技術特征：

1.一種基于設備工況組合的能源調度系統(tǒng)，其特征在于，包括：設備工況定義管理模塊、模型配置工具模塊、調度模型模塊和優(yōu)化計算模塊,四個模塊均運行在調度計算機上，模塊涉及的工況類型數據、工況能源介質特性數據、調度方案數據均保存在關系數據庫軟件中，關系數據庫軟件運行在服務器上，調度計算機與服務器之間通過局域網連接；能源調度的步驟如下：

1)在設備工況定義管理模塊定義設備工況類型，定義設備在某工況下發(fā)生、消耗能源介質的種類以及數量隨時間的變化規(guī)律，以及定義一段時間內設備的工況組合，每個工況定義了工況發(fā)生的起止時間、能源介質的初始值、結束值，在工況發(fā)生時段，系統(tǒng)會將由該工況引起的不平衡量加入模型中；

2)在模型配置工具模塊對變量、介質及約束條件進行配置，確定變量的上下限、價格、調整成本等配置項，以及設置介質參數和特殊約束，將其保存并作為調度模型模塊的參數和約束條件；

3)在調度模型模塊定義目標函數，根據步驟2)中模型配置的參數和約束條件，建立調度模型；

4)在優(yōu)化計算模塊，將步驟1)中由工況組合預測信息得到的系統(tǒng)不平衡量和從現場各個設備產生或消耗的數據得到的當前產耗量作為模型的輸入，對上述步驟2)和步驟3)建立的模型進行求解，模型求解失敗則需返回步驟2)和步驟3)確保模型配置正確，模型求解成功則將調度方案以圖表直觀的方式顯示，進行優(yōu)化前后預期效果的對比和分析，并保存調度方案。

2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的設備工況定義管理模塊，包含設備工況類型定義、工況能源介質特性管理、工況組合工具三個部分:

1)設備工況類型定義，根據設備類型、規(guī)格，以及原材料、產成品的類型、規(guī)格不同，定義各種工況，每種工況由一個名稱作為助記符；

2)工況能源介質特性管理，定義設備在某工況下發(fā)生、消耗能源介質的種類以及數量隨時間的變化規(guī)律，用典型樣本數據或數量-時間函數關系式來表征這一規(guī)律，對已發(fā)生的工況，直接從歷史數據中抽取該工況時間范圍內的能源介質數據作為樣本；

3)工況組合工具，提供可移動甘特圖工具，甘特圖的橫坐標軸為時間、縱坐標軸為設備，甘特圖上每個圖塊表示設備的一個工況，圖塊寬度表示工況的持續(xù)時間，不同類型的工況通過圖塊上的顏色和文本進行區(qū)分，橫向拖動圖塊改變其開始、結束時間，從生產排程計劃中提取生產設備的工況組合，或者直接從設備工況類型定義模塊中選擇設備工況進行組合；每個工況定義了工況發(fā)生的起止時間、能源介質的開始值、結束值，初始值和結束值根據實際數據確定，在工況發(fā)生時段，系統(tǒng)會將該工況引起的產耗變化情況加入模型中；

工況發(fā)生時，能源系統(tǒng)的動態(tài)平衡被打破，工況引起的產耗變化量即為能源系統(tǒng)的不平衡量W，將不平衡量W輸入模型中，由調度模型來平衡，因此要計算不平衡量W；由于在t(t₀≤t≤t_N)時段內有多種工況存在，設有K個工況類型，每種工況都設置了開始時間、結束時間和工況發(fā)生時段能源介質j的值隨時間變化的函數f_k,j(t)；將t時段內所有K個工況的開始時間和結束時間提取出來，設總共有m個時間點，m≤2K，按時間先后順序排列，并分別設置為t₁,t₂,…,t_m-1,t_m；于是，將(t₀,t_N)時段劃分為m+1段:(t₀,t₁)，(t₁,t₂)，…,(t_m-1,t_m)，(t_m,t_N)，其中，(t₀,t₁)、(t_m,t_N)時段沒有工況，不予考慮，故設l_i＝(t_i,t_i+1),(1≤i≤m-1)；每種能源介質j的不平衡量W_j是多時段的，根據上述的m-1個時段分別求取，每個時段l_i的不平衡量是此時段內發(fā)生的工況的疊加，于是，可表示成：

$w_{j,l_i}={\mathrm{\Σ}}_k{\∫}_{t_i}^{t_{i+1}}{f}_{k,j}\left(t\right)dt,(1\≤i\≤m-1)---\left(1\right)$

其中，(t_i,t_i+1)∈[(t₁,t₂),(t₂,t₃),…,(t_m-1,t_m)]∈t，(t_i,t_i+1)是m-1個時段中的一個時段，是某一種工況在(t_i,t_i+1)時段內的能源介質j的不平衡量，某種工況K_i發(fā)生的時間范圍不在(t_i,t_i+1)時段內，則W_j是m-1個時段能源介質j的不平衡量的集合，而每種工況中有多種能源介質發(fā)生變化，因此，系統(tǒng)的不平衡量W是N種能源介質的不平衡量W_j的集合。

3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的模型配置工具模塊，用來編輯、配置調度模型，調度模型包括變量列表、介質參數列表、特殊約束列表三部分，介質參數和特殊約束用于動態(tài)調整不同模型所需的變比和約束條件，用來增強系統(tǒng)的可擴展性和通用性。

4.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的調度模型模塊根據模型配置工具模塊定義的模型參數變量和平衡約束，建立目標函數及約束條件。

5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化計算模塊包括目標函數和約束條件，設該模型為T個周期的數學優(yōu)化調度問題，某個時間段記為t(1≤t≤T),M表示設備數量，N表示能源種類數；

所述目標函數為總費用Q₁加上放散懲罰Q₂減去總收益Q₃的最小目標函數MinJ:

MinJ＝Q₁+Q₂-Q₃ (2)

1)總費用Q₁包括：外購能源費用、外購電費用、能源調整成本費用、設備停機費用和設備維護費用:

$\begin{array}{c}{Q}_1={\mathrm{\Σ}}_t^T{\mathrm{\Σ}}_j^N{C}_{buy,j}{B}_{j,t}+{\mathrm{\Σ}}_{t\∈tou}{C}_{tou}{P}_t+{\mathrm{\Σ}}_i^M({\mathrm{\Σ}}_j^N{C}_{adj,j}{D}_{i,j}+C_{stop,i}{T}_i+\\ {\mathrm{\Σ}}_t^T{C}_{M,i}{R}_{i,t})\end{array}---\left(3\right)$

表示外購的能源成本，不包含電；

∑_t∈touC_touP_t表示在峰平谷時段的外購電費用；

表示能源的調整成本費用；

表示停機成本費用；

表示設備i的維護費用；

C_buy,j，B_j,t分別表示能源j的外購價格和t時段能源j的外購量；

C_tou，P_t分別表示在峰、平、谷時段的電價，和在峰、平、谷時段的外購電量；

C_adj,j，D_i,j分別表示能源j的調整價格和設備i的能源j的調整價格標志；

C_stop,i表示設備i的停機成本，T_i表示設備i的停機標志，0表示停機,1表示啟用；

C_M,i，R_i,t分別表示設備i的維護成本和設備i在t時段的能源產生量；

2)放散懲罰Q₂為所有能源介質的放散懲罰:

$Q_2={\mathrm{\Σ}}_t^T{\mathrm{\Σ}}_i^{M_i}{\mathrm{\Σ}}_j^{N_j}{C}_{waste,j}{\mathrm{\χ}}_{i,j,t}---\left(4\right)$

C_waste,i,j表示設備i的能源j的放散懲罰價格；

χ_i,j,t表示設備i在t時段能源j的放散量；

3)總收益Q₃為所有能源介質的外銷收益:

$Q_3={\mathrm{\Σ}}_t^T{\mathrm{\Σ}}_j^N{C}_{sell,j}{S}_{j,t}---\left(5\right)$

表示能源的外銷收益；C_sell,j表示外銷能源j的價格；S_j,t表示在t時段外銷的能源j的數量；

所述約束條件包括：范圍約束、節(jié)點平衡約束、介質平衡約束以及自定義的特殊約束:

1)范圍約束

每個產耗項目、存儲設備都需要滿足其額定的工作范圍，不同設備的能源消耗量、存儲量上下限需滿足一定的約束條件：

存儲柜柜容的上下限：V_min≤V_t≤V_max (6)

設備產能、耗能的上下限：F_i,min≤F_i,t≤F_i,max (7)

能源放散量約束:x_i,j,min≤χ_i,j,t≤x_i,j,max (8)

能源外購和外銷不能同時大于0約束:B_jS_j＝0 (9)

設備爬坡約束：M_i,speed,t≤M_i,speed,max (10)

2)節(jié)點平衡約束

設備需要滿足能量平衡約束：

${\mathrm{\η}}_{B,i}\×({\mathrm{\Σ}}_j^{Nj}{F}_{used,j}\×h_j)=P_{i,e}\×h_e---\left(11\right)$

η_B,i表示機組效率，F_used,j表示能源j的消耗量，h_j表示能源j的熱值,P_i表示設備i產生的能源e的量,h_e表示能源e的熱值；

3)介質平衡約束

能源需要滿足物料平衡約束，能源供需平衡是指能源產出和消耗的平衡，由于工況發(fā)生時能源產生量會受影響，需要加入工況引起的不平衡量才能滿足能源供需平衡；在工況定義管理模塊，公式(1)定義了能源介質j在每個時段l_i的不平衡量由于不平衡量是多時段的，平衡約束也得是基于多時段的平衡，于是在整個t(t₀≤t≤t_n)時段內的每個時段l_i,需要滿足約束：

${\mathrm{\Σ}}_{t_i}^{t_{i+1}}{F}_{gen,j,t}=W_{j,l_i}={\mathrm{\Σ}}_{t_i}^{t_{i+1}}({\mathrm{\ΔV}}_{j,t}+F_{used,j,t}+{\mathrm{\χ}}_{j,t})---\left(12\right)$

其中，(t_i,t_i+1)∈l_i∈t,(t_i,t_i+1)是所有l(wèi)_i時段中的一個時段，表示(t_i,t_i+1)時段能源j的產生量，表示(t_i,t_i+1)時段的存儲柜變化量，對于不需要存儲柜的能源，式中的這一項不存在，分別表示(t_i,t_i+1)時段能源j的消耗量和放散量；

表示(t_i,t_i+1)時段內發(fā)生的工況導致的能源j的不平衡量，的值為正表示能源j的富余量，為負表示能源j的缺口量。

6.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的優(yōu)化計算模塊將輸入數據帶入模型中求解，并對結果進行處理和分析:

首先獲取模型的輸入，模型的輸入有兩部分，一是由設備工況定義管理模塊生成的工況組合求得系統(tǒng)的不平衡量，工況組合中的每個工況都包括設備類型、工況類型、起始時間、終止時間、初始值、結束值屬性，系統(tǒng)根據工況發(fā)生的起始和終止時間，分時段的將工況發(fā)生時段的不平衡量加入到模型的輸入中；二是從現場各個設備消耗或產生的能源介質的數據得到的當前產耗量；

然后將模型的輸入帶入到由模型配置模塊和調度模型模塊制定的調度模型中進行求解，模型的輸出為各時段的調度方案，并將結果以圖表直觀的方式展示，結果分析包括：輸出的調度方案，分析單一能源介質的調整變化、以及優(yōu)化前后預期效果對比；

對于輸出的調度方案，按照設備分組，每個分組按照“時間，能源介質【初始值->調整值】”的格式顯示，反映了設備-時間-能源介質變化量三者的關系，并將調度方案保存到本地文件；對于單一能源介質的分析，選擇某設備下的某種能源介質，在圖表中展示該能源介質在整個周期中各個時段的調整變化規(guī)律；對于優(yōu)化前后預期效果對比分析，分別統(tǒng)計不進行優(yōu)化和經過優(yōu)化后各個能源介質在整個周期內的產耗量，并通過圖表方式對比優(yōu)化前后的預期效果。

7.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的變量是模型求解的未知數，變量需要滿足上限、下限約束、節(jié)點平衡約束、介質平衡約束；變量定義了變量名、節(jié)點、產耗、介質、標簽、上限、下限、初始值、系數、調整成本、爬坡速度、允許停機、停機成本、節(jié)點約束、反送價格、價格、電的峰平谷價格、和啟用這些字段；這些字段定義了變量所具有的屬性；

所述的介質參數用來確定模型所需要的平衡約束以及變量的變比，變比是變量每次增減的幅度，用于統(tǒng)一能源介質的單位和加快模型的收斂速度；

所述的特殊約束是針對不同模型需要額外添加的約束條件，根據現場實際情況增加、刪除和修改；特殊約束是根據變量名編輯的公式，可手動添加到系統(tǒng)中。