一种制造业园区智慧能源管控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种制造业园区智慧能源管控系统和方法，依据能源系统中的数据采集模块在不同组件和设备生产过程中收集的数据信息，对园区能源数据进行多角度的剖析，为制造业园区建立了科学

【技术实现步骤摘要】
一种制造业园区智慧能源管控系统及方法


[0001]本专利技术属于制造业园区能源管理
，具体涉及一种制造业园区智慧能源管控系统及方法
。

技术介绍

[0002]制造业园区内一般涵盖了冷
、
热
、
电
、
气等多种能源，能源消耗量大，但由于缺乏用能的统一协调控制，园区内不同能源之间的耦合性不强，造成园区的能源浪费
、
电能紧缺等现象，能源问题也成为制约制造业发展的重要因素
。
由于园区能源管理需要采集的信息点多量大，需要接入的设备类型多，还要实现对整个园区的能源进行优化管理，项目实施难度大，针对制造业园区的多能协调控制技术的研究仍然处于起步阶段
。
如何最大程度的降低能源成本，提高能源利用效率，成为各个制造业园区急需解决的问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种制造业工业园区智慧能源管控系统及方法，以实现制造业园区内电
、
热
、
气
、
水等多种能源的集中监测
、
分析
、
控制和管理，实现制造业园区内能源的全方位
、
实时的智能化运行和管理，提升了能源管理效率，降低能源成本，保障了制造业园区的高效运行
。
[0004]一方面，本专利技术提供了一种制造业工业园区智慧能源管控系统，所述制造业园区智慧能源管控系统具体包括园区智慧能源管理中心
、
操作站
、
客户端
、
智能网关和能源系统
。
园区智慧能源管理中心还包括数据库服务器和云端服务平台；云端服务平台包括设备负荷管理模块
、
能源实时监控模块
、
能效优化分析模块
、
能源报警管理模块和能源决策组件
。
[0005]客户端包括移动客户端和
WEB
客户端，客户端可通过移动互联网连接云端服务平台，获取园区能源运行相关信息，并接收云端服务平台发送的预警和提示信息；操作站为整个园区的监控中心，主要通过大屏幕显示装置对电力系统
、
燃气系统
、
热力系统
、
供水系统的管网
、
设备信息进行综合显示；以及通过园区智慧能源管理中心向各设备终端发送控制指令；智能网关包括工业交换机
TCP/IP、
光纤收发器
、
通讯管理机
。
[0006]能源系统包括电力系统
、
燃气系统
、
供水系统
、
热力系统；能源系统通过智能网关连接园区智慧能源管理中心；能源系统的数据采集模块针对电力系统
、
燃气系统
、
供水系统
、
热力系统设置不同的采集方式
。
[0007]进一步地，电力系统根据电力厂家综保系统提供
EMS
系统数据采集及远程接口，直接通过以太网接口接入到通讯管理机进行数据采集；电表选用智能采集控制器通过
LoRa
无线通信技术进行数据采集
。
热力系统选用高可靠的
MOX
网关，该网关支持
OPC
通信协议，通过厂家
OPC
接口进行数据采集；供水系统和燃气系统使用高可靠的
MOX
网关，网关与控制系统
PLC
进行通信，再与能源
SCADA
系统数据库接
。
[0008]进一步地，能效优化分析模块还通过获取能源系统的数据采集模块采集的不同类
型设备的负荷，将其划分为可变负荷和不可变负荷；可变负荷为对使用时间点要求不高的负荷；例如，工业电解负荷
、
化学中间品制造负荷等；不可变负荷为需要在特定的时间点供能的负荷
。
园区智慧能源管控系统各负荷节点的各时间段负荷如下式所示：
[0009][0010]P
i
(t)
为
i
节点
t
时段负荷，
Q
i
(t)
为
i
节点
t
时段不可变负荷，为
i
节点
t
时段第
k
类可变负荷，
K
为可变负荷种类数
,i
，
k
，
K
均为正整数
。
[0011]在对可变负荷进行时间管理后，可以得到如下式所示的
i
节点
t
时段时间管理后负荷以及
i
节点
t
时段的总负荷
。
[0012][0013]其中，为时间管理后的
t
时段第
k
类负荷，
P
s,i,k
(l,t)
为第
i
节点第
k
类负荷的负荷转换矩阵
P
s,i,k
中的元素，标示由
l
时段转换至
t
时段的负荷，该转换矩阵的规模为
[(T
‑
t0+1)x(T
‑
t0+1)]；
[0014][0015]为
i
节点
t
时段转换后总负荷，
t0为日前优化起始时段，
T
为一天时段数
。
[0016]能源系统在优化分析模型中实行负荷转换后系统的负荷如下式所示：
[0017][0018]其中，为实现负荷转换后能源系统在
t
时段负荷水平，
N
为能源系统负荷节点数目
。
在优化期间能源系统供应商对负荷转换之后的成本如下式所示：
[0019][0020]其中，
C
d
为负荷转换成本，为供应商与园区签订的负荷转换固定费用，为运营商与园区签订的
t
时段转换负荷的功率，
c
d
为对负荷转换过程中产生的可变费用系数；
P
d
(t)
为
t
时段的负荷转换功率，
α
为负荷转换对用户能源利用产生的损耗系数
。
[0021]进一步地，能源优化分析模块中设定系统的运营目标函数为系统的运营成本最小化，该目标函数具体如下式所示，
[0022]f1＝
C
E
+C
d
[0023]其中
C
E
为园区能源系统的运营成本，
C
d
为负荷转换成本，
f1为系统的运营成本
。
其中，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制造业工业园区智慧能源管控系统，其特征在于，包括园区智慧能源管理中心
、
操作站
、
客户端
、
智能网关和能源系统；园区智慧能源管理中心还包括数据库服务器和云端服务平台；云端服务平台包括设备负荷管理模块
、
能源实时监控模块
、
能效优化分析模块
、
能源报警管理模块和能源决策组件；客户端包括移动客户端和
WEB
客户端，客户端可通过移动互联网连接云端服务平台，获取园区能源运行相关信息，并接收云端服务平台发送的预警和提示信息；操作站为整个园区的监控中心，主要通过大屏幕显示装置对电力系统
、
燃气系统
、
热力系统
、
供水系统的管网
、
设备信息进行综合显示；以及通过园区智慧能源管理中心向各设备终端发送控制指令；智能网关包括工业交换机
TCP/IP、
光纤收发器
、
通讯管理机；能源系统包括电力系统
、
燃气系统
、
供水系统
、
热力系统；能源系统通过智能网关连接园区智慧能源管理中心；能源系统的数据采集模块针对电力系统
、
燃气系统
、
供水系统
、
热力系统分别设置不同的采集方式
。2.
根据权利要求1所述的一种制造业工业园区智慧能源管控系统，电力系统根据电力厂家综保系统提供
EMS
系统数据采集及远程接口，直接通过以太网接口接入到通讯管理机进行数据采集；电表选用智能采集控制器通过
LoRa
无线通信技术进行数据采集；热力系统选用
MOX
网关，通过厂家
OPC
接口进行数据采集；供水系统和燃气系统使用
MOX
网关，网关与控制系统
PLC
进行通信，再与能源
SCADA
系统数据库接
。3.
根据权利要求2所述的一种制造业工业园区智慧能源管控系统，其特征在于，所述园区智慧能源管理中心的数据库服务器接收智能网关上传的数据并存储到数据库中，能源实时监控模块支持对多种类型的能源数据实时采集监控，对能源数据的同比
、
环比以及趋势变化进行分析，并通过可视化的形式在操作站的屏幕上进行显示；能源报警模块包含了对设备运行状态
、
能源供给状态
、
能耗效率进行实时监控，在超出预定阈值时向客户端和操作站发出预警信息；能效优化分析模块根据设备负荷信息
、
电价
、
气价对能源进行优化调度；能源决策组件根据能效分析模块的优化调度信息，执行相应的能源控制策略
。4.
根据权利要求3所述的一种制造业工业园区智慧能源管控系统，其特征在于，能效优化分析模块还通过获取能源系统的数据采集模块采集的不同类型设备的负荷，将其划分为可变负荷和不可变负荷；可变负荷为对使用时间点要求不高的负荷；不可变负荷为需要在特定的时间点供能的负荷；园区智慧能源管控系统各负荷节点的各时间段负荷如下式所示：
P
i
(t)
为
i
节点
t
时段负荷，
Q
i
(t)
为
i
节点
t
时段不可变负荷，为
i
节点
t
时段第
k
类可变负荷，
K
为可变负荷种类数，
i
，
k
，
K
均为正整数；在对可变负荷进行时间管理后，可以得到如下式所示的
i
节点
t
时段时间管理后负荷以及
i
节点
t
时段的总负荷：
其中，为时间管理后的
t
时段第
k
类负荷，
P
s,i,k
(l,t)
为第
i
节点第
k
类负荷的负荷转换矩阵
P
s,i,k
中的元素，标示由
l
时段转换至
t
时段的负荷，该转换矩阵的规模为
[(T
‑
t0+1)x(T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣奎桢，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：