本發(fā)明涉及能源管理，尤其涉及園區(qū)能源消耗與碳排放自動核算系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的日益重視，園區(qū)的能源消耗與碳排放管理成為了一個關(guān)鍵議題。當前，工業(yè)園區(qū)、商業(yè)園區(qū)以及綜合性園區(qū)等多種類型的園區(qū)廣泛存在，其能源消耗結(jié)構(gòu)復雜且差異顯著。傳統(tǒng)的能源消耗和碳排放監(jiān)測手段往往依賴于手動數(shù)據(jù)采集和靜態(tài)計算方法，無法實時反映園區(qū)內(nèi)各子區(qū)域的動態(tài)能源消耗情況，尤其是在涉及多種能源類型(如電能、水能和燃氣)和跨區(qū)域管理時，現(xiàn)有系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的監(jiān)測標準和核算規(guī)則，難以實現(xiàn)精確和高效的管理。

2、現(xiàn)有技術(shù)在解決復雜用能場景下的碳排放核算和跨區(qū)域園區(qū)的碳排放管理方面存在諸多不足。首先，因不同子區(qū)域的功能屬性和能源使用模式各異，導致在監(jiān)測和核算過程中容易產(chǎn)生較大的誤差，無法準確反映每個子區(qū)域的真實碳排放情況。其次，跨區(qū)域園區(qū)由于各區(qū)域的碳排放標準和管理規(guī)則不統(tǒng)一，導致碳排放數(shù)據(jù)難以整合，最終影響整體的碳排放管理效果。

3、因此，亟需一種能夠綜合考慮園區(qū)內(nèi)部復雜用能場景，并在跨區(qū)域條件下實現(xiàn)統(tǒng)一碳排放核算的系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的數(shù)據(jù)不準確、管理不統(tǒng)一等問題，從而提高能源消耗與碳排放管理的精度和效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于上述目的，本發(fā)明提供了園區(qū)能源消耗與碳排放自動核算系統(tǒng)。

2、園區(qū)能源消耗與碳排放自動核算系統(tǒng)，包括區(qū)域劃分模塊、能源監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、智能配比模塊、動態(tài)碳因子調(diào)整模塊、跨區(qū)域協(xié)同模塊及報告生成模塊，其中：

3、區(qū)域劃分模塊：用于將園區(qū)劃分為多個子區(qū)域，并為每個子區(qū)域指定唯一標識符，基于地理位置、功能屬性及能源使用模式對區(qū)域進行分類，并將分類信息傳遞至能源監(jiān)測模塊和智能配比模塊；

4、能源監(jiān)測模塊：與區(qū)域劃分模塊連接，基于區(qū)域劃分模塊提供的分類信息，實時監(jiān)測各子區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)按區(qū)域標記后傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊；

5、數(shù)據(jù)處理模塊：接收來自能源監(jiān)測模塊的標記數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的清洗和初步處理，生成標準化的數(shù)據(jù)集；

6、智能配比模塊：基于區(qū)域劃分模塊提供的區(qū)域信息和數(shù)據(jù)處理模塊處理的數(shù)據(jù)，生成基準配比模型，用于修正監(jiān)測數(shù)據(jù)中的偏差；

7、動態(tài)碳因子調(diào)整模塊：接收智能配比模塊生成的基準配比模型和數(shù)據(jù)處理模塊提供的處理數(shù)據(jù)，基于各子區(qū)域的實時能源消耗和碳排放標準，動態(tài)調(diào)整各區(qū)域的碳排放因子；

8、跨區(qū)域協(xié)同模塊：接收動態(tài)碳因子調(diào)整模塊提供的碳排放因子數(shù)據(jù)，并對多個子區(qū)域的碳排放數(shù)據(jù)進行整合，確保多個子區(qū)域之間的核算規(guī)則一致；

9、報告生成模塊：基于數(shù)據(jù)處理模塊提供的能源消耗數(shù)據(jù)和跨區(qū)域協(xié)同模塊提供的統(tǒng)一核算規(guī)則，生成各子區(qū)域及跨區(qū)域的能源消耗與碳排放報告。

10、可選的，所述區(qū)域劃分模塊包括區(qū)域識別單元、分類計算單元和標識符分配單元；其中：

11、區(qū)域識別單元：基于園區(qū)的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，識別并劃分園區(qū)的各個物理區(qū)域，利用預先存儲的地理位置數(shù)據(jù)將園區(qū)劃分為多個子區(qū)域，并將這些子區(qū)域的邊界信息傳遞至分類計算單元；

12、分類計算單元：接收區(qū)域識別單元提供的子區(qū)域邊界信息，結(jié)合各子區(qū)域的功能屬性及歷史能源消耗模式，計算每個子區(qū)域的能源使用類型及強度，并根據(jù)計算結(jié)果對每個子區(qū)域進行分類；

13、標識符分配單元：接收分類計算單元的分類結(jié)果，為每個子區(qū)域指定唯一標識符，所述標識符包括表示子區(qū)域地理位置的代碼、功能屬性標記及能源使用模式標記。

14、可選的，所述分類計算單元包括：

15、計算功能屬性權(quán)重：接收區(qū)域識別單元提供的子區(qū)域邊界信息，并獲取與每個子區(qū)域相關(guān)的功能屬性參數(shù)fi，其中功能屬性參數(shù)包括子區(qū)域的用途類型，并計算功能屬性權(quán)重wf，公式為：其中，wf表示功能屬性權(quán)重，n為功能屬性的數(shù)量，ki表示每種功能屬性的權(quán)重系數(shù)，fi表示每種功能屬性的具體數(shù)值；

16、計算歷史能源消耗模式權(quán)重：從數(shù)據(jù)庫中獲取各子區(qū)域的歷史能源消耗數(shù)據(jù)，并計算每種能源的平均消耗量ej，再通過以下公式計算出歷史能源消耗模式權(quán)重we，公式為：其中，we表示歷史能源消耗模式權(quán)重，m為能源種類的數(shù)量，cj表示每種能源的消耗系數(shù)，ej表示每種能源的平均消耗量；

17、計算綜合能源使用強度：將功能屬性權(quán)重wf和歷史能源消耗模式權(quán)重we進行綜合，計算出每個子區(qū)域的綜合能源使用強度s，公式為：s＝α×wf+β×we，其中，s表示綜合能源使用強度，α和β分別為功能屬性權(quán)重wf和歷史能源消耗模式權(quán)重we的調(diào)節(jié)系數(shù)；

18、根據(jù)綜合能源使用強度s的計算結(jié)果，按照預設的分類標準將子區(qū)域分為高能耗區(qū)、中能耗區(qū)、低能耗區(qū)。

19、可選的，所述能源監(jiān)測模塊包括能耗采集單元、數(shù)據(jù)標記單元和數(shù)據(jù)傳輸單元；其中：

20、能耗采集單元：用于基于區(qū)域劃分模塊提供的分類信息，在各子區(qū)域內(nèi)布置能源監(jiān)測設備，實時采集每個子區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)，包括電能、水能和燃氣的消耗量；

21、數(shù)據(jù)標記單元：接收能耗采集單元提供的實時能源消耗數(shù)據(jù)，并根據(jù)區(qū)域劃分模塊提供的子區(qū)域分類信息，為每個子區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)添加唯一的區(qū)域標識符，用于確保每一條能源消耗數(shù)據(jù)都被標記為對應的子區(qū)域數(shù)據(jù)；

22、數(shù)據(jù)傳輸單元：接收經(jīng)過數(shù)據(jù)標記單元標記的能源消耗數(shù)據(jù)，并通過有線或無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)按區(qū)域傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊。

23、可選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)清洗單元、數(shù)據(jù)標準化單元和數(shù)據(jù)存儲單元；其中：

24、數(shù)據(jù)接收單元：用于接收來自能源監(jiān)測模塊的按區(qū)域標記的能源消耗數(shù)據(jù)，包括電能、水能和燃氣的實時消耗數(shù)據(jù)；

25、數(shù)據(jù)清洗單元：用于在接收到數(shù)據(jù)接收單元傳遞的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行完整性和準確性檢查，通過剔除或修正異常值、重復數(shù)據(jù)和缺失數(shù)據(jù)來校正數(shù)據(jù)；

26、數(shù)據(jù)標準化單元：用于接收數(shù)據(jù)清洗單元傳遞的清洗數(shù)據(jù)，對各子區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)進行單位統(tǒng)一和時間序列對齊，并生成標準化的數(shù)據(jù)集；

27、數(shù)據(jù)存儲單元：用于接收數(shù)據(jù)標準化單元生成的標準化數(shù)據(jù)集，并通過結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫將數(shù)據(jù)按子區(qū)域和能源類型分類存儲。

28、可選的，所述智能配比模塊包括區(qū)域分析單元、歷史數(shù)據(jù)分析單元、基準配比模型生成單元和數(shù)據(jù)校正單元；其中：

29、區(qū)域分析單元：用于接收區(qū)域劃分模塊提供的區(qū)域信息，包括每個子區(qū)域的地理位置、功能屬性和能源使用類型，并進行分析確定每個子區(qū)域的能源需求特征和潛在的能源消耗模式；

30、歷史數(shù)據(jù)分析單元：接收數(shù)據(jù)處理模塊處理后的標準化數(shù)據(jù)集，并結(jié)合區(qū)域分析單元提供的區(qū)域信息，對各子區(qū)域的歷史能源消耗數(shù)據(jù)進行分析，計算出各能源類型在不同時期的使用比例pj；

31、基準配比模型生成單元：接收來自歷史數(shù)據(jù)分析單元的歷史能源使用比例pj，結(jié)合區(qū)域分析單元提供的區(qū)域特征信息，生成反映各子區(qū)域能源使用特征的基準配比模型；基準配比模型的表達式為：其中，mk表示第k個子區(qū)域的基準配比模型，pj為歷史能源使用比例，wj為各能源類型的權(quán)重；

32、數(shù)據(jù)校正單元：接收基準配比模型生成單元提供的基準配比模型，將其與實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較，以校正監(jiān)測數(shù)據(jù)中的偏差。

33、可選的，所述區(qū)域分析單元具體包括：

34、區(qū)域特征提?。航邮諈^(qū)域劃分模塊提供的區(qū)域信息，包括子區(qū)域的地理位置、功能屬性、建筑面積及用途類型數(shù)據(jù)，通過分析提取每個子區(qū)域的特征參數(shù)，包括子區(qū)域的功能屬性權(quán)重、建筑密度及用途相關(guān)的能源需求系數(shù)；

35、需求預測單元：基于提取的特征參數(shù)，結(jié)合各子區(qū)域的歷史能源使用數(shù)據(jù)，使用以下公式預測子區(qū)域的能源需求：其中，epred表示子區(qū)域的預測能源需求，ri為第i個子區(qū)域的能源需求相關(guān)系數(shù)，ai為與需求相關(guān)的參數(shù)，n為影響能源需求的因素數(shù)量；

36、消耗模式識別：接收預測能源需求數(shù)據(jù)，并結(jié)合區(qū)域特征提取提供的功能屬性權(quán)重，使用模式識別算法識別出每個子區(qū)域的能源消耗模式；所述模式識別算法先通過對比歷史能源消耗數(shù)據(jù)和預測能源需求數(shù)據(jù)，識別與當前區(qū)域特征最匹配的歷史消耗模式：然后基于歷史模式的匹配結(jié)果和當前區(qū)域的特征，預測未來的能源消耗模式，公式為：其中，emode為預測的能源消耗模式，pj為歷史模式下第j種能源的使用比例，fj為相應的功能屬性影響系數(shù)，m為能源種類數(shù)量。

37、可選的，所述動態(tài)碳因子調(diào)整模塊包括實時數(shù)據(jù)接收單元、碳排放因子計算單元和動態(tài)調(diào)整單元；其中：

38、實時數(shù)據(jù)接收單元：用于接收來自智能配比模塊的基準配比模型和數(shù)據(jù)處理模塊提供的標準化處理數(shù)據(jù)，包括各子區(qū)域的實時能源消耗數(shù)據(jù)，實時數(shù)據(jù)接收單元將接收到的基準配比模型與標準化處理數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，并將關(guān)聯(lián)后的數(shù)據(jù)傳遞至碳排放因子計算單元；

39、碳排放因子計算單元：基于實時數(shù)據(jù)接收單元傳遞的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，按照預設的碳排放標準，對各子區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)進行碳排放計算，具體先根據(jù)各子區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)，計算出每種能源的碳排放量cj；然后將各能源類型的碳排放量整合為每個子區(qū)域的總碳排放量ctotal，公式為：其中，ctotal為某子區(qū)域的總碳排放量，m為子區(qū)域內(nèi)能源種類的總數(shù)，計算得到的總碳排放量將傳遞至動態(tài)調(diào)整單元進行動態(tài)調(diào)整單元；

40、動態(tài)調(diào)整單元：接收碳排放因子計算單元提供的各子區(qū)域的總碳排放量，并結(jié)合智能配比模塊生成的基準配比模型，動態(tài)調(diào)整各區(qū)域的碳排放因子，具體先通過對比每個子區(qū)域的實際碳排放量與基準配比模型下的預期碳排放量，計算差異值dk，公式為：dk＝ctotal-cexpected，其中，dk為第k個子區(qū)域的碳排放差異值，ctotal為實際總碳排放量，cexpected為基準配比模型下的預期碳排放量；并根據(jù)差異值dk的大小，對各子區(qū)域的碳排放因子進行動態(tài)調(diào)整，確保調(diào)整后的碳排放量與基準配比模型一致，設調(diào)整后的碳排放因子為fj′，計算公式為：其中，fj′為調(diào)整后的碳排放因子，fj為原始碳排放因子，dk為差異值，cexpected為預期碳排放量。

41、可選的，所述跨區(qū)域協(xié)同模塊包括數(shù)據(jù)整合單元、規(guī)則一致性檢查單元和區(qū)域間平衡單元；其中：

42、數(shù)據(jù)整合單元：用于接收來自動態(tài)碳因子調(diào)整模塊的各子區(qū)域碳排放因子數(shù)據(jù)，并進行初步匯總，通過將不同子區(qū)域的碳排放因子數(shù)據(jù)按照預定的區(qū)域分組規(guī)則進行歸類和組合，生成跨區(qū)域的碳排放因子數(shù)據(jù)集；

43、規(guī)則一致性檢查單元：接收數(shù)據(jù)整合單元生成的跨區(qū)域碳排放因子數(shù)據(jù)集，并逐一核查各子區(qū)域的碳排放因子是否符合預設的統(tǒng)一核算規(guī)則，確保所有區(qū)域在計算碳排放時使用一致的標準，具體通過以下公式驗證一致性：

44、其中，表示一致性檢查系數(shù)，factual為實際使用的碳排放因子，fstandard為預設的標準碳排放因子，當偏離1的范圍超過預設的容差值時，將會標記對應區(qū)域的因子為不一致；

45、區(qū)域間平衡單元：用于對規(guī)則一致性檢查單元標記為不一致的區(qū)域進行調(diào)整，確保不同子區(qū)域之間的碳排放核算規(guī)則一致，具體通過調(diào)整不一致區(qū)域的碳排放因子，使其符合標準碳排放因子，調(diào)整公式為：其中，fadjusted′為調(diào)整后的碳排放因子，δf為實際因子與標準因子的差異值，fstandard為標準因子；并對調(diào)整后的碳排放因子進行全局平衡，確保各區(qū)域之間的碳排放總量相對一致，并最終形成統(tǒng)一的跨區(qū)域碳排放因子數(shù)據(jù)集。

46、可選的，所述報告生成模塊包括數(shù)據(jù)匯總單元、報告格式化單元和報告輸出單元；其中：

47、數(shù)據(jù)匯總單元：用于接收來自數(shù)據(jù)處理模塊的標準化能源消耗數(shù)據(jù)和跨區(qū)域協(xié)同模塊提供的統(tǒng)一碳排放因子數(shù)據(jù)，按照子區(qū)域和跨區(qū)域的維度進行數(shù)據(jù)的綜合匯總，將各子區(qū)域的能源消耗數(shù)據(jù)與對應的碳排放因子進行關(guān)聯(lián)計算，生成每個子區(qū)域的能源消耗與碳排放數(shù)據(jù)集，并將所有子區(qū)域的數(shù)據(jù)集整合成一個統(tǒng)一的跨區(qū)域能源消耗與碳排放數(shù)據(jù)集；

48、報告格式化單元：接收數(shù)據(jù)匯總單元生成的各子區(qū)域及跨區(qū)域能源消耗與碳排放數(shù)據(jù)集，根據(jù)預設的報告模板對數(shù)據(jù)進行格式化處理，預設的報告模板包括分區(qū)域數(shù)據(jù)整理、跨區(qū)域數(shù)據(jù)整合和格式化處理；

49、所述分區(qū)域數(shù)據(jù)整理用于按照子區(qū)域的順序，將能源消耗數(shù)據(jù)和碳排放數(shù)據(jù)進行排版；

50、跨區(qū)域數(shù)據(jù)整合用于對跨區(qū)域的能源消耗與碳排放數(shù)據(jù)進行整合，生成整體能源消耗與碳排放的總覽圖表；

51、格式化處理用于根據(jù)預設的格式要求，包括pdf或excel，對報告內(nèi)容進行標準化格式處理；

52、報告輸出單元：用于接收報告格式化單元處理后的報告數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶需求將報告以多種格式進行輸出，多種格式包括pdf、excel和網(wǎng)頁格式。

53、本發(fā)明的有益效果：

54、本發(fā)明，通過集成先進的監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，顯著提高了能源管理和碳排放核算的實時性和準確性，通過實現(xiàn)各子區(qū)域能源消耗的實時監(jiān)測以及與碳排放因子的動態(tài)調(diào)整，能夠提供更為精確的能源使用和碳排放數(shù)據(jù)，這種精確的數(shù)據(jù)反饋機制不僅有助于園區(qū)管理者進行即時的能源調(diào)整和優(yōu)化決策，也能顯著降低因數(shù)據(jù)誤差導致的環(huán)境合規(guī)風險。

55、本發(fā)明，通過統(tǒng)一核算規(guī)則，確保了跨區(qū)域內(nèi)的碳排放管理的一致性，有效地解決了傳統(tǒng)方法中由于標準不統(tǒng)一而導致的核算難題，這一特點使得系統(tǒng)特別適用于跨多個行政或功能區(qū)域的大型園區(qū)，為園區(qū)內(nèi)部及其與外部監(jiān)管機構(gòu)的數(shù)據(jù)報告提供了高度一致和標準化的輸出。