述当前用能序列中包括各类型能源对应的当前用能值，每个前续用能序列中包括各类型能源对应的前续用能值；

确定所述当前用能序列与各所述前续用能序列的均方差值，并确定所述当前用能序列与各所述前续用能序列的均值之间的偏离值；

如果各所述均方差值均小于设定第一阈值，且所述偏离值小于设定第二阈值，则确定一级判定结果为所述用能区域不存在用能变化；否则，确定一级判定结果为所述用能区域存在用能变化。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述细粒度分析单元，具体用于：

从接收的监测信息中提取第二监测信息，所述第二监测信息包括：第二设定个数的用能信息组，其中，各所述用能信息组由监测装置按照设定监测周期采集获得，一个设定监测周期采集获得一个用能信息组；

根据各所述用能信息组，确定各类型能源分别对应的变化确认指数；

当存在大于所设定变化阈值的变化确认指数时，将所述用能区域存在用能变化确定为二级判定结果。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调整区域确定单元，具体用于：

根据接收的监测信息确定所述用能区域的区域用能情况；

按照所述区域用能情况对所述用能区域进行树状化处理，获得所述用能区域的树形结构；

基于所述树形结构，确定所述用能区域中的待调整子区域。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，按照所述区域用能情况对所述用能区域进行树状化处理，获得所述用能区域的树形结构的执行逻辑包括：

将所述用能区域作为根节点，并将所述根节点作为当前节点；

基于所述当前节点所对应区域用能情况中各用能单位的用能归属情况，确定满足层次划分条件的层级用能单位；

根据各所述层级用能单位的地域位置，确定处于层级用能子区域，将各所述层级用能子区域分别作为新的当前节点；

根据各所述当前节点对应的用能监测信息，对各所述当前节点所对应用能子区域进行是否满足待调整条件的判定；

将满足待调整条件的当前节点确定为叶节点，将相应的用能子区域确定为待调整子区域；

针对不满足待调整条件的各当前节点，重新返回层级用能单位的确定步骤，再次进行层级区域划分，直至达到收敛条件；

所述收敛条件为树结构层级达到设定层；或者，确定出全部叶节点。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预测信息确定模块，包括：

用能匹配确定单元，用于针对每个待调整子区域，根据当前历史用能信息以及相应的历史用能信息，确定所述待调整子区域的参考用能信息；

用能变化预测单元，用于针对每个待调整子区域，根据相应的参考用能信息，确定所述待调整子区域的预测用能趋势信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用能匹配确定单元，具体用于：

针对每个待调整子区域，以当前时刻向前获取连续的第三设定个数的子区域用能信息组，通过平均值计算确定一组用能摘要值；

获取所述待调整子区域的用能历史信息；

以当前时刻为起点，以设定步长向前滑动，获得连续的所述第三设定个数的子区域历史用能信息组，并通过平均值计算确定一组相应的历史用能摘要值；

如果所述用能摘要值与所述历史用能摘要值不满足第一匹配条件时，则返回重新执行以设定步长向前滑动的操作，或者，在满足步长更新条件时更新设定步长，并返回以更新后的设定步长进行向前滑动操作；否则，

在所述用能摘要值与所述历史用能摘要值满足第二匹配条件时，将所述历史用能摘要值确定为所述待调整子区域的参考用能信息。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述用能变化预测单元，具体用于：

获取所述参考用能信息的后续用能信息；

以所述参考用能信息为起点，获取设定滑动窗口内用能信息对应的用能窗口摘要值；

持续以所述滑动窗口滑动，并获取相应的用能窗口摘要值；

根据各所述用能窗口摘要值形成用能窗口摘要值序列；

如果所述用能窗口摘要值序列对应的用能变化趋势不满足设定变化趋势，则更新设定滑动窗口的窗口宽度，采用更新后的设定滑动窗口，返回重新执行用能窗口摘要值的获取操作；否则，

基于所述用能窗口摘要值序列对应的用能变化趋势确定所述待调整子区域的预测用能趋势信息；

其中，所述设定变化趋势为变化趋势保持长度中各用能窗口摘要值的变化处于设定范围内，所述变化趋势保持长度为滑动次数与窗口宽度的乘积。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，能源调度管理模块，具体用于：

调度矩阵确定单元，用于基于各用能区域中各待调整子区域的预测用能趋势信息确定能源调度所需的联合调度矩阵；

联合调度单元，用于基于所述联合调度矩阵对各用能区域的能源进行区域内联合调度。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述调度矩阵确定单元，具体用于：

针对每个待调整子区域，根据所述预测用能趋势信息以及相对所述待调整子区域的当前用能信息，确定所述待调整子区域的预测用能信息；

针对每个用能区域，对所述用能区域内所有待调整子区域的预测用能信息以及所有非调整子区域对应的当前用能信息进行累加，获得区域用能累加信息；

获取所述用能区域中相对各类型能源的区域供能信息，并确定所述区域供能信息与所述区域用能累加信息的区域差额信息；

根据各所述用能区域对应的区域差额信息，形成能源调度所需的联合调度矩阵。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述联合调度单元，具体用于：

根据所述联合调度矩阵，确定各类型能源的整体差额；

当各所述整体差额均大于或等于0时，确定当前不存在调度差额，否则确定当前存在调度差额；

如果当前不存在调度差额，则通过区域联合调度对用能区域进行能源调度；否则，当所储存能源不能满足调度差额时，通过区域间的用能转换对用能区域进行能源调度；当所储存能源满足调度差额时，通过对所储存能源的调度实现能源调度。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述通过区域联合调度对用能区域进行能源调度的执行逻辑包括：

遍历所述联合调度矩阵，对于各能源类型，确定能源富裕区域和能源缺口区域，将相应的能源从能源富裕区域调度到能源缺口区域；

对所述联合调度矩阵的元素值进行增减更新，以使得能源调度完成时联合调度矩阵中所有元素绝对值的加和最小。

13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述通过区域间的用能转换对用能区域进行能源调度的执行逻辑包括：

遍历更新后确定的联合调度矩阵，针对每种类型的能源，基于所述联合调度矩阵中相应的区域调度值，对用能区域中待调整子区域的用能结构进行调整，以增加对富裕类型能源的使用，减少对缺口类型能源的使用。

14.根据权利要求1-13任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：至少一种能源供给装置和至少一个储能装置；

各所述能源供给装置用于将所对应类型能源提供给一个或多个用能区域；

储能装置和能源供给装置对应设置；一个能源供给装置对应一个或多个储能装置。

15.一种区域综合能源的联合调度方法，其特征在于，由权利要求1-14任一项所述的联合调度系统执行，所述方法包括：

通过监测装置按照设定的监测要求对用能区域中各类型能源的使用情况以及供给情况进行监测，并形成所述用能区域在各监测要求下的监测信息发送给调度装置；

通过调度装置中的调整区域确定模块对所接收监测信息的分析，确定所述用能区域中的待调整子区域；

通过调度装置中的预测信息确定模块通过对各待调整子区域进行用能分析，确定各所述待调整子区域的预测用能趋势信息；

通过调度装置中的能源调度管理模块基于各所述预测用能区域信息对用能区域进行能源调度；

所述通过调度装置中的调整区域确定模块对所接收监测信息的分析，确定所述用能区域中的待调整子区域，具体包括：

通过粗粒度分析单元提取粗粒度分析所需的第一监测信息，通过设定的粗粒度分析条件对所述第一监测信息进行分析，进行所述用能区域的一级用能变化判定；

通过细粒度分析单元当一级判定结果为所述用能区域存在用能变化时，提取细粒度分析所需的第二监测信息，通过设定的细粒度分析条件对所述第二监测信息进行分析，进行所述用能区域的二级用能变化判定；

通过调整区域确定单元在二级判定结果为所述用能区域存在用能变化时，从所述用能区域中确定待调整子区域。

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