(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111570280.6 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 国网河北省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 050000 河北省石家庄市裕华区体 育 南大街238号国网河北电科院 申请人 国家电网有限公司 　 国网河北能源技 术服务有限公司 　 北方工业大 学 (72)发明人 马瑞　胡长斌　侯倩　金飞　 李剑锋　罗珊娜　郝晓光　 (74)专利代理 机构 石家庄新世纪专利商标事务 所有限公司 1310 0 代理人 巴少谦(51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能 效评价方法 (57)摘要 本发明涉及一种面向冷热电多能流耦合综 合能源的能效评价方法， 包括冷/热/电多种能源 耦合系统建模及半实物仿真方法、 基于机理模型 与数据驱动结合的态势感知方法、 以及基于分区 自治和协同互补的多能流去碳化能效动态评测 方法， 研制了微型化、 模块化的无源取能多能源 智能信息感知器； 实现面向冷/热/电等耦合能源 复杂网络运行数据无线传输； 设计多能流协作通 信协议转换方法， 实现综合能源体边 ‑端间通讯 协议标准化。 本发明解决区域内部多能源集群调 控与能量管 理问题， 确保广域能源互联网的不间 断供能， 为广域综合能源系统提供有力的支撑和 服务。 权利要求书3页 说明书10页 附图5页 CN 114266471 A 2022.04.01 CN 114266471 A 1.一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特征在于， 包括冷/热/电 多种能源耦合系统建模及半实物仿 真方法， 基于机理模型与数据驱动结合的态势感知方法 以及基于分区自治和协同互补的多能流去碳化能效动态评测方法； 利用微型化、 模块化的 无源取能多能源智能信息感知器， 实现面向冷/热/电等耦合能源复杂网络运行数据无线传 输； 采用多能流协作通信协议 转换方法， 实现综合能源体边 ‑端间通讯协议标准 化。 2.根据权利要求1所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 所述冷/热/电多种能源耦合系统建模及半实物仿真方法， 具体包括： (1)基于能量 网络理论的综合能源系统分析； (2)基于时变能量网络理论的综合能源系统建模； (3)冷/ 热/电多种能源耦合系统半实物仿真系统机理验证。 3.根据权利要求1所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 所述基于 机理模型与数据驱动结合的态 势感知方法具体包括： 面向区域 能源互联网的多时间尺度电能管理控制架构建模， 针对分布式能源渗透率较 高的特点， 考虑分布式多类型能源与工业、 居民负荷的外特性功能模 型， 同时考虑 含输电线 路模型、 天然气网络模型、 微电网电力电子模型和工业、 居民负荷 模型在内的综合能源互联 网模型， 分析相关模型对能源互联网的系统稳定性的影响； 综合能源系统中火力发电系统和燃气轮机机组的关联建模、 可控性及量化分析， 提出 燃气轮机综合能源微电网参与火力发电机网协调控制调频控制架构建模并分析其影响， 以 及智能微电网参与火力发电机网协调预测控制算法研究与验证； 数据驱动建模的态势感知， 收集包括居民用电数据、 采暖数据、 热点事件及气象数据历 史数据， 并拟合各个因素和用电侧需求负荷的目标函数； 针对被控对象或者设备， 建立面向 对象的信息融合数据模型； 针对面向对 象的信息融合数据模型， 确定正常状态下 的正常数 据波动区间； 采用在线辨识建模或者大数据模型， 实时或者离线判断被控对 象或者设备当 前数据波动区间与正常数据波动区间的偏离程度， 即为态 势感知。 4.根据权利要求1所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 基于分区自治和协同互补的多能流去碳 化能效动态评测方法： 区域能源互联网系统合 能源系统具有多类能源输入和多类能源输出， 根据各类能源和 负荷需求变化， 研究区域能源互联网综合能源系统运行中典型场景 的划分方法， 在各典型 场景下， 建立各类能源的能流模型； 基于此， 针对综合能源系统规划和运行优化方案， 实行 分区自治原则， 考虑多能耦合和多能时间尺度差异， 通过模拟、 仿真、 统计等手段实现多能 协同互补， 对综合能源系统从安全、 可靠、 经济、 清洁和 灵活角度进行建模， 基于水、 电、 气、 油、 煤等数据， 实现基于能源视角的 “碳足迹”实时监测和分析； 构建碳排放分析预测模型， 根据企业用能数据和碳排放数据， 构建碳排放量、 碳排放强度分析模型， 给出评价指标， 进 一步， 计及可再生能源出力、 负荷等运行不确定性， 综合考虑各种场景建立供能质量、 综合 能效的评价指标； 综合运用层次分析法和熵权法， 确定评价指标的权重， 解决指标权重计算 失准的问题。 5.根据权利要求1所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 微型化、 模块化的无源取能多能源智能信息感知器： 智能采集 终端采集电力设备电 压、 电流和电能， 冷热系统的温度、 压力、 湿度数据； 该系统中智能采集终端包括： 电流互感 器、 电压自取电模块、 电源转换模块、 温度传感器、 压力传感器、 湿度传感器、 第一控制芯片、权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114266471 A 2第一无线LORA模块及第一RS485通讯模块； 该系统中数据汇集器包括： 第二无线LORA模块、 GPRS模块、 第二RS485通讯模块、 第三RS485通讯模块、 无线透传模块、 第二控制芯片及电源 接口。 此智能终端系统的采集终端采取将电压、 电流、 温度、 压力、 湿度、 供电电源及采集控 制系统统一集成， 针对冷/热/电多能流耦合系统进行分布式采集， 实现多种能源统一 监控。 6.根据权利要求1所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 数据 汇集器与多个智能采集终端 连接， 连接方式有两种， 一种是采用无线LORA通讯 方式， 另外一种方式是采用RS485通讯方式； 无线LORA通讯采用标准LORA通讯协议， RS485通 讯采用标准Modbus通讯协议。 7.根据权利要求3所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 态 势感知具有异常检测及通过时序分析对异常进行排序功能。 8.根据权利要求3所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 基于态势感知的边缘节点计算方法是基于大数据和分布式计算的边缘计算节点镜 像， 镜像系统由平台集成的可复制环 境实现， 按级别需要设置成为分布式计算节点， 分布式 计算节点是高性能芯片FGPA或者神经网络芯片或者高性能服 务器。 9.根据权利要求8所述的一种面向冷热电多能流耦合综合能源的能效评价方法， 其特 征在于， 所述基于态 势感知的边 缘节点计算方法包括： 数据校验预处 理方法： 建立传递 函数模型， 并对所述传递 函数进行性能精度校验， 得到最优传递 函数模型； 根据控制原理， 确定源网荷协调控制响应特性 为响应时间； 通过ESO将实测信号分解成线性信号和扰动信号两部分， 其中线性信号可以辨识得到 传递函数模型， 通过鲁棒性算法计算系统鲁棒性能， 同时通过时序分析对异常进 行排序， 追 踪度量数据中依赖项之间的变化趋势， 锁定综合能源互联网中设备、 控制以及用能网络等 的异常； 骨干度时间序列挖掘算法： 提出了一个新的指标骨干度， 并对电力数据概念进行重新定义， 提出电力数据森林这 一网络概念的可视化模型； 如果联系如同树枝和树的联系， 那么这样一个群落可以被看作 是一棵树， 一个电力数据网络可以看作一个数据森林， 这个网络所包涵的强区域可以看作 是一个电力数据区域的森林， 而其他弱数据区域则被看作是灌木丛； 根据这一假设， 我们赋 予电力数据网络生物学的特性， 即电力数据森林； 边缘计算节点态 势感知实现方法： 按照电力森林模型理论， 任何一个数据结合都可以看做边缘节点， 那么在这个节点上 增加高性能计算模块或者服务器， 利用边缘计算节点镜像， 部署分布式计算网络； 每个节 点 实现骨干度时间序列算法以及异常锁定算法， 实时计算各个边缘节点数据集合的依赖度， 当数据集合的依赖度超过了阙值， 那么就认定该节点发生了态势的变化， 即为态势感知发 生。 10.根据权利要求9所述的一种面向冷热电多能流耦合综合 能源的能效评价方法， 其特 征在于， 骨干度时间序列挖掘算法过程如下： 首先将网源荷综合能源电力数据森林模型内 所有数据按联系程度关系划分， 定义为重叠能源数据集合和非重叠能源数据集合， 非重叠 能源数据集合内数据之间有比网源荷综合能源电力数据森林模型内其他集合中数据节点权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114266471 A 3