[发明专利]一种面向综合能源系统基于边缘计算的智能终端及其控制方法

权利要求书

1.一种面向综合能源系统基于边缘计算的智能终端控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：智能终端通过数据采集模块采集能源设备出力数据，包括产电设备出力数据、产热设备出力数据、产气设备出力数据以及热电联产设备出力数据；

步骤2：智能终端利用数据处理模块，对采集的数据进行预处理：首先对采集的能源设备出力数据进行协议解析，获得初始能源设备出力值，其次利用热卡填补法对确实的数据进行数据填充，利用基于DataCleaner和Jaccard系数的数据清洗方法对重复数据去重，最后通过归一化方法进行数据标准化、正则化得到规范化后的初始能源设备出力值；

步骤3：智能终端通过多终端协同模块向邻居智能终端发送组网信息，构建协同通信网络，并生成通信拓扑矩阵A；

步骤4：智能终端通过系统优化目标和能源设备成本参数，建立优化模型；

步骤5：智能终端通过本地计算模块，计算规范化后的初始能源设备出力值对应的初始能源增量因子λ_i(0)，并将初始邻居触发能源增量因子设置为0；

步骤6：智能终端通过本地计算模块，计算动态事件触发函数f_i(t)，若f_i(t)＞0，则智能终端将能源增量因子发送至邻居智能终端然后执行步骤7，若f_i(t)＜0则直接执行步骤7；

步骤7：智能终端通过多终端协同模块接收邻居智能终端发送的能源增量因子更新邻居触发能源增量因子，即其中，为动态事件触发时刻，k＝0,1,2…为f_i(t)＞0对应的时刻；

步骤8：智能终端通过本地计算模块执行考虑时延与动态事件触发分组一致性协议，利用邻居触发能源增量因子计算优化的本地能源增量因子λ_i(t)，并计算对应能源设备出力值；

步骤9：判断本地能源增量因子λ_i(t)与邻居触发能源增量因子误差是否超过阈值ξ，若超过则返回步骤6，否则执行步骤10；

步骤10：智能终端利用全双工信息传输模块将优化计算后的能源设备出力值上传至云计算平台，并将对应控制策略发送至能源设备进行出力调整；

步骤11：智能终端通过显示模块实时显示当前协同通信网络通信拓扑、能源设备出力值和能源增量因子值；

步骤3中通信拓扑矩阵为：

根据步骤3的协同通信网络，生成通信拓扑矩阵A＝[a_ij]，描述为：

式中表示综合能源系统中所有能够产电的能源设备通信拓扑矩阵，表示所有能够产热的能源设备通信拓扑矩阵，表示产气能源设备通信拓扑矩阵，表示产电设备通信拓扑矩阵，与表示产电设备与热电联产设备通信拓扑矩阵，与表示热电联产设备通信拓扑矩阵，与表示热电联产设备与产热设备通信拓扑矩阵，表示产热设备通信拓扑矩阵；对应具体元素定义如下：

式中N_i表示第i个智能终端的邻居智能终端集合，a_ij＝1表示第i个智能终端与第j个智能终端之间有通信连接；

步骤4中优化模型包括：

1)能源设备成本模型：

式中F_P、F_H、F_G、F_C分别表示能源设备中产电设备、产热设备、产气设备、热电联产设备的成本；Λ_P、Λ_H、Λ_G、Λ_C分别表示产电设备、产热设备、产气设备、热电联产设备的集合；分别表示第i个产电设备、产热设备、产气设备、热电联产设备的成本函数；分别表示第i个产电设备、产热设备、产气设备在t时刻的出力值，与表示第i个热电联产设备在t时刻的电、热出力值；表示第i个产电设备的成本系数，表示第i个产热设备的成本系数，表示第i个产气设备的成本系数，表示第i个热电联产设备的成本系数；

2)能源设备的供需平衡约束和出力约束：

式中P_D、H_D、G_D表示全双工信息传输模块接收云平台发送的电、热、气负荷预测数据；

式中和分别为第i个产电设备的出力值上下限；和分别为第i个产热设备的出力值上下限；和分别为第i个产气设备的出力值上下限；为第i个热电联产设备可行域线性约束；

3)优化目标：

min F＝F_P+F_H+F_G+F_C

其中F表示综合能源系统运行总成本；

步骤5中初始能源增量因子具体为：

式中分别表示产电设备、产热设备、产气设备初始出力值；

能源设备为热电联产设备时，初始能源增量因子为

式中表示热电联产设备初始出力值；

步骤6中动态事件触发函数为：

端与第j个智能终端之间在t时刻的通信时延；z_i(t)为辅助变量；d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆、d₇为触发系数；

步骤8中执行考虑时延与动态事件触发分组一致性协议包括：

步骤8.1：智能终端利用接收的邻居触发能源增量因子，通过执行考虑时延与事件触发分组一致性协议计算优化的本地能源增量因子，协议具体为：

式中S_i(t)表示第i个能源设备出力估计值；κ为增益系数；X_i(t)表示第i个能源设备出力值，具体为

步骤8.2：根据本地能源增量因子，计算能源设备出力值，具体为：

步骤8.3：判断计算的能源设备出力值是否超出出力约束，若在约束范围内，则计算值作为出力值，若超出则限值作为出力值，进入步骤9。

2.一种基于权利要求1所述的一种面向综合能源系统基于边缘计算的智能终端控制方法的智能终端，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集综合能源系统中电、热、气不同能源设备的实时数据，获取能源设备出力值数据；

数据处理模块，用于对获取的不同协议的数据进行协议解析，对于缺失的数据进行填补，重复的数据进行数据清洗和数据过滤；

存储模块，用于存储各能源设备出力限值、能源设备成本参数、运行约束条件和系统优化目标；

多终端协同模块，用于与邻居智能终端建立数据传输链路，形成协同通信网络，进行数据发送和接收；

本地计算模块，用于根据本地智能终端采集的数据与接收的其他邻居智能终端的数据进行迭代计算，计算全局最优的能源设备出力值与能源增量因子；

全双工信息传输模块，用于接收云平台发送的负荷预测数据，并将计算的最优能源设备出力值上传云平台，同时将对应最优的控制策略下发至能源设备；

显示模块，用于实时显示协同通信网络通信拓扑、能源设备出力值和能源增量因子值。