(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210699081.3 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 中国电力科 学研究院有限公司 地址 100192 北京市海淀区清河小营东路 15号 申请人 国家电网有限公司 　 国网天津市电力公司 (72)发明人 钟鸣　冯凯　李德智　芋耀贤　 王松岑　陈洪银　张新鹤　栾凤奎　 刘铠诚　覃剑　黄伟　何桂雄　 郭毅　 (74)专利代理 机构 北京安博达知识产权代理有 限公司 1 1271 专利代理师 徐国文(51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06F 16/23(2019.01) G06F 16/2458(2019.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种面向用户侧能源综合利用的数字孪生 系统和方法 (57)摘要 本发明涉及一种面向用户侧能源综合利用 的数字孪生系统和方法， 包括： 用能系统信息感 知单元、 用能系统数据处理单元、 用能设备/系统 孪生体生成单元、 数字孪生功能单元、 用能设备/ 系统与孪生体互动单元。 本发明能全面感知并采 集用户侧能源相关参数信息， 结合历史数据和数 字孪生体模 型， 对用户多时间尺度的用能负荷需 求进行预测， 对用户侧能源生产设备/系统的装 置容量配置、 系统出力提出优化建议， 并反馈至 用能设备/系统对其进行控制， 实现数字孪生体 和用能设备/系统的互动， 为用户提供安全、 可 靠、 绿色的生产生活用能建议， 促进区域太阳能、 地热能、 风能等新能源和可再生能源的稳定有效 利用， 降低碳 排放。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 115238959 A 2022.10.25 CN 115238959 A 1.一种面向用户侧能源综合利用的数字孪生系统， 其特征在于， 包括： 用能设备/系统、 用能系统信息感知单元、 用能系统数据 处理单元、 用能设备/系统孪生体生成单元、 数字孪 生功能单 元和用能设备/系统与孪生体互动单 元。 2.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述用能设备/系统与用能系统信息感知单 元相连接， 为感知单元提供多种物理基础数据； 所述用能系统信息感知单元与用能系统数 据处理单元相连接， 将感知采集的数据进行处理； 所述用能系统数据 处理单元与所述用能 设备/系统孪生体生成单元相连接， 将处理后的数据传输给所述用能设备/系统孪生体生成 单元进行数字孪生模拟映射和数字孪生模型生成； 所述用能设备/系统孪生体生成单元与 所述数字孪生功能单元连接， 利用数字孪生模型进行用能设备/系统的状态评估、 故障预 警、 仿真模拟和运行优化， 实现对状态数据的分析与推演， 对外提供技术支撑； 所述数字孪 生功能单元与用能设备/系统与孪生体互动单元相连接， 实现故障预警、 优化运行策略等应 用功能的控制指 令、 决策建议在数字孪生体与用能设备/系统之间的交互， 进而 形成用能系 统‑数字化用能模型 ‑用能服务的闭环。 3.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述用能设备/系统为电气、 热工、 状态、 环境 的用户侧能源生产设备、 转换设备、 传输设备、 使用终端/系统。 4.如权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述用能系统信 息感知单元包括多种传感器 及采集终端。 5.如权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述用能系统信 息感知单元将感知并采集到 的用能设备/系统的物理状态、 环境信息形成数据信号发送至用能系统数据处 理单元。 6.如权利要求5所述的系统， 其特征在于， 所述传感器及采集终端安装至用户侧能源生 产设备、 转换设备、 传输设备及用能终端/系统上。 7.如权利要求6所述的系统， 其特征在于， 所述感知并采集到的用能系统物理状态、 环 境信息包括用电信息、 热力 信息、 设备/系统状态、 用能环境。 8.如权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述数据信号传输速率满足数字孪生单元多 尺度数据更新需求分为秒级更新、 分钟级更新和小时级别更新。 9.如权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述用能系统数据处理单元， 用于对用能设 备/系统孪生体生成单 元所需应用数据的清洗、 转换、 计算、 存 储与分析。 10.如权利要求9所述的系统， 其特征在于， 所述应用数据源包括所述用能系统信息感 知单元感知并采集到的用能系统物理状态、 环境信息与数字 孪生模型推演数据。 11.一种基于上述权利要求1 ‑10中任一项所述的面向用户侧能源综合利用的数字孪生 系统的面向用户侧能源综合利用的数字 孪生系统平台， 其特 征在于， 包括： 数据层： 其用于监测并获取基础数据信息， 并对所述数据信息进行管理、 存储、 数据的 集成与融合、 清洗、 转换、 计算、 以及数据的分析与挖掘； 服务层： 基于基础数据信息对用户 侧能源综合利用全过程进行模拟仿真， 生成数字孪 生模型； 应用层： 基于数字孪生模型， 实现评估用能设备/系统的运行状态、 进行故障预警、 预测 维护、 并给 出用能设备/系统的运营 策略建议； 表现层： 其用于实现运行控制、 调度优化、 辅助 决策等信息的交互， 以及实现模型的可 视化展示功能。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115238959 A 212.如权利要求11所述的平台， 其特征在于， 所述数字孪生平台和用能设备/系统实现 双向数据交流； 优选地， 通过表现层和业 务终端之间形成基于图形用户界面的用户交 互； 优选地， 通过用能设备/系统与孪生体互动单元来和业务终端进行关键运行参数、 各设 备出力等控制命令的决策互动； 优选地， 所述应用 层还包括资产管理降本增效模块和能源管理能源交易模块， 实现用 能设备/系统的资产管理和能量管理， 促进降本增效， 支撑参与碳市场和能源交易； 优选地， 所述表现层包括交互界面模块、 应用软件、 信息反馈模块、 现实展示模块和虚 拟展示模块， 采用服 务终端、 用户界面 等形式实现信息的交 互， 以及可视化展示功能。 优选地， 所述业务终端用于向数字孪生平台发送向数字孪生分析指令， 所述数字孪生 平台在接收到所述指 令后将数字孪生相关信息以图形用户界面的方式呈现在业务 终端， 从 而形成和用户之间的交 互； 优选地， 所述数据层模块包括数据采集模块、 数据监测模块、 数据管理模块、 数据存储 模块、 数据集成与融合模块和数据分析与挖掘模块； 优选地， 所述数据监测模块基于数字孪生需求驱动数据采集单元进行数据采集； 基于 采集到的信息来监测并获取用能设备/系统中电气、 热工、 状态、 环境等用户侧能源生产设 备、 转换设备、 传输设备、 使用终端/系统所产生的基础数据信息； 优选地， 所述数据存 储单元用于存 储经过处理的应用数据。 13.一种基于上述权利要求1 ‑10中任一项所述面向用户侧能源综合利用的数字孪生系 统的面向用户侧能源综合利用的数字 孪生方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 数据感知和采集； 步骤S2： 生成用能设备/系统数字 孪生模型； 步骤S3： 用能设备/系统与数字 孪生体的双向数据交流； 步骤S4： 进行 数据计算分析； 步骤S5： 信息反馈 至业务终端以进行决策控制。 14.如权利要求13所述的方法， 其特征在于， 所述生产的对象包含供能设备模型、 运行 设备模型、 管网系统模型、 生产环境模型、 用户行为模型； 优选地， 所述供能设备模型包括电、 气、 热、 冷等用户侧能源生产设备模型； 优选地， 所述 运行设备模型包 含电、 热、 冷、 气等能源转换设备模型； 优选地， 所述管网系统模型包括用户侧电网、 热网及能源路由器等能源传输设备模型； 优选地， 所述用户行为模型包括用户行为、 控制行为 等能源终端 使用模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115238959 A 3