一种工业厂房区域能源的优化调度系统的制作方法

本发明属于工业厂房区域能源的优化调度领域，具体是一种工业厂房区域能源的优化调度系统。

背景技术：

1、工业厂房是能源消耗的主要场所之一，其能源需求通常涉及电力、热力、燃气等多种类型；随着工业化进程的加速，工业厂房的能源需求不断增长，对能源供应的稳定性、可靠性和经济性提出了更高的要求。

2、公开号为cn110070216a的发明专利提供了一种工业园区综合能源系统经济运行优化方法，所述方法包括：首先在采集园区系统数据与信息的基础上，建立新型工业园区综合能源系统的热电厂、燃气锅炉、储能系统、光伏、输配热系统、输配电系统模型，同时设置运行约束；然后提出新型工业园区综合能源系统运行优化方法，包括燃气锅炉运行方法、储能系统运行方法、经济运行优化方法；最后对经济优化运行模型求解并输出新型工业园区综合能源系统信息。

3、上述现有技术通过优化综合能源系统为工业园区提供电力，综合能源系统大部分属于不可再生能源，未能实现节能减排、绿色环保的理念，且能源利用效率不高、能源浪费现象普遍等的问题；因此本发明提供了一种工业厂房区域能源的优化调度系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种工业厂房区域能源的优化调度系统，用于解决现有技术通过优化综合能源系统为工业园区提供电力，综合能源系统大部分属于不可再生能源，未能实现节能减排、绿色环保的理念，且能源利用效率不高、能源浪费现象普遍等的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种工业厂房区域能源的优化调度系统，包括能源分配模块，以及与之相连接的数据采集模块和数据分析模块；

3、数据采集模块：用于采集目标工厂各子区域的光照信息；其中，子区域为目标工厂平均划分的若干个区域；光照信息包括光照时刻和对应的光照强度；

4、数据分析模块：基于光照时刻和光照强度，分析各子区域的日均光照时长和日均光照强度；进而分析各子区域的日均光照能量；基于子区域的日均光照能量，分析子区域是否为目标安置区域；是，则安置太阳能光伏板，并分析可安置的数量；否，则不安置太阳能光伏板；以及，

5、基于太阳高度角，调整太阳能光伏板的安置角度；

6、能源分配模块：获取目标工厂的三维地图信息和运行信息，搭建目标工厂的数字孪生模型；获取目标工厂的三维地图信息和运行信息，搭建目标工厂的数字孪生模型；数字孪生模型输出生产周期内所需电量，标记为目标电量；其中，三维地图信息包括工厂整体布局；运行信息包括环境信息、生产设施的性能参数和目标产量；目标产量为目标工厂设定的生产量；以及，

7、分析生产周期太阳能光伏板产生的预期电量；基于预期电量与目标电量，启动或关闭备用发电设备。

8、需要说明的是，环境信息包括温度、湿度等；生产设施的性能参数包括功率、运行速度、温度和压力等。

9、优选的，所述基于光照时刻和光照强度，分析各子区域的日均光照时长和日均光照强度，包括：

10、从历史数据中提取各子区域的若干光照信息，将每天采集的光照强度与强度阈值比较，统计大于强度阈值的光照时刻，得到每天的光照时长；将光照时长内的光照强度进行统计平均得到单位时间的光照强度，标记为单位光照强度；

11、将若干天的光照时长进行均值处理，得到子区域的日均光照时长；将若干天的单位光照强度进行均值处理，得到子区域的日均光照强度；其中，若干光照信息为若干晴朗天气的光照信息；对子区域依次进行编号，标记为i，i＝0，1，2…，n，n为正整数。

12、优选的，基于日均光照时长和日均光照强度，分析各子区域的日均光照能量，包括：

13、通过公式gni＝α×sci×qdi计算得到子区域i的日均光照能量；其中，sci为子区域i的日均光照时长；qdi为子区域i的日均光照强度；α为修正系数，默认为1。

14、优选的，所述基于子区域的日均光照能量，分析子区域是否为目标安置区域，包括：

15、判断子区域i的日均光照能量是否大于预设能量阈值；是，则子区域i为目标安置区域；否，则子区域i不是目标安置区域。

16、本发明根据采集的光照信息分析日均光照时长和日均光照强度，进而分析得到日均光照能量；基于光照能量，为决策者提供关于光照条件的定量信息，从目标工厂子区域中提取出光照充足的区域，更好的优化太阳能板的布局，提高太阳能光伏板的利用率，以及降低工厂的成本。

17、优选的，基于目标安置区域，分析太阳能光伏板可安置的数量，包括：

18、获取目标安置区域的面积和承载力，太阳能光伏板的面积和重量，分析得到目标安置区域可安置太阳能光伏板的数量。

19、本发明基于目标安置区域的面积和承载力，以及单个太阳能光伏板的面积和重量，来确定目标安置区域所能承载的太阳能光伏板数量，确保安置的太阳能光伏板数量既不会超出安置区域的面积限制，也不会超过其承载力；优化光伏板的布局，实现空间的合理利用，同时确保安置的太阳能光伏板不会对地面或支撑结构造成过大的压力，从而保障整个系统的结构安全。

20、优选的，所述基于太阳高度角，调整太阳能光伏板的倾斜角，包括：

21、通过公式y＝x+γ计算得到太阳能光伏板的倾斜角y；其中，x为太阳高度角，γ为补偿角，即目标工厂屋顶的实际朝向与正南方向的偏差角度。

22、本发明通过调整光伏板的倾斜角以匹配太阳高度角，可以确保光伏板面与太阳光的入射角最小，助于减少太阳光的反射和散射损失，使更多的光能转化为电能，最大化采集太阳能源，使得光伏板能够更有效地吸收太阳能，提高整体发电效率，减少对传统能源的依赖，降低碳排放，从而有助于环保和可持续发展；还可以延长光伏板的使用寿命，减少维护成本。

23、优选的，所述获取目标工厂的三维地图信息和运行信息，搭建目标工厂的数字孪生模型，包括：

24、步骤一：从数据库中提取目标工厂的平面图；通过平面图构建目标厂区的基本架构模型；

25、步骤二：通过cad模型构建生产设施的3d模型；根据生产设施的安置位置，放置在目标厂区的基本架构模型中；其中，生产设施包括发电设备和生产设备；

26、步骤三：从历史数据中获取环境信息、生产设施的性能参数和目标产量对目标工厂的基本架构模型进行仿真验证得到目标工厂的数字孪生模型。

27、本发明通过构建三维的数字孪生模型，模拟工厂的实际运行状况，包括环境信息、生产设施的性能参数等；通过输入不同的数据组合，可以预测不同条件下的生产结果，如目标电量输出，为决策提供科学依据决策者和管理人员可以直观地了解目标工厂的整体布局、设施位置以及生产流程，有助于更好地识别潜在问题和优化空间；在实际操作之前，可以在数字孪生模型中进行虚拟试验，评估不同方案的效果和风险。这有助于减少试验的次数和成本，同时降低因操作失误导致的损失。

28、优选的，所述分析在生产周期太阳能光伏板产生的预期电量，包括：

29、在晴朗天气下，利用同一型号的太阳能光伏板在各目标安置区域进行输出电量的采集，对采集的输出电量进行均值处理，得到晴朗天气下日均输出电量，标记为rd；

30、根据生产周期的天气情况，预期电量yd＝β×rd×l；其中，l为生产周期中晴朗天气的天数；β为修正系数，默认为1。

31、优选的，所述基于预期电量与目标电量，启动或关闭备用发电设备，包括：

32、判断预期电量是否大于目标电量；是，则不启动备用发电设备；否，则启动备用发电设备。

33、优选的，本发明第二方面提出了一种工业厂房区域能源的优化调度系统，包括以下步骤：

34、步骤一：采集目标工厂各子区域的光照信息；

35、步骤二：基于光照时刻和光照强度，分析各子区域的日均光照能量；基于子区域的日均光照能量，分析子区域是否为目标安置区域；

36、步骤三：根据目标安置区域的面积和承载力，太阳能光伏板的面积和重量，分析得到目标安置区域可安置太阳能光伏板的数量；以及，根据太阳高度角分析太阳能光伏板的倾斜角；

37、步骤四：分析生产周期太阳能光伏板产生的预期电量；

38、步骤五：搭建目标工厂的数字孪生模型，基于环境信息、生产设施的性能参数和目标产量，输出目标输出电量；并与预期电量进行比较，决定备用发电机的启动或关闭。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

40、1.本发明从历史数据中获取若干光照信息，分析日均光照时长和日均光照能量，并确定日均光照能量；基于日均光照能量确定目标安置区域；优化太阳资源的利用；通过目标安置区域的面积和承载力，合理的安置太阳能光伏电板的数量；以及，通过太阳的高度角的变化，调整太阳能光伏板的倾斜角，有助于最大化太阳能资源的利用，提高太阳能光伏板的发电效率，实现能源的高效利用；

41、2.本发明基于光照时刻和光照强度，分析各子区域的日均光照能量；基于子区域的日均光照能量，分析子区域是否为目标安置区域；并根据目标安置区域的面积和承载力和太阳能光伏板的面积和重量，分析所需太阳能光伏板数量；以及太阳高度角分析所需倾斜角；通过此太阳能光伏板的布局，分析工厂生产周期内太阳能光伏板所能输出的预期电量，并与目标输出电量进行比较，合理调用备用发电机；通过优化太阳能光伏板的布局和倾斜角的规划，提高了绿色能源利用效率，减少了对传统能源的依赖，有助于降低碳排放和环境污染。