[發明專利]一種基于數字孿生的工業園區能量管理系統及方法

在審

• 申請號: 202211444840.8
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN116128094A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 孫海泉;黃博南;劉佳鑫;趙子健;王冠宇;王帥;李桐;王睿;李玉帥;孫佳月;孫秋野
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國網遼寧省電力有限公司;東北大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06;G06N3/0442;G06N3/048;G06N3/045;G06N3/084;G06N3/092;G06N7/01;H02J13/00;H02J3/00;H04L67/12;G16Y10/35;G16Y20/
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

本發明提供一種基于數字孿生的工業園區能量管理系統及方法，所述系統包括感知層、網絡層、平臺層、應用層；通過三維圖形引擎、unity3D建模、傳感器、視頻監測、人工智能算法、大數據等技術，在數字空間構建一座與實際物理工業園區一樣的虛擬模型，實現能源設備的全息仿真、動態監測，推動電力系統全要素數字化、虛擬化、全狀態實時可視化，對工業園區中的能源設備狀態全感知、實時能量調度管理，進一步提升能量系統的數字化、精細化管理水平和智能決策能力采用數字孿生技術，對工業園區的能量系統進行管理優化，實現，工業園區能量系統的實時能量監控，在線能量調度。適用于具有能源耦合復雜特征的混合能源系統的工業園區。

技術領域

本發明屬于能源建模與管理技術領域，具體涉及一種基于數字孿生的工業園區能量管理系統及方法。

背景技術

為了應對氣候變化，以低碳競爭力為目標，碳排量成為各個能源系統中越來越重要的問題。而且工業園區在我國的經濟發展中發揮著越來越大的作用，因此對工業園區的能量管理等相關問題需要進一步探討。

興起的數字孿生技術，可以利用物理模型和傳感器集成多學科、多物理、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映對應實體的全生命周期過程，將數字孿生技術與能量管理系統相結合，可很好的應用于電網優化設計、能量系統故障仿真與仿真、虛擬電廠、智能設備監控等服務。

專利“CN201266319Y一種基于網絡的建筑能量管理、調度與控制系統”，包括有位于下層的能量數據監測調度分配裝置，位于中層的對下層信息融合、數據挖掘和區域通信與管理的數據管理裝置，位于上層的對數據進行優化處理并下傳優化方案的執行裝置，三層裝置通過以太連接；所述的能量數據監測調度分配裝置包括有能量檢測控制器、能量平衡探測器、能量調度控制服務器、閥門及各種傳感器，涵蓋了智能建筑中傳統樓宇自動化系統和集成系統的功能，是新一代的樓宇自控系統。但是該申請并不能在虛擬空間映射出能源系統模型，進而實施實時監控與調度。

發明內容

基于上述問題，本發明采用數字孿生技術，對工業園區的能量系統進行管理優化，實現工業園區能量系統的實時能量監控，在線能量調度。

本發明提供的一種基于數字孿生的工業園區能量管理系統，包括感知層、網絡層、平臺層、應用層；

所述感知層用于采集工業園區中各個能源設備的生產過程數據；所述生產過程數據包括當前時間、光照強度、天氣溫度、光伏發電站發電功率、直流儲能系統電池狀態、園區內負荷需求量、熱電聯產機組功率；

所述感知層用于采集、傳輸、匯聚信息數據；所述感知層包括物聯網傳感器、網絡節點；

所述網絡層用于提供數據傳輸通道；所述網絡層包括電力無線專網、電力光纖網；

所述平臺層用于構建工業園區中的數據驅動與機理模型，采用人工智能算法對光伏發電歷史運行數據和園區內負荷歷史運行數據進行擬合，生成對園區內光伏發電站的總功率和未來負荷需求量的預測數據；

所述應用層用于根據生成的預測數據實現虛擬空間對物理空間的響應，包括對園區的全景監視、能量管理。

一種基于數字孿生的工業園區能量管理方法，基于所述的基于數字孿生的工業園區能量管理系統實現，所述方法包括：

步驟1：構建組成工業園區能量系統的各個能源設備的機理模型；具體包括：

工業園區能量系統包括：電力網絡、光伏發電站、直流儲能系統、熱力網絡、熱電聯產機組、居民負荷、工業負荷；所述工業園區與公共電網相連，向電網購電，園區內部具有光伏發電站，光伏發電站與直流儲能系統相連接，在光伏發電量過剩時向儲能設備充電，存儲能源。

光伏發電站包括太陽能電池陣列和電力電子逆變器。太陽能電池陣列采用光生伏特原理，將太陽能轉化成電能，產生的直流電一部分由直流儲能系統儲存起來，一部分直流電電經電力電子逆變器逆變成交流電，供園區內負荷使用。