面向能源互联网调配管理的数字化系统及方法

摘要

本申请公开了面向能源互联网调配管理的数字化系统及方法，其中，能源子系统将电力系统和天然气网络、供热网络进行耦合，形成集中与分布相结合的能源服务网络，信息子系统包括信息采集层、信息传输层以及信息处理层，业务子系统用于向用户共享用能数据共享、进行节能监测评估、进行能效优化，多流融合子系统用于进行能源流、信息流和业务流的融合，进行信息系统与电力系统、天然气系统以及电气化交通系统的融合，协调多耦合协同的生产运行，内外融合子系统用于协调与外部之间的多元数据主体，进行数据实时共享与交互。该系统实现设备级无缝接入，系统级优化配置，能源信息双向互动，充分调度遍布于系统供需两端的分布式能源和储能设备。

说明书

技术领域

本申请涉及能源管理技术领域，特别涉及面向能源互联网调配管理的数字化系统及方法。

背景技术

数据多元主体协调是能源互联网的一个重要特征，随着数据采集、数据分析、数据利用技术等手段的升级，以数据作为融合交点，协调电力系统内部各业务以及外部需求。

目前，对于园区的能源互联网构建来说，存在以下问题：

1、在数据的底层存在大量数据标准化问题、数据权责问题、数据通道问题及数据更新问题。目前收集得来的数据缺乏统标准，不同的数据由谁负责，权责机制不明确，导致数据收集整理混乱。加之由于传输通道有限，在不同的时间段如何传送数据，数据的优先级别划分不明确。老旧数据缺乏更新，导致很多数据在发挥作用之前，就已经失去了实时性的优势。

2、数据质量管控手段及技术相对单一，无数据质量源头的有效管控措施；常态数据治理场景有待拓展。数据尚未完全实现分级分类共享，专业数据壁垒仍未完全打破，“一数多源”现象仍然存在，难以及时、高质的满足各类数据需求。数据管理平台建设不完善。对于海量的数据，如何进行合适的数据管理，是一个严重的问题。在大数据时代，无法进行有效的数据管理，那么得到的数据根本起不到应有的作用。同时，数据的信息安全系统建设不到位，数据存在被泄密、篡改的风险，这对于能源系统的可靠性是一个危险的挑战。

3、在数据的使用环节，缺乏流程优化、场景挖掘。对于数据的使用挖掘过分单一，缺乏能源场景的优化和深度挖掘，导致数据使用的效果普通，难以真正落地于实际的能源产业，为能源转型升级助力。

发明内容

一方面，提供了一种面向能源互联网调配管理的数字化系统，包括：

能源子系统，用于将电力系统和天然气网络、供热网络进行耦合，形成集中与分布相结合的能源服务网络；

信息子系统，包括进行原始数据的釆集和上传的信息采集层、以有线或无线的方式连接各单元、各设备和各网络节点组成能源互联网的信息传输层，以及向下通过信息传输层获取海量感知数据且向上支撑应用层实现更高层级应用服务的信息处理层；

业务子系统，用于向用户共享用能数据共享、进行节能监测评估、进行能效优化；

多流融合子系统，用于进行能源流、信息流和业务流的融合，进行信息系统与电力系统、天然气系统以及电气化交通系统的融合，协调多耦合协同的生产运行，优化能源布局；

内外融合子系统，用于协调与外部之间的多元数据主体，进行数据实时共享与交互。

在一种可能的实施方式中，所述能源子系统包括：能源侧、电网侧、载荷侧、储能侧和多侧互动子系统；

所述能源测包括：可再生能源发电模块、冷热电三联供发电模块、热泵系统供热供冷模块、新能源智能检测与功率预测模块和分布式光伏云调度控制模块；

所述电网侧包括：电力系统建模与仿真模块、大电网运行和控制模块、电网可用输电能力评估和计算模块、大电网稳定控制和故障防御模块、自动化电网调度模块、电网巡检和运维模块；

所述载荷侧包括：需求侧响应模块、柔性负荷调度管理模块和电能替代与能效管理模块；

所述储能侧包括：电储能模块、储热蓄冷与转化模块、电制氢氢储能模块、储能系统优化配置与综合利用模块和云储能及共享储能模块；

所述多侧互动子系统包括：综合能源系统建模模块、综合能源系统规划模块、综合能源运行控制模块、多能流互补控制模块和能源微网运行控制模块。

在一种可能的实施方式中，所述自动化电网调度模块，包括：

占比范围获取单元，用于获取分布式能源在能源互联网供能系统中的占比极限范围；

许可值计算单元，用于依据不同时段的用电负荷预测，确定出分布式能源供电量在不同时段的用电负荷占比最大许可值；

功率并入量计算单元，用于分别计算在不同接入功率下分布式能源与配电网之间的并网功率损失，得到最小并网功率损失所对应的最优功率并入量；

能源功率调配单元，用于依据所述占比极限范围、所述最大许可值和所述最优功率并入量对各分布式能源在不同时段的供电功率和储能功率进行调配。

在一种可能的实施方式中，所述自动化电网调度模块还包括：

线路连接获取单元，用于依据用电区域的配电网络中获取到每个用电节点与分布式电源之间的线路连接关系；

当前线路获取单元，用于获取各用电节点在至少部分功率断供时的可选供电线路，从所述可选供电线路中选取与供电电源之间包含的用电节点数量最少的供电线路作为当前供电线路；

转供量分配单元，用于为所述当前供电线路中包含的中间用电节点分配功率转供量。

在一种可能的实施方式中，所述信息采集层包括：多种类型的传感器，智能物联网终端设备，用于在用户与用户之间、用户与各能源互联网模块之间的自由信息交换与动态反馈的多能源计量监测及信息交互模块，用于智能设备的即插即用和非电表设备的无缝接入的用电信息采集与智能电表态势感知模块，以及数据源质量评价模块；

所述信息传输层包括：用于进行空天地协同通信的一体化通信网络模块，5G通信接入模块，电力应急通信模块，以及网络信息安全模块；

所述信息处理层包括：大数据平台和物联网平台，实现感知数据的数据获取、集成和融合质量控制、存储、处理和分析。

在一种可能的实施方式中，所述多流融合子系统包括：用于通过多能协同优化和调度的能源物理信息融合模块，用于构建真实系统的精准虚拟镜像、对数据信息进行可视化、对运行信息进行反馈、构建物理世界和数字空间的双向沟通渠道的能源系统数字孪生模块，以及用于依据所有信息采集设备反馈回来的数据信息和电网实际运行参数判断电网安全状态进而调整发电机出力、负荷分布、投切电容器和电抗器的调度云平台模块。

在一种可能的实施方式中，所述内外融合子系统包括：用于接收脉冲信号、获取时间标签、为用能用户、售电商、新能源开发商提供大数据分析和信息服务的多元数据主体协调模块，以及跨产业链融合模块。

另一方面，还提供了一种面向能源互联网调配管理的数字化方法，包括：

能源子系统将电力系统和天然气网络、供热网络进行耦合，形成集中与分布相结合的能源服务网络；

信息子系统进行原始数据的釆集和上传，以有线或无线的方式连接各单元、各设备和各网络节点组成能源互联网，向下通过信息传输层获取海量感知数据且向上支撑应用层实现更高层级应用服务；

业务子系统向用户共享用能数据共享、进行节能监测评估、进行能效优化；

多流融合子系统进行能源流、信息流和业务流的融合，进行信息系统与电力系统、天然气系统以及电气化交通系统的融合，协调多耦合协同的生产运行，优化能源布局；

内外融合子系统协调与外部之间的多元数据主体，进行数据实时共享与交互。

在一种可能的实施方式中，所述将电力系统和天然气网络、供热网络进行耦合，形成集中与分布相结合的能源服务网络，包括：

进行可再生能源发电、冷热电三联供发电、热泵系统供热供冷、新能源智能检测与功率预测和分布式光伏云调度控制；

进行电力系统建模与仿真、大电网运行和控制、电网可用输电能力评估和计算、大电网稳定控制和故障防御、自动化电网调度、电网巡检和运维；

进行需求侧响应、柔性负荷调度管理和电能替代与能效管理；

进行电储能、储热蓄冷与转化、电制氢氢储能、储能系统优化配置与综合利用和云储能及共享储能；

进行综合能源系统建模、综合能源系统规划、综合能源运行控制、多能流互补控制和能源微网运行控制。

在一种可能的实施方式中，所述自动化电网调度，包括：

获取分布式能源在能源互联网供能系统中的占比极限范围；

依据不同时段的用电负荷预测，确定出分布式能源供电量在不同时段的用电负荷占比最大许可值；

分别计算在不同接入功率下分布式能源与配电网之间的并网功率损失，得到最小并网功率损失所对应的最优功率并入量；

依据所述占比极限范围、所述最大许可值和所述最优功率并入量对各分布式能源在不同时段的供电功率和储能功率进行调配。

在一种可能的实施方式中，所述自动化电网调度还包括：

依据用电区域的配电网络中获取到每个用电节点与分布式电源之间的线路连接关系；

获取各用电节点在至少部分功率断供时的可选供电线路，从所述可选供电线路中选取与供电电源之间包含的用电节点数量最少的供电线路作为当前供电线路；

为所述当前供电线路中包含的中间用电节点分配功率转供量。

在一种可能的实施方式中，所述进行原始数据的釆集和上传：包括：在用户与用户之间、用户与各能源互联网模块之间的自由信息交换与动态反馈，进行智能设备的即插即用和非电表设备的无缝接入；

所述以有线或无线的方式连接各单元、各设备和各网络节点组成能源互联网，包括：进行空天地一体化协同通信、5G通信接入、电力应急通信和网络信息安全；

所述向下通过信息传输层获取海量感知数据且向上支撑应用层实现更高层级应用服务，包括：对感知数据进行数据获取、集成和融合质量控制、存储、处理和分析。

在一种可能的实施方式中，所述进行能源流、信息流和业务流的融合，进行信息系统与电力系统、天然气系统以及电气化交通系统的融合，协调多耦合协同的生产运行，优化能源布局，包括：

进行多能协同优化和调度；

构建真实系统的精准虚拟镜像、对数据信息进行可视化、对运行信息进行反馈、构建物理世界和数字空间的双向沟通渠道；

依据所有信息采集设备反馈回来的数据信息和电网实际运行参数判断电网安全状态，进而调整发电机出力、负荷分布、投切电容器和电抗器。

在一种可能的实施方式中，所述协调与外部之间的多元数据主体，进行数据实时共享与交互，包括：

接收脉冲信号、获取时间标签、为用能用户、售电商、新能源开发商提供大数据分析和信息服务；

进行跨产业链融合。

本申请公开的面向能源互联网调配管理的数字化系统及方法，通过大数据、云计算、互联网、物联网、人工智能等信息技术将与新能源、智能电网等能源技术深度融合，打造能源流经济高效、信息流即时通畅、业务流多元互动的新型能源信息网络平台，通过信息全面渗透和共享增值实现高度智能化的技术保障，实现设备级无缝接入，系统级优化配置，能源信息双向互动，同时满足多元用户和多领域能源供应方诉求；信息物理能源系统、能源系统数字孪生技术与调度云平台在能源领域的应用，能够在信息和物理系统层次上耦合了具有间歇性的可再生新能源，充分调度遍布于系统供需两端的分布式能源和储能设备，支持能源流与信息流在供需侧双向流动，提升整个能源控制系统的可靠性和自治性，拓展了能源互联网的对外业务能力；内外部的融合综合了能源系统耦合设备，实现不同品种能源之间的灵活转化，不同业务领域通过数据进行连接，实现数据实施共享与交互。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本申请，而不能理解为对本申请的保护范围的限制。

图1是本申请公开的面向能源互联网调配管理的数字化系统实施例的结构框图。

图2是本申请公开的面向能源互联网调配管理的数字化方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

下面参考图1详细描述本申请公开的面向能源互联网调配管理的数字化系统实施例。如图所示，本实施例公开的数字化系统主要包括有：

能源子系统，用于将电力系统和天然气网络、供热网络进行耦合，形成集中与分布相结合的能源服务网络；

信息子系统，包括进行原始数据的釆集和上传的信息采集层、以有线或无线的方式连接各单元、各设备和各网络节点组成能源互联网的信息传输层，以及向下通过信息传输层获取海量感知数据且向上支撑应用层实现更高层级应用服务的信息处理层；

业务子系统，用于向用户共享用能数据共享、进行节能监测评估、进行能效优化；

多流融合子系统，用于进行能源流、信息流和业务流的融合，进行信息系统与电力系统、天然气系统以及电气化交通系统的融合，协调多耦合协同的生产运行，优化能源布局；

内外融合子系统，用于协调与外部之间的多元数据主体，进行数据实时共享与交互。

在一种实施方式中，所述能源子系统包括：能源侧、电网侧、载荷侧、储能侧和多侧互动子系统。

清洁能源开发利用和综合用能是能源互联网的重要特征，因此，能源测将清洁能源开发作为重点，风能、光能等可再生资源充沛，因此分布式光伏发电、风电等成为其清洁能源发展的重点。能源测利用新型清洁能源发电和供能技术、新能源功率预测和调度控制技术，提高清洁能源的生产与消纳比例，满足能源互联网低碳发展需求。

电网侧利用电力系统建模与仿真技术、送端电网规划技术、配电网运行和控制技术、自动化电网调度技术、主动配电网相关技术、电网巡检和运维技术，构建坚强智能电网，提升电网智能化水平，提高电网承载能力和运行安全稳定性，是能源互联网基础与核心竞争技术。

能源互联网中的负荷主要包括电、气、冷、热四大类型，。用能设施作为能源互联网能源层架构中的重要组成部分，也是挖掘系统调节潜力的重要资源，通过电能替代、能效管理、需求侧相应等技术，成为其低碳电力发展和系统“削峰填谷”的重要手段。载荷侧利用需求侧响应技术、虚拟电厂技术、电动汽车并网运行技术、柔性负荷调度管理技术、电能替代与能效管理技术，以及友好、互动、可视化的智慧办公技术等，充分挖掘负荷侧节能减排和削峰填谷参与系统调节潜力，是能源互联网建设关键。

能源互联网中的储能技术主要是指通过物理或化学等方法实现对电能的存储，并在需要时释放的一系列相关技术，能量储存的主要形式是蓄电、储气、蓄热和蓄冷。目前，电网侧储能正从技术角度出发寻求市场化商业价值，将在未来一段时间内成为我国储能系统应用的重点领域。储能侧利用电储能技术、储热/蓄冷与转化技术、电制氢/氢储能技术、储能系统优化配置与综合利用技术，解决能量源的不确定性与能量流的无秩序性。

“源-网-荷-储”的多侧互动是一种包含“电源、电网、负荷、储能”整体解决方案的运营模式，可精准控制多类型可中断负荷和储能资源，提高系统安全运行水平，解决清洁能源消纳过程中功率波动性等问题。多侧互动子系统利用能源系统建模技术、源网荷储互动的能源系统规划技术、源网荷储互动的能源运行控制技术、多能流互补控制技术、能源微网运行控制技术，实现电、气、热、可再生能源的多源互补，以及实现源、网、荷、储各环节高度协调，推动能源生产。

在一种实施方式中，所述能源测包括：可再生能源发电模块、冷热电三联供发电模块、热泵系统供热供冷模块、新能源智能检测与功率预测模块和分布式光伏云调度控制模块。

可再生能源发电模块通过分布式风电交流故障穿越技术、分布式风电集电与变电设计技术、分布式风电无功控制技术、分布式风电安全稳定控制技术、变速恒频风力发电系统的商业化开发、分布式光伏发电技术和太阳能集热发电技术、光伏电力电子变流技术、地热能发电技术、生物质能发电技术、垃圾焚烧发电技术实现可再生能源发电。

冷热电联产机组是气网与电网、热网耦合的关键组件，以化石能源为输入能源，通过对其产生的电能、热水、高温废气综合利用，达到冷热电联产联供的多能协调集成互补的综合能源利用，实现局域范围内能源供给消费自平衡和供需高效快速调配，提高能源供应可靠性、实现节能减排、利于电力调峰。冷热电三联供发电模块通过冷热电三联供系统建模技术、冷热电三联供系统能源供给和需求不同时间尺度预测技术、冷热电三联供系统多时间尺度优化调度技术、冷热电三联供系统容量配置技术实现冷热电三联供发电。

热泵系统利用地源、水源、空气源等制热、制冷，提供热水供应，结合太阳能制热，高效且便利，热泵系统供热供冷模块通过地源、水源、空气源热泵系统控制技术以及热泵系统与其它类型电源协调调度技术实现热泵系统供热供冷。

新能源智能检测与功率预测模块通过基于实时资源和运行数据的高精度新能源功率预测技术、基于在线互动的分布式新能源功率预测技术、基于误差相依特性的新能源功率概率预测技术、分布式新能源资源监测技术、处理与存储技术及装置、面向分布式新能源的资源监测网络优化布局技术、大规模分布式新能源运行数据的质量控制技术，建立高准确度的风/光功率预测系统，依据预测结果制定调度计划，预留消纳空间，提升系统安全稳定性。

分布式光伏云调度控制模块通过区域大量分布式光伏集群的批量控制技术、区域大量分布式光伏集群分层自治协同控制技术、大规模分布式光伏集群调频/调压能力实时评估技术、考虑网络安全和数据通信实时性的分布式光伏云控制架构、统一的分布式光伏调度控制平台、基于云技术的分布式光伏调度控制平台、分布式光伏云调度控制关键设备和系统，提高分布式光伏集群可控性，环节大规模分布式光伏并网对配网的影响。

在一种实施方式中，所述电网侧包括：电力系统建模与仿真模块、大电网运行和控制模块、电网可用输电能力评估和计算模块、大电网稳定控制和故障防御模块、自动化电网调度模块、主动配电网模块、电网巡检和运维模块。

系统伤真分析是规划设计和调度运行的重要支撑，涵盖范围非常广泛，包括从稳态分析、动态分析到暂态分析的各个方面，在电力系统技术体系中处于基础地位。电力系统建模与仿真模块通过大规模分布式电源接入系统后的负荷建模技术、负荷在线动态辨识技术、电网一、二次设备自动建模和模型参数在线监测与辨识技术、电力电子设备源网荷广泛分布电力系统仿真基础理论、新型高精度仿真软件和平台研发、全数字仿真技术和数模仿真技术、电网实时镜像系统的构建、分析和决策技术、多源数据的电网安全运行立体化诊断分析技术、电网镜像系统实时风险分析和综合控制方法，实现更大规模电网的仿真计算，提高仿真计算准确性和速度，提高仿真建模灵活性以及对仿真结果的智能化分析。

大电网运行和控制模块通过提高系统平衡能力技术、电力系统新型有功频率和无功/电压调节技术、大电网运行评价体系技术、电力系统运行机理和重大重构技术，以电网运行调度需求为源，综合电网中各级子系统的信息和数据，实现电网优化分析和预警；通过对有功、无功设备实时控制，实现电网运行协调优化控制。整个控制包括优化调度、实时调度和协调控制三个部分；通过对电网侧相关控制手段的整合和重构，强化电网稳态控制能力，提高抗干扰性能和鲁棒性。

电网可用输电能力评估和计算模块通过多周期电网可用输电能力(ATC)精细化评估和计算技术、考虑不确定性因素的电网可用输电能力建模和优化技术、电网可用输电能力充裕度评估技术，对市场环境下电网可用输电能力进行评估和计算，减少输电网发生阻塞的频率，具有较强鲁棒性和灵活性。

大电网稳定控制和故障防御模块通过大电网安全稳定控制与故障防御技术、电力系统故障继电保护技术、电力系统新型故障防御体系，在事故前对系统状态进行评估并做好预防措施，事故后采取紧急控制措施阻断故障传播，保证电网稳定运行，防止连锁故障导致大停电。

自动化电网调度模块通过电力电子化电力系统宽频广域同步测量、开放智能型调控支撑技术、调控云及大数据平台关键技术，增强时效性、实用性，应对日渐复杂的大电网运行环境，提升电网态势感知和协同控制能力。

主动配电网模块通过主动配电系统的不确定性建模与分析技术、分布式能源集群储能集群-电动汽车充放电桩集群与配电网的实时数据融合、状态预测、协同保护与层次化调控技术、分布式能源并网有功/无功/电压频率自律控制技术、能源互联配电系统高可靠运行控制技术、多电力电子装置并网条件下的配电网故障特性、分布-集中故障诊断与保护配置方法、能源互联配电系统实时仿真与在线决策技术、配电故障柔性恢复、风险隐患柔性自愈方法，提高配电网能源供应的开放性和互动性。加强了灵活配电装备及其组网技术和运行控制。

电网巡检和运维模块通过基于不停电检测的状态检修技术、配电网故障智能抢修技术、复杂配电网健康状态诊断与评价技术，对故障进行实时监测，及时进行故障诊断，实现输电线路的可控、能控、在控，提高电力系统稳定运行水平。

在一种实施方式中，所述载荷侧包括：需求侧响应模块、虚拟电厂模块、柔性负荷调度管理模块和电能替代与能效管理模块。

需求侧响应模块通过多元用户用能行为分析与建模技术，柔性负荷、分布式电源及储能、电动汽车等多元需求侧资源灵活调控与智能优化技术、负荷侧深度调节技术与智能终端互动潜能挖掘技术、电价导向、激励导向、新能源消纳导向、电网安全导向等需求侧响应技术、考虑不同类型电能替代终端响应特性的灵活负荷协同控制技术，协调优化供需双端资源，提高用能可替代性，提高多能系统稳定性和运行效率。

虚拟电厂模块通过分布式可调控资源的虚拟电厂建模方法、基于激励和基于价格的需求响应虚拟电厂建模方法、适应能源互联网建设的虚拟电厂综合运行特性、多目标优化运行机制与调度策略，优化用户用电方式，缓解高峰用电负荷。

柔性负荷调度管理模块通过柔性负荷互动潜力评估和分析技术、柔性负荷参与电网交易与调控技术、柔性负荷资源参与电网调度计划的精细化负荷调度方法，主动响应大电网调峰需求，有效减小为电网功率平衡所需的储能容量，与电源之间互动响应，实现提高间歇性新能源消纳和多类型资源优化配置，

电能替代与能效管理模块通过高效电冷热转化领域电能替代新型设备关键技术、电冷热转化设备随器测控、优化运行及检测评估技术、电蓄冷/热转化设备与电网互动调度仿真技术，热泵、蓄冷储热锅炉等电能替代产品的规模化应用模式、综合能源服务的高效电能替代转化及互动技术，实现电能精密控制，实现各种形式能源互换，如以电代煤和以电代油。

在一种实施方式中，所述储能侧包括：电储能模块、储热蓄冷与转化模块、电制氢氢储能模块、储能系统优化配置与综合利用模块、云储能和共享储能模块。

电储能模块通过分布式储能系统与分布式可再生能源协调规划技术、多点布局分布式储能系统协调控制技术、分布式压缩空气储能技术、动力电池荷电状态评估技术，动力电池健康状态评估技术、电网侧超导磁储能技术，提升配电网运行安全性和接纳分布式电源的能力，提高电力系统柔性和承载能力，避免资源浪费，减少环境污染。

储热蓄冷与转化模块通过蒸汽蓄热技术、石蜡蓄热技术、冰蓄冷技术，有效平衡热电联产的转化比例，使热电系统运行平稳可靠，有效回收热量，

电制氢氢储能模块通过高效氢气制取技术、氢储能系统快速响应技术、氢气储存技术、制氢、储氢、氢发电的系统集成技术、氢利用技术及冷热电气综合应用技术、氢碳联合转化技术，能连转化效率高，维护周期长，实现资源再生利用。

储能系统优化配置与综合利用模块通过兼顾不同类型储能技术特性和分布式可再生能源功率波动指标要求的混合储能配置和利用技术、综合考虑多项技术经济指标的储能全寿命经济型评估体系和技术，保证储能系统与用户用电规模匹配，避免出现容量、功率缺配或超配的情况，提高能源互联网稳定性，促进可再生能源消纳。

云储能和共享储能模块通过云储能投资与规划技术、云能运行与控制技术、云储能服务定价技术、云储能共享与运营平台技术、云储能能量信息化与网络化管控技术，为大量用户提供分布式储能服务。

在一种实施方式中，所述多侧互动子系统包括：综合能源系统建模模块、综合能源系统规划模块、综合能源运行控制模块、多能流互补控制模块和能源微网运行控制模块。

综合能源系统建模模块通过考虑能源生产、传输、转化和消费过程中的复杂耦合不确定性因素建模方法、以电网为核心、多能源形式互补的综合能源系统信息建模技术、冷热电等多种异质能源耦合互补技术，构建优化调度和规划配置的基础。

综合能源系统规划模块通过能源互联网“源-网-荷储”双向智能互动规划理论及技术、能源互联网能效与供能可靠性等评估技术、能源互联网/微能源网协同规划技术，实现不同类型网络协调和源网荷储的适配。

综合能源运行控制模块通过计及电、气、热网络、储能、分布式电源、电动汽车等多元素协同优化控制方法，含清洁能源、供应网络、多类型负荷的数据全景采集与控制技术，提高电力系统功率动态平衡能力，实现能源资源最大化利用。

多能流互补控制模块通过多能流生产模拟仿真技术、能源互联网多能流联合仿真方法、冷、热、电多类型能源协调互补技术、冷、热、电混合能源综合管理技术，提高电网对多类型电源的接纳能力，减少能量流阻塞情况发生。

能源微网运行控制模块通过能源微网能量管理技术、能源微网控制技术、能源微网优化调度技术、能源微网各控制单元精细化控制技术，实现本地能量供需平衡和多侧互动独立可控。

信息子系统是覆盖所有用能场景的能源通信网，是能源互联网的智慧支撑。物联网、大数据、5G、移动互联网等信息技术的飞速发展，为涵盖能源生产、存储、传输、转换和消费整个能源链条的效率、经济、安全提供有效支撑，智能电网在信息系统融合方面做了很多基础性工作，实现主要网络信息流和电力流有效结合，在能源互联网下，还需要信息系统与物理系统深度融合，通过共享方式使每个参与方均能获取到所需信息，进一步实现多种能源系统的供需互动服务。

在能源互联网信息子系统中，信息获取的第一步是信息采集目前，能源网络数字化水平还远未达到真正实现能源互联的客观要求从现状来看，能源生产设施及电力系统数字化程度较高，而配电网、燃气网、热力网、交通网及用户侧用能设备数字化水平都偏低。根据这种现状，准确获取设备、能源及能源主体的信息；另一方而，还要实现低成木、低功耗、小型化及大规模部署。通过通信手段将整个能源网络生成一个“可观测”和“可控制”的系统。原始数据只有经过处理才会变成有效“知识”，而这些“知识”要经过再分析后才能产生价值，成为开展控制决策的重要依据。

所述信息子系统包括：信息采集层、信息传输层和信息处理层。

信息采集层包括有多种类型的传感器及智能物联网终端设备，还包括多种功能模块，该层有如下特征:①通过大量泛在传感器使用和网络接入，系统可获取客观世界精细化物理量值及状态变化趋势，最大限度提升对系统的感知能力；②智能电子标签引入实现了实际物理世界的数字化展示，满足以信息化方式描述和辨识。信息采集层获取信息源原始信息，通过合理的通信方式进行信息传输，以实现原始数据的釆集和上传。

能源互联网的信息源主要包括:能源信息、环境气象信息、能源生产实时信息、能源输配实时信息，负荷及需求实时信息、业务交易实时信息、相关方行为实时信息等。在电力系统中，从能源生产端到能源输配端、能源消费端、能源交易端，需要实时采集电压、电流、功率、频率、电能质量、用电总量、用电时间、环境温度、湿度、风速、风向、辐照度等参数，以及供需方要求、个体交易行为、组织交易行为、交易互动、交易评价等信息。在燃气系统中，设立输气管道采集点，设置采集压力、流温度等。在热力系统中，需要采集热源和气网的供水和回水的压力、温度、流量、热功率、补水瞬时流量累积流量等参数；中继泵站需要采集进岀口母管压力、除污器前后压力、水泵吸入和泵出压力、设备运行状态等参数状态；为蒸汽供热时，还要采集凝结水系统的凝结水温度、凝结水回收量、二次蒸发器和汽水换热器的压力、温度、流量等信息。

多类型传感器和智能物联网终端是现代化信息系统和各种设备中不可缺少的信息采集设备，随着系统的自动化和复杂化，所需要的信息量越来越大，对设备的精度、分析可靠性数据能力和响应要求越来越高，还要求传感器和智能物联网终端有标准输出形式，以便于和系统挂接。能源互联网中很多传感器和智能物联网终端都处干自然环境中，对稳定性、防干扰提出了更高要求，一些新型设备不断涌现，其体积小、灵敏度高、染成程度高、性能稳定，为能源互联网的信息子系统建设提供了更佳选择。

能源互联网通过多能互补、多网耦合和多区域协同，共同一提升综合能源利用效率，需要依靠强大的网络互联。信息传输层以有线或无线的方式连接各单元、各设备和各网络节点组成能源互联网，在网络分组和扁平化基础上支撑信息数据的传输和共享。单一传感器或节点获取的弱价值数据在泛在网络中被充分利用，最大化地提升了数据使用率和内在价值的挖掘。此外，能源互联网融创园还面临诸多坏节坏境条件复杂、信息釆集量众多且位置不稳定，以及开放性和互联性导致采集、通信、认证等方面安全漏洞带来的信息安全问题。

信息处理层作为向下通过信息传输层获取海量感知数据，向上支撑应用层实现更高层级应用服务的中间层，针对园区能源互联网大数据的异构性、冗余性和相关性等特性，需要由数据获取、集成和融合质量控制、存储、处理和分析等多方面技术作为支撑。特别是随着能源物联网的发展，物联网平台将数据汇集到信息处理层，有效地支撑起多异质“源-网-荷-储”能源数据互动。

在一种实施方式中，所述信息采集层包括：多能源计量监测及信息交互模块、用电信息采集与智能电表态势感知模块和数据源质量评价模块。

多能源计量监测及信息交互模块通过支撑能源互联新型计量技术架构体系及关键技术、第三代智能变电站数字化计量方案与智能化技术，实现用户与用户之间、用户与各能源互联网模块之间的自由信息交换与动态反馈。

多能源计量监测及信息交互模块的主要应用体现在以下两点:1)信息收集与实时分析，借助于互联网、大数据、云计算技术对AM系统的通信模块和数据管理模块进行升级，增强其数据吞吐处理、存储和分析能力等。实时收集用户的用能信息及其他环境信息，并进行初步数据挖掘，获取用户用能行为特征、刻画用户用能特点等；2)与智能控制终端相互整合，借助能源互联网的普适性接入端口，构建能源互联网多种类能源设备的信息交互平台，借助完善的信息分析处理能力，结合数据挖掘分析结果为用户提供多能协调的综合用能方案，在一定程度上实现对用户用能设备、分布式能源设备的自动控制、自动优化协调。这种以多能源计量检测和信息交互技术为基础的综合用能管理系统将是未来实现用户侧能源利用梯级优化的重要支撑。

用电信息采集与智能电表态势感知模块通过能效计量、非电量测量等技术、新型用电信息采集系统技术体系架构，实现智能设备的即插即用和非电表设备的无缝接入。

数据源质量评价模块通过涵盖基于云端的在线开发试验技术、多源电力大数据清洗治理和质量评估技术、基于机器学习、人工智能等电力大数据清洗技术，过滤错误、不一致、不完整数据，为数据挖掘价值信息的可行性提供高质量数据。

在一种实施方式中，所述信息传输层包括：一体化通信网络模块、5G通信接入模块、电力应急通信模块和网络信息安全模块。

一体化通信网络模块综合利用长距离光纤、电力专网、公网、卫星通信和平流层通信等通信技术，采用空天地一体化通信网络接入、长距离光纤骨干网和卫星通信和平流层通信作为传输支撑的协同通信，设计支撑电网广域互联的空间和地面异构融合的网络体系，确保能源资源的网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动。

能源互联网信息采集和数据传输需要5G通信接入模块提供的5G网络高速的数据传输速率和低时延，以保证电网信息流双向传输；多元化的数据融合与信息展示平台是数据汇聚点和能源互联网信息加工后的展示，需要大数据技术对数据进行挖掘和分析，对数据处理结果有针对性地输出和应用；能源互联网的高级应用是对网上的各个单元提供服务和应用平台，需要5G网络提供相应的用户体验质量保障和安全保障。

电力应急通信模块实现应急通信的可靠性，在复杂多变的环境中进行高效可靠通信。

网络信息安全模块通过网络安全技术、网络安全态势感知、预警防护技术，报障电力系统安全运行和可靠供应。

在一种实施方式中，所述信息处理层包括：大数据平台和物联网平台。

大数据平台的能源互联网融创园云计算平台技术、智能云端大数据分析处理技术、大数据开放共享管理技术、大数据安全技术，配合物联网平台的配电物联网技术、物联网的设备状态及运检、海量物联管理技术，实现感知数据的数据获取、集成和融合质量控制、存储、处理和分析。

所述业务子系统包括：多元化服务模块和人工智能应用模块。

多元化服务是直接面向园区内用户提供用能数据共享、节能监测评估、能效优化建议等服务，针对负荷特性可划分出建筑能效服务、交通能效服务、工业能效服务、商业能效服务等。多元化服务模块进行在线监测对象是影响能源消耗和能源效率的全因素，具体指标数据和分析内容包括能源使用成本，能耗指标对比、负荷运行状态等。多元化服务模块对能耗情况进行记录和分析，包括各项负载凊况、运行效率、功率闪数、电能质量、电能损耗等情况，实现能耗信息分析，自动生成统计报表，并与历史用能数据对比，找出用能缺陷，提供优化用能依据。多元化服务模块通过系统提供的评估模型，结合能耗标准数据、电力消耗、热力消耗、设备消耗、系统损耗等数椐，对用能进行能效评估。多元化服务模块实时监控记录各用能单位、环节、设备的能耗及电能质量情况，实现状态报繁、超限报啓，实现智能管理，商化维护工作。根据生产状态，合理计划利用能源，使用户掌握单位产品环节用能比重和成本、发展趋势。

人工智能应用模块通过基于人工智能技术的用户用电用能行为分析技术进行能源负荷大数据分析，通过小尺度微观场景监测预警技术、广泛互联的气象观测与数据融合、开放共享的电力气象支撑服务平台、电力系统气象适应性体系进行基于大数据的电力气象预测，通过基于深度学习的多元用户用能行为分析与建模技术、基于物联网、云计算、人工智能的用电大数据互动服务技术、电力系统优化调度、安全控制和高精度预测的智能技术进行人工智能应用，通过基于智能装备的输变电立体巡检技术、基于设备多源数据融合的评价诊断辅助决策技术进行基于人工智能的智能运检，通过面向调度运行、设备状态、客户服务、经营管理等的跨领域智能分析技术、数据中台、业务中台的设计与实现技术进行基于大数据挖掘与开发的共享服务模式。

多流融合子系统用于实现能源流、信息流和业务流的“三流融合”，实现能源技术、数字化技术与能源产业深度融合体现，强调信息系统与电力系统、天然气等能源系统以及电气化交通系统的深度融合，以电力系统为核心，以信息系统为支撑，协调多耦合协同的生产运行，实现优化能源布局、提高能源利用率、促进能源市场建设。

多流融合子系统包括能源物理信息融合模块、能源系统数字孪生模块和调度云平台模块。

能源物理信息融合模块进行信息获取，通过多能协同优化和调度，从整个能源结构的角度实现总体效益最优。

能源物理信息融合模块通过信息安全与数据处理技术防止利用安全漏洞发送错误能源调配指令的入侵行为，通过信息物理安全实时感知技术提高对物理系统的可见性和增强信息物理系统的同步性，通过广域互联网通信协议接入大量不同物理设备并实现能源-信息异构网络之间的网间认证和数据交换，通过信息物理融合范式化建模技术使物理系统与信息系统交互作用协同工作。

数字孪生又称为数字镜像、数字双胞胎，旨在构建复杂物理实从现实空间到虚拟数字空间的全息映射，通过虚实信息链接，刻画和模拟出物理系统实时状态和动态特征，从而可在虚拟环境中完成真实世界难以开展的各种分析研究，并支撑各种高级应用。

由于综合能源系统的复杂性，不同能源之间的协调交互、不同系统之间的协同优化等都需要在数字空间中完成，人工智能等先进信息于技术的应用也需要依赖数字空间提供的融合数据基础和高效执行环境。对综合能源系统自身来说，受多种能源形式在产配储用全过程中深度耦合的影响，其运行特征将与传统独立能源系统显著不同，并体现出多物理系统耦合、多时间尺度动态特性关联、强非线性和不确定性等混杂特征，导致综合能源系统的规划设计、能量管理、检修维护等问题十分复杂，必须依赖于对系统运行状态和特性的深层次理解和掌控。此时，多源量测的融合、系统特性的分析、发展态势的预测、控制决策的优化等都需要在数字空间中更加高效地完成。

能源系统数字孪生模块通过精准虚拟镜像技术构建真实系统的精准虚拟镜像；通过数据集成可视化技术对综合能源系统设计、维护、运行等阶段产生的碎片化数据信息进行可视化的展现；通过能源动态演化管理技术进行运行信息的反馈，准确捕捉真实系统特征的积累性变化，从而确保虚-实系统特性的动态一致；通过能源系统虚实交互技术构建起物理世界和数字空间的双向沟通渠道。

数字孪生技术充分利用各种能源设备的精细化模型、智能传感器数据、运维历史数据、各类环境参数等数据，集成电、磁、热、流体等多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在数字虚拟空间中完成对能源互联网的映射，真实反映对应智能设备的全生命周期过程，能够实时更新与动态演化，进而实现对能源互联网的真实映射。

调度云平台模块的电力调度是为了保证电网安全稳定运行、对外可靠供电、各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效的手段。调度云平台模块通过分布式光伏云调控技术、新能源智能检测与功率预测技术、电网调控云及大数据平台关键技术、开放智能型调度支撑关键技术、云储能/共享储能技术，依据所有信息采集设备反馈回来的数据信息，或监控人员提供的信息，结合电网实际运行参数，如电压、电流、频率、负荷等，综合考虑各项生产工作开展情况，对电网安全、经济运行状态进行判断，通过电话或自动系统发布操作指令，指挥现场操作人员或自动控制系统进行调整，如调整发电机出力、调整负荷分布、投切电容器、电抗器等，从而确保电网持续安全稳定运行。

数字化技术发展使得不同产业之间存在了更多交集，通过对生产运行、设备参数等数据信息的互联互通，开发了不同产业之间的耦合点。能源互联网作为能源互联网重要的实践环节，与外部的互联互通是体现互联与融合的技术标志，内外数据融合层面需解决多元数据主体协调相关技术问题。

所述内外融合子系统包括多元数据主体协调模块和跨产业链融合模块。

多元数据主体协调模块通过电力多元数据主体协调技术，开展电力数据多方协同模型、协同信息隐私保护、电力数据多方协同场景验证等研究，可以实现多方数据的安全协同分析，对参与方数据共享协同分析过程进行安全保护，有效降低隐私数据泄露风险，有力地促进公司数据的对内跨业务、对外跨组织的多方数据协同分析和价值挖掘。

多元数据主体协调模块通过北斗卫星导航系统应用技术为电力系统测量和检测工作提供可靠支持，通过太空卫星接收脉冲信号，获取PPH和PPM信号，通过启动的多通道进行模型转换，得到精确的时间标签；通过大数据开放共享管理关键技术推动能源合理分布和高效生产转换，为数据资源合理传递提供可能；通过基于大数据挖掘与开发的共享服务技术为用能用户、售电商、新能源开发商等主体提供大数据分析和信息服务。

跨产业链融合模块通过与设备制造商融合技术，例如工业物联网设备管理融合技术，实现设备的数字化管控和全生命周期管理；通过与环境保护融合技术，例如基于环境电力气象预测技术、基于碳捕集的储能技术、区域性碳交易市场信息平台技术，提高风速、光照等气象数据的预测精度，为输电线路的覆冰、舞动、温度等状态测量与判断，融合环保技术进行深度减排升级；通过与交通路网融合技术，例如电动汽车充电桩充电站优化配置技术、电动汽车运行调度与充放电控制技术，降低化石能源使用，将电动汽车充放电纳入能源互联网调度体系，提高新能源消纳能力；通过与通信运营商融合技术对通讯设施和数据中心开展能量协同管理。

在一种实施方式中，所述电网侧的自动化电网调度模块，包括占比范围获取单元、许可值计算单元、功率并入量计算单元和能源功率调配单元。

占比范围获取单元获取分布式能源在能源互联网供能系统中的占比极限范围。

能源互联网中包含化石能源等主干能源，还包括光能、风能等分布式能源，环境中的光能、风能最差时的最小产电能力与用电区域最高负荷状态下的用电需求之间的比值为占比能力范围中的下限值，例如是10％；环境中的光能、风能最强时的最大产电能力与用电区域最低负荷状态下用电需求之间的比值为占比能力范围中的上限值，例如是50％，则占比极限范围为10％-50％。

许可值计算单元依据不同时段的用电负荷预测，确定出分布式能源供电量在不同时段的用电负荷占比最大许可值。

用电负荷预测值可以是基于历史数据进行未来一天或一段时间内的用电负荷预测得到的，由于分布式能源提供的电能若超过一定占比，则可能会因为分布式能源本身的不稳定性导致其失效时会给用电设施带来电压不稳、供电不足的影响，因此需要通过仿真计算确定出不同时段内分布式电源的供电量被允许占用电负荷的最大值，若未超出该最大值，则即使分布式电源失效导致节电电压(例如母线)下降，系统也能够通过其他能源进行转供的方式来弥补。

功率并入量计算单元分别计算在不同接入功率下分布式能源与配电网之间的并网功率损失，得到最小并网功率损失所对应的最优功率并入量。

可以通过仿真计算算出在不同接入功率下的并网功率损失，得到功率并入量-并网功率损失之间的曲线，依据曲线确定出用电区域的最小并网功率损失，进而找到对应的功率并入量，该功率并入量即为使并网功率损失最小的最优功率并入量。

能源功率调配单元依据所述占比极限范围、所述最大许可值和所述最优功率并入量对各分布式能源在不同时段的供电功率和储能功率进行调配。

通过占比极限范围来确定出分布式电源与主干能源的所有可能的比例情况，将其与占比极限范围取交集，得到不同时段下分布式电源被允许的占比范围，若最优功率并入量在占比范围内，则按最优功率并入量对分布式电源的供能进行分配，使分布式电源完成最优功率并入量的供能水平，剩余部分的供能则分配给主干能源负责；若最优功率并入量未在占比范围内，则选择占比范围内的新最优功率并入量，并按新最优功率并入量对分布式电源的供能进行分配，由此在满足供能需求的同时降低功率损失。

在一种实施方式中，所述自动化电网调度模块还包括：线路连接获取单元、当前线路获取单元和转供量分配单元。

线路连接获取单元依据用电区域的配电网络中获取到每个用电节点与分布式电源之间的线路连接关系。

用电区域包含了多个用电节点，各分布式电源与各用电节点之间存在着包含串并联的连接关系。

当前线路获取单元获取各用电节点在至少部分功率断供时的可选供电线路，从所述可选供电线路中选取与供电电源之间包含的用电节点数量最少的供电线路作为当前供电线路。

当某一用电节点发生故障导致缺少了一部分或全部的应当供给给该用电节点的功率时，将目前可以通过调度其他用电节点的能源对故障节点进行补充供电以弥补故障节点缺失的功率的供电线路挑选出来，由于每个用电节点与所有分布式能源之间的连接线路不止一条，因此挑选出来的供电线路也不止一条，需要从中选取其中一条进行电源转供，而选择的依据就是线路的长短，也就是供电线路中包含的用电节点数量，数量越多，转供需要途经的节点数量越多，电压损失也就越大，因此选择包含用电节点数量最少的供电线路。

转供量分配单元为所述当前供电线路中包含的中间用电节点分配功率转供量。

假设选取的供电线路中包含3个正常用电节点，而缺失的电源为3MW，则可以进行平均分配，每个用电节点转供1MW，也可以依据各用电节点的占比极限范围和最大许可值进行分配，假设其中一个正常用电节点若转供1MW则会导致超出了最大许可值，则按照最大许可值进行供电，不足1MW的部分通过剩余两个正常用电节点来转供，3个正常用电节点转供总量依旧是3MW。

下面参考图2详细描述本申请公开的面向能源互联网调配管理的数字化方法实施例。本实施例是用于实施前述的数字化系统实施例的方法。如图2所示，本实施例公开的方法包括如下步骤：

能源子系统将电力系统和天然气网络、供热网络进行耦合，形成集中与分布相结合的能源服务网络；

信息子系统进行原始数据的釆集和上传，以有线或无线的方式连接各单元、各设备和各网络节点组成能源互联网，向下通过信息传输层获取海量感知数据且向上支撑应用层实现更高层级应用服务；

业务子系统向用户共享用能数据共享、进行节能监测评估、进行能效优化；

多流融合子系统进行能源流、信息流和业务流的融合，进行信息系统与电力系统、天然气系统以及电气化交通系统的融合，协调多耦合协同的生产运行，优化能源布局；

内外融合子系统协调与外部之间的多元数据主体，进行数据实时共享与交互。

在一种实施方式中，所述将电力系统和天然气网络、供热网络进行耦合，形成集中与分布相结合的能源服务网络，包括：

进行可再生能源发电、冷热电三联供发电、热泵系统供热供冷、新能源智能检测与功率预测和分布式光伏云调度控制；

进行电力系统建模与仿真、大电网运行和控制、电网可用输电能力评估和计算、大电网稳定控制和故障防御、自动化电网调度、电网巡检和运维；

进行需求侧响应、柔性负荷调度管理和电能替代与能效管理；

进行电储能、储热蓄冷与转化、电制氢氢储能、储能系统优化配置与综合利用和云储能及共享储能；

进行综合能源系统建模、综合能源系统规划、综合能源运行控制、多能流互补控制和能源微网运行控制。

在一种实施方式中，所述自动化电网调度，包括：

获取分布式能源在能源互联网供能系统中的占比极限范围；

依据不同时段的用电负荷预测，确定出分布式能源供电量在不同时段的用电负荷占比最大许可值；

分别计算在不同接入功率下分布式能源与配电网之间的并网功率损失，得到最小并网功率损失所对应的最优功率并入量；

依据所述占比极限范围、所述最大许可值和所述最优功率并入量对各分布式能源在不同时段的供电功率和储能功率进行调配。

在一种实施方式中，所述自动化电网调度还包括：

依据用电区域的配电网络中获取到每个用电节点与分布式电源之间的线路连接关系；

获取各用电节点在至少部分功率断供时的可选供电线路，从所述可选供电线路中选取与供电电源之间包含的用电节点数量最少的供电线路作为当前供电线路；

为所述当前供电线路中包含的中间用电节点分配功率转供量。

在一种实施方式中，所述进行原始数据的釆集和上传：包括：在用户与用户之间、用户与各能源互联网模块之间的自由信息交换与动态反馈，进行智能设备的即插即用和非电表设备的无缝接入；

所述以有线或无线的方式连接各单元、各设备和各网络节点组成能源互联网，包括：进行空天地一体化协同通信、5G通信接入、电力应急通信和网络信息安全；

所述向下通过信息传输层获取海量感知数据且向上支撑应用层实现更高层级应用服务，包括：对感知数据进行数据获取、集成和融合质量控制、存储、处理和分析。

在一种实施方式中，所述进行能源流、信息流和业务流的融合，进行信息系统与电力系统、天然气系统以及电气化交通系统的融合，协调多耦合协同的生产运行，优化能源布局，包括：

进行多能协同优化和调度；

构建真实系统的精准虚拟镜像、对数据信息进行可视化、对运行信息进行反馈、构建物理世界和数字空间的双向沟通渠道；

依据所有信息采集设备反馈回来的数据信息和电网实际运行参数判断电网安全状态，进而调整发电机出力、负荷分布、投切电容器和电抗器。

在一种实施方式中，所述协调与外部之间的多元数据主体，进行数据实时共享与交互，包括：

接收脉冲信号、获取时间标签、为用能用户、售电商、新能源开发商提供大数据分析和信息服务；

进行跨产业链融合。

本文中的模块、单元或组件的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，在实际实现时可以有其他的划分方式，例如多个模块和/或单元可以结合或集成于另一个系统中。作为分离部件说明的模块、单元、组件在物理上可以是分开的，也可以是不分开的。作为单元显示的部件可以是物理单元，也可以不是物理单元，即可以位于一个具体地方，也可以分布到网格单元中。因此可以根据实际需要选择其中的部分或全部的单元来实现实施例的方案。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。