CN105737342B - 一种办公楼宇内节能控制的方法 - Google Patents

一种办公楼宇内节能控制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种办公楼宇内节能控制的方法，属于能耗控制技术领域；方法包括：步骤S1，预先获取当天的关联于空调的第一环境参数，以及关联于电热水器的第二环境参数；步骤S2，分别将第一环境参数和第二环境参数上报至一需求侧管理系统；步骤S3，需求侧管理系统根据第一环境参数处理得到对空调的第一开关控制指令并下发，以及根据第二环境参数处理得到对电热水器的第二开关控制指令并下发；步骤S4，采用一需求侧调度终端分别根据下发的第一开关控制指令以及第二开关控制指令对空调和电热水器进行开关控制。上述技术方案的有益效果是：能够按照不同的配置方案灵活控制办公楼宇内的能耗，降低办公成本的同时保证使用者的使用体验。

Description

一种办公楼宇内节能控制的方法
技术领域
本发明涉及能耗控制技术领域，尤其涉及一种办公楼宇内节能控制的方法。
背景技术
传统的办公楼宇供电系统中的供电过程通常是：电厂发电至电力供应方，电力供应方再发电至需求侧的办公楼宇，需求侧再用电。上述过程中并没有涉及到供电过程中的优化调度，因此会造成用电高峰时段电力不足以及用电低谷时段电力资源利用率过低等问题，在办公楼宇这类适用商业电价标准的用电场所，没有优化调度的用电过程会造成大量电力资源的浪费，大幅提升了企业用电成本。
发明内容
根据现有技术中存在的上述问题，现提供一种办公楼宇内节能控制的方法的技术方案，旨在按照不同的配置方案灵活控制办公楼宇内的能耗，降低办公成本的同时保证使用者的使用体验。
上述技术方案具体包括：
一种办公楼宇内节能控制的方法，适用于对所述办公楼宇内的空调和电热水器进行控制；其中，包括：
步骤S1，预先获取当天的关联于所述空调的第一环境参数，以及关联于所述电热水器的第二环境参数；
步骤S2，分别将所述第一环境参数和所述第二环境参数上报至一需求侧管理系统；
步骤S3，所述需求侧管理系统根据所述第一环境参数处理得到对所述空调的第一开关控制指令并下发，以及根据所述第二环境参数处理得到对所述电热水器的第二开关控制指令并下发；
步骤S4，采用一需求侧调度终端分别根据下发的所述第一开关控制指令以及所述第二开关控制指令对所述空调和所述电热水器进行开关控制。
优选的，该方法，其中，所述步骤S1中，所述第一环境参数包括：所述空调所在环境的室外温度，以及所述空调所在环境的室内气体温度；
所述第二环境参数包括：注入所述电热水器中的凉水的水温，以及所述电热水器当前的水温。
优选的，该方法，其中，所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述空调进行节能控制，所述预先设定的模式包括只考虑空调能耗的能耗型优化模式；
所述步骤S3中，在所述能耗型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第一环境参数处理得到对所述空调的所述第一开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31a，获取所述第一环境参数、所述空调的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述空调进行所述开关控制；
步骤S32a，处理得到在所述办公时间开始之前，所述空调需要提前被开启的时刻；
步骤S33a，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述空调的预设的室内温度上限和室内温度下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
a用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若a＝0，则表示所述空调被关闭，若a＝1，则表示所述空调被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述空调，以对所述空调进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数
步骤S34a，依次计算得到每组所述开关组合量的能耗值，并筛选得到所述能耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述空调进行开关控制的所述开关组合量。
优选的，该方法，其中，所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述空调进行节能控制，所述预先设定的模式包括考虑分时电价的经济型优化模式；
所述步骤S3中，在所述经济型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第一环境参数处理得到对所述空调的所述第一开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31b，获取所述第一环境参数、所述空调的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述空调进行所述开关控制；
步骤S32b，处理得到在所述办公时间开始之前，所述空调需要提前被开启的时刻；
步骤S33b，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述空调的预设的室内温度上限和室内温度下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
a用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若a＝0，则表示所述空调被关闭，若a＝1，则表示所述空调被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述空调，以对所述空调进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数；
步骤S33b，依次计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值，并筛选得到所述电价消耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述空调进行开关控制的所述开关组合量。
优选的，该方法，其中，所述第一环境参数包括：所述空调所在环境的室外温度，以及所述空调所在环境的室内气体温度；
所述固有参数包括：所述空调的制冷系数、所述空调的散热系数、所述空调的能效比、所述空调的导热系数以及所述空调的额定制冷消耗功率。
优选的，该方法，其中，每个所述调节时段的时长为5分钟。
优选的，该方法，其中，依照下述公式处理在所述办公时间开始之前，所述空调需要提前被开启的时刻：
其中，
表示t+1时刻，所述空调所在环境的室内温度；
表示t+1时刻，所述空调所在环境的室外温度；
表示t时刻，所述空调所在环境的室内温度；
ε表示所述空调的制冷系数，ε＝e-τ，τ表示所述制冷系数内的参数；
ε’表示所述空调的散热系数，ε’＝e-τ’，τ’表示所述散热系数内的参数；
η表示所述空调的能效比；
A表示所述空调的导热系数；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
SAC表示所述空调的开关状态，SAC＝0表示所述空调处于关闭状态，SAC＝1表示所述空调处于开启状态。
优选的，该方法，其中，依照下述方法调整每组所述开关组合量：
步骤A1，在一组所述开关组合量中，判断预设的一个所述开关量的取值是否为0：
若否，则转向步骤A4；
步骤A2，将预设的一个所述开关量对应的室内温度作为所述t时刻的所述室内温度，以计算得到所述t+1时刻的所述室内温度；
步骤A3，判断所述室内温度是否高于一预设的最高阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为1，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
步骤A4，将预设的一个所述开关量对应的室内温度作为所述t时刻的所述室内温度，以计算得到所述t+1时刻的所述室内温度；
步骤A5，判断所述室内温度是否低于一预设的最低阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为0，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
针对一组所述开关组合量中的每个所述开关量均执行所述步骤A1至所述步骤A5，以完成对一组所述开关组合量的调整。
优选的，该方法，其中，所述步骤S33a中，依照下述公式计算得到每组所述开关组合量的所述能耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数。
优选的，该方法，其中，所述步骤S33b具体包括：
步骤S331b，根据每组所述开关组合量表示的所述空调需要提前被开启的时刻，以及所述办公时间的开始时刻，分别计算得到每组所述开关组合量中所述空调被提前开启的时间内的分时电价数据；
步骤S332b，根据所述分时电价数据，并且采用下述公式分别计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数；
λi表示在i时刻的所述分时电价数据；
σ表示在一天内，所述空调的开启次数；
ω表示所述空调开启一次的损耗。
优选的，该方法，其中，所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述电热水器进行节能控制，所述预先设定的模式包括只考虑所述电热水器能耗的能耗型优化模式；
所述步骤S3中，在所述能耗型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第二环境参数处理得到对所述电热水器的所述第二开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31c，获取所述第二环境参数、所述电热水器的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述空调进行所述开关控制；
步骤S32c，处理在所述办公时间开始之前，所述电热水器需要提前被开启的时刻；
步骤S33c，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述电热水器的预设的水温上限和水温下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
c用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若c＝0，则表示所述电热水器被关闭，若c＝1，则表示所述电热水器被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述电热水器，以对所述电热水器进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数；
步骤S34c，依次计算得到每组所述开关组合量的能耗值，并筛选得到所述能耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述电热水器进行开关控制的所述开关组合量。
优选的，该方法，其中，所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述电热水器进行节能控制，所述预先设定的模式包括考虑分时电价的经济型优化模式；
所述步骤S3中，在所述经济型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第二环境参数处理得到对所述电热水器的所述第二开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31d，获取所述第二环境参数、所述电热水器的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述电热水器进行所述开关控制；
步骤S32d，处理在所述办公时间开始之前，所述电热水器需要提前被开启的时刻；
步骤S33d，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述电热水器的预设的水温上限和水温下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
c用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若c＝0，则表示所述电热水器被关闭，若c＝1，则表示所述电热水器被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述电热水器，以对所述电热水器进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数；
步骤S34d，依次计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值，并筛选得到所述电价消耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述电热水器进行开关控制的所述开关组合量。
优选的，该方法，其中，所述第二环境参数包括：注入所述电热水器中的凉水的水温，以及所述电热水器当前的水温；
所述固有参数包括：所述电热水器的总容积，所述电热水器的等值热电阻，所述电热水器的热容，以及所述电热水器的额定功率。
优选的，该方法，其中，每个所述调节时段的时长为15分钟。
优选的，该方法，其中，依照下述公式处理在所述办公时间开始之前，所述电热水器需要提前被开启的时刻：
其中，
Tn+1表示tn+1时刻，所述电热水器内的水温；
Tn表示tn时刻，所述电热水器内的水温；
Ten表示tn时刻，注入所述电热水器中的凉水的水温；
Q表示所述电热水器的额定功率；
R表示所述电热水器的等值热电阻；
C表示所述电热水器的热容。
优选的，该方法，其中，依照下述方法调整每组所述开关组合量：
步骤B1，在一组所述开关组合量中，判断预设的一个所述开关量的取值是否为0：
若否，则转向步骤B4；
步骤B2，将预设的一个所述开关量对应的水温作为所述tn时刻的所述水温，以计算得到所述tn+1时刻的所述水温；
步骤B3，判断所述水温是否低于一预设的最低阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为1，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
步骤B4，将预设的一个所述开关量对应的水温作为所述tn时刻的所述水温，以计算得到所述tn+1时刻的所述水温；
步骤B5，判断所述水温是否高于一预设的最高阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为0，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
针对一组所述开关组合量中的每个所述开关量均执行所述步骤B1至所述步骤B5，以完成对一组所述开关组合量的调整。
优选的，该方法，其中，所述步骤S34c中，依照下述公式计算得到每组所述开关组合量的所述能耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数。
优选的，该方法，其中，所述步骤S33d具体包括：
步骤S331d，根据每组所述开关量表示的所述电热水器需要提前被开启的时刻，以及所述办公时间的开始时刻，分别计算得到每组所述开关组合量中所述电热水器被提前开启的时间内的分时电价数据；
步骤S332d，根据所述分时电价数据，并且采用下述公式分别计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数；
λi表示在i时刻的所述分时电价数据；
σ表示在一天内，所述空调的开启次数；
ω表示所述空调开启一次的损耗。
优选的，该方法，其中，所述需求侧管理系统根据外部的输入分别形成并下发所述第一开关控制指令和/或所述第二开关控制指令；
所述需求侧调度终端根据所述第一开关控制指令和/或所述第二开关控制指令，分别对所述电热水器和/或所述空调进行所述开关控制。
上述技术方案的有益效果是：提供一种办公楼宇内节能控制的方法，能够按照不同的配置方案灵活控制办公楼宇内的能耗，降低办公成本的同时保证使用者的使用体验。
附图说明
图1是本发明的较佳的实施例中，一种办公楼宇内节能控制的方法的总体流程示意图；
图2-3是本发明的较佳的实施例中，分别在能耗型优化模式和经济型优化模式下，对空调进行控制的流程示意图；
图4是本发明的较佳的实施例中，在控制空调的过程中，对每组开关组合量进行调整的流程示意图；
图5是本发明的较佳的实施例中，在经济型优化模式下，对空调的每组开关组合量进行电价消耗值的计算的流程示意图；
图6-7是本发明的较佳的实施例中，分别在能耗型优化模式和经济型优化模式下，对电热水器进行控制的流程示意图；
图8是本发明的较佳的实施例中，在控制电热水器的过程中，对每组开关组合量进行调整的流程示意图；
图9是本发明的较佳的实施例中，在经济型优化模式下，对电热水器的每组开关组合量进行电价消耗值的计算的流程示意图；
图10是本发明的较佳的实施例中，在能耗型优化模式下，电热水器内热水温度的变化曲线示意图；
图11是本发明的一个较佳的实施例中，在能耗型优化模式下，电热水器的最优选的开关组合量的示意图；
图12是本发明的较佳的实施例中，在能耗型优化模式下，空调的室内温度的变化曲线示意图；
图13是本发明的一个较佳的实施例中，在能耗型优化模式下，空调的最优选的开关组合量的示意图；
图14是本发明的较佳的实施例中，在经济型优化模式下，电热水器内热水温度的变化曲线示意图；
图15是本发明的一个较佳的实施例中，在经济型优化模式下，电热水器的最优选的开关组合量的示意图；
图16是本发明的较佳的实施例中，在经济型优化模式下，空调的室内温度的变化曲线示意图；
图17是本发明的较佳的实施例中，在经济型优化模式下，空调的最优选的开关组合量的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种办公楼宇内节能控制的方法，旨在解决现在的办公楼宇内电力消耗的优化调度不够导致企业电费成本上涨的问题。
本发明的较佳的实施例中，上述方法适用于对办公楼宇内的空调和电热水器进行开关控制。本发明的其他实施例中，上述方法同样适用于对办公楼宇内的其他电器例如电暖片等进行开关控制。
下文中分别以对空调和电热水器进行开关控制为例对本发明的技术方案进行详细介绍，并且在下文的介绍中，以对单一的空调或者电热水器进行开关控制为例，对办公楼宇内的所有空调以及电热水器进行开关控制的方法可以参照下文中介绍的节能控制的方式展开。
则本发明的较佳的实施例中，如图1所示，上述方法具体包括：
步骤S1，预先获取当天的关联于空调的第一环境参数，以及关联于电热水器的第二环境参数；
步骤S2，分别将第一环境参数和第二环境参数上报至一需求侧管理系统；
步骤S3，需求侧管理系统根据第一环境参数处理得到对空调的第一开关控制指令并下发，以及根据第二环境参数处理得到对电热水器的第二开关控制指令并下发；
步骤S4，采用一需求侧调度终端分别根据下发的第一开关控制指令以及第二开关控制指令对空调和电热水器进行开关控制。
在一个具体的实施例中，上述步骤S1-S4是在一天内对办公楼宇内的空调和电热水器进行开关控制的过程。其中，步骤S1中：
上述第一环境参数可以包括：空调所在环境的室外温度，以及空调所在环境的室内气体温度。
上述第二环境参数可以包括：注入电热水器中的凉水的水温，以及电热水器当前的水温。
本发明的较佳的实施例中，可以事先将关联于办公时间的室外温度进行预测，该预测值可以由天气情况结合存贮的最近一个月内室外温度预测得到。
本发明的较佳的实施例中，上述第二环境参数中，注入电热水器中的凉水的水温可以参照存贮的最近一周内水箱内注入凉水的温度预测得到。
对于上述两个环境参数的其他的具体介绍，在下文中会详述。
则该实施例中，采用温度传感器分别采集得到上述第一环境参数和第二环境参数，并且将采集到的上述第一环境参数和第二环境参数发送至一需求侧调度终端。该需求侧调度终端通过网络将上述第一环境参数和第二环境参数分别上报至一需求侧管理系统中，以供该需求侧管理系统进行开关控制指令的处理。
该实施例中，上述步骤S3中，上述需求侧管理系统可以根据上述第一环境参数计算得到关联于空调的第一开关控制指令并下发，以及根据上述第二环境参数计算得到关联于电热水器的第二开关控制指令并下发。具体地，上述需求侧管理系统可以根据上述第一环境参数确定在何时需要开启空调，以及在何时需要关闭空调，同样地，上述需求侧管理系统也可以根据上述第二环境参数确定在何时需要开启电热水器，以及在何时需要关闭电热水器。具体的计算处理过程在下文中会详述。
在该实施例中，上述需求侧管理系统通过网络下发第一开关控制指令以及第二开关控制指令至上述需求侧调度终端，随后需求侧调度终端根据开关控制指令，分别对办公楼宇内的空调和电热水器进行开关控制，以达到节能控制的目的。
本发明的较佳的实施例中，需求侧管理系统根据预先设定的模式对空调进行节能控制，预先设定的模式包括只考虑空调能耗的能耗型优化模式；具体地，本发明的较佳的实施例中，所谓只能耗型优化模式，适用于平均电价的地区，即不存在分时电价。在这类地区只需要根据降低能耗的原则来对办公楼宇内的电力使用进行控制即可。
则上述步骤S3中，在能耗型优化模式下，需求侧管理系统根据第一环境参数处理得到对空调的第一开关控制指令并下发的步骤具体如图2所示，包括：
步骤S31a，获取第一环境参数、空调的固有参数以及需要调节的办公时间；
本发明的较佳的实施例中，预先将办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个调节时段开始时对空调进行开关控制。例如，办公时间从上述8点至下午4点，总共8个小时，而根据人体对空调温度的敏感程度，设置调度时段的时长为5分钟，则在整个办公时间内总共需要设置96个调节时段，即总共可以对空调进行96次开关控制。
本发明的较佳的实施例中，所谓空调的固有参数，可以包括：空调的制冷系数、空调的散热系数、空调的能效比、空调的导热系数以及空调的额定制冷消耗功率。
步骤S32a，处理得到在办公时间开始之前，空调需要提前被开启的时刻；
本发明的较佳的实施例中，为了保证使用者的使用体验，通常需要在办公时间开始之前预先开启空调，以对空调进行预热。则上述步骤S32a中，首先需要通过下述公式计算得到上述空调需要提前被开启的时刻：
其中，
表示t+1时刻，空调所在环境的室内温度；
表示t+1时刻，空调所在环境的室外温度；
表示t时刻，空调所在环境的室内温度；
ε表示空调的制冷系数，ε＝e-τ，τ表示制冷系数内的参数，该参数的参考值可以为-0.009；
ε’表示空调的散热系数，ε’＝e-τ’，τ’表示散热系数内的参数，该参数的参考值可以为-0.19；
η表示空调的能效比；
A表示空调的导热系数，单位为1/KW·℃；
Pairc-i表示在i时刻，空调的额定制冷消耗功率，单位为kW；
SAC表示空调的开关状态，SAC＝0表示空调处于关闭状态，SAC＝1表示空调处于开启状态。
本发明技术方案中，有关于温度的单位均为℃，下文中不再赘述。
具体地，本发明的较佳的实施例中，在上班前，空调是被关闭的，其中的室内温度是可以预先得到的。因此上述公式(1)中，预设一个上班后需要室内温度达到的一个标准温度，并将该标准温度作为此时空调已经被开启，从而一步步倒推，直至等于之前预先得到的空调被关闭时的室内温度为止，此时这段时间就是空调被提前开启的时间，从而得到空调需要被提前开启的时刻。
本发明的较佳的实施例中，同样采用调节时段来表示空调被提前开启的时间。例如调节时段的时长为5分钟，空调于办公时间提前30分钟被开启，则提前时间可以为6个调节时段。步骤S33a，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于空调的预设的室内温度上限和室内温度下限调整每组开关组合量；
本发明的较佳的实施例中，上述开关组合量被表示为：
其中，
a用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若a＝0，则表示空调被关闭，若a＝1，则表示空调被开启，上述开关组合量中，同一行的所有开关量组合起来形成一组开关组合量；
下标k表示于办公时间开始之前的k个调节时段前开启空调，以对空调进行预热；下标b表示办公时间中包括的调节时段的个数；
下标n表示上述预设组数；
则在上述矩阵表达式中，空调的全部工作时间为提前开启的时间加上整个办公时间，也就是(k+b)个调节时段。
本发明的较佳的实施例中，上述步骤S33a中的预设组数可以根据实际情况进行选择，例如将预设组数n设定为15000组，即随机产生15000组开关组合量，并进行后续计算。
步骤S34a，依次计算得到每组开关组合量的能耗值，并筛选得到能耗值最小的一组开关组合量并输出，以作为需求侧调度终端对空调进行开关控制的开关组合量。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，上述步骤S33a中，对每组开关组合量进行调整的步骤具体如图4所示，包括：
步骤A1，在一组开关组合量中，判断预设的一个开关量的取值是否为0：
若否，则转向步骤A4；
本发明的较佳的实施例中，在一组开关组合量中，依次为在相应的调节时段对空调进行调节的开关量。则上述步骤A1中，判断一组选定的开关组合量(例如从上到下每次选定一组开关组合量)其中某个预定的开关量(例如从前到后每次选定一个开关量)的取值是否为0：若是，则继续执行下述步骤A2，若否，则转向执行下述步骤A4。
步骤A2，将预设的一个开关量对应的室内温度作为t时刻的室内温度，以计算得到t+1时刻的室内温度；
本发明的较佳的实施例中，将预设的开关量的取值以及当前的室内温度等数值代入上述公式(1)中，以计算得到t+1时刻的室内温度。
本发明的较佳的实施例中，上述开关量的取值为0，则等同为上述公式(1)中的SAC＝0；同理，上述开关量的取值为1，则等同为上述公式(1)中的SAC＝1。
步骤A3，判断室内温度是否高于一预设的最高阈值：
若是，则将预设的一个开关量的取值设置为1，随后转向下一个开关量，并返回步骤A1；
若否，则转向下一个开关量，并返回步骤A1；
本发明的较佳的实施例中，在当前空调被关闭的情况下(预设的该开关量的取值为0)，判断当前的室内温度是否高于一预设的最高阈值：
若是，则表示当前室内温度过高，此时需要重新开启空调，即将该预设的一个开关量的取值设置为1。
若否，则表示当前的室内温度尚没有高至令使用者不适，此时可以维持空调被关闭的状态，即不对该预设的一个开关量的取值进行更改。步骤A4，将预设的一个开关量对应的室内温度作为t时刻的室内温度，以计算得到t+1时刻的室内温度；
步骤A5，判断室内温度是否低于一预设的最低阈值：
若是，则将预设的一个开关量的取值设置为0，随后转向下一个开关量，并返回步骤A1；
若否，则转向下一个开关量，并返回步骤A1；
本发明的较佳的实施例中，与上述步骤A4类似的，在上述步骤A5中，当空调处于开启状态(该预设的一个开关量的取值为1)时，判断室内温度是否低于上述预设的最低阈值：
若是，则表示当前室内温度过低，可以将空调关闭，即将该预设的一个开关量的取值设置为0；
若否，则表示当前室内温度适宜，此时可以维持空调开启的状态，即不对该预设的一个开关量做出更改。
本发明的较佳的实施例中，针对一组开关组合量中的每个开关量均执行步骤A1至步骤A5，以完成对一组开关组合量的调整。
本发明的较佳的实施例中，上述步骤A1-A5是对于空调的制冷功能的开关量的调整。对于空调的制热功能的开关量的调整可以比对上述步骤A1-A5进行。
进一步地，本发明的较佳的实施例中，对每组开关组合量均执行上述步骤的调整，以完成对预设组数的开关组合量的调整。
本发明的较佳的实施例中，上述对开关组合量的调整在随机生成开关组合量之后立即进行，即在实际对办公楼宇内的空调进行开关控制之前进行。因此，上述不同时刻内的室内温度也是需求侧管理系统根据上述公式(1)预测得到的。换言之，上述需求侧管理系统接收到上述第一环境参数之后，随机生成预设组数的开关组合量，并对每组开关组合量进行预先的调整，从而形成经过调整的预设组数的开关组合量。
本发明的较佳的实施例中，上述步骤S34a中，可以依照下述公式计算得到每组开关组合量的能耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，办公楼宇中对电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，办公楼宇中对空调进行开关控制的次数。
具体地，本发明的较佳的实施例中，在开关组合量中，当预设的一个开关量的取值为1，且同一组开关组合量中的下一个开关量的取值为0时，认为对空调进行了一次开关控制。同样地，当预设的一个开关量的取值为0，且同一组开关组合量中的下一个开关量的取值为1时，也认为对空调进行了一次开关控制。
本发明的较佳的实施例中，在对空调进行开关控制计算的同时，对电热水器也可以进行开关控制计算，因此在上述公式(2)中，可以默认上述电热水器的开关控制次数是已知的。
本发明的较佳的实施例中，上述Pairc-i表示在i时刻的空调额定消耗功率，实际上就是空调的额定功率，其为已知的值。同样地，上述Pcalor-i也为已知的值。
本发明的较佳的实施例中，可以通过上述公式(2)的计算，得到每组开关组合量对应的能耗值，随后从中找到能耗值最小的开关组合量，并将该组开关组合量作为最终的开关控制指令并输出。
本发明的较佳的实施例中，上述需求侧调度终端最终根据上述能耗值最小的开关组合量对空调进行开关控制。
本发明的较佳的实施例中，需求侧管理系统根据预先设定的模式对空调进行节能控制，对应于上述能耗型优化模式，该预先设定的模式中同样可以包括考虑分时电价的经济型优化模式。所谓分时电价，是某些地区正在应用的电价收费标准，该电价收费标准的核心是按照不同的用电时段收取不同定价的电价。例如在用电高峰期按照比一般电价稍贵的标准收费，在用电低谷期按照比一般电价稍便宜的标准收费，在平时按照一般电价收费。
则本发明的较佳的实施例中，上述步骤S3中，在经济型优化模式下，需求侧管理系统根据第一环境参数处理得到对空调的第一开关控制指令并下发的步骤具体如图3所示，包括：
步骤S31b，获取第一环境参数、空调的固有参数以及需要调节的办公时间；
类似于上文中所述的步骤S31a，在步骤S31b中，预先将办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个调节时段开始时对空调进行开关控制。本发明的较佳的实施例中，同样将该调节时段的时长设定为5分钟。
步骤S32b，处理得到在办公时间开始之前，空调需要提前被开启的时刻；
步骤S33b，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于空调的预设的室内温度上限和室内温度下限调整每组开关组合量；
每组开关组合量分别被表示为：
其中，
a用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若a＝0，则表示空调被关闭，若a＝1，则表示空调被开启，同一行开关量用于表示一组开关组合量；
下标k表示于办公时间开始之前的k个调节时段前开启空调，以对空调进行预热；
下标b表示办公时间中包括的调节时段的个数；
下标n表示上述预设组数
上述步骤与上文中所述的步骤S32a-S33a相同，在此不再赘述。
步骤S34b，依次计算得到每组开关组合量的电价消耗值，并筛选得到电价消耗值最小的一组开关组合量并输出，以作为需求侧调度终端对空调进行开关控制的开关组合量。
具体地，本发明的较佳的实施例中，如图5所示，上述步骤S34b具体包括：
步骤S341b，根据每组开关组合量表示的空调需要提前被开启的时刻，以及办公时间的开始时刻，分别计算得到每组开关组合量中空调被提前开启的时间内的分时电价数据；
本发明的较佳的实施例中，根据办公时间以及空调提前开启的时间来计算每组开关组合量中对应的空调的整个工作时段的分时电价数据。例如，在某个地区实行的分时电价收费标准，在用电高峰收取C1元/度，在平时收取C2元/度，在用电低谷收取C3元/度。则应当首先根据空调被提前开启的时间，判断其所处的用电时段，并且进而计算其分时电价数据。
具体地，本发明的一个较佳的实施例中，以8点30作为标准的办公时间的开始时刻，则可以根据实际的办公时间的开始时刻的偏差量，以及提前被开启的时间，依照分时电价的收费标准，计算得到上班之前需要开启空调的电费。例如：
以x表示上述偏差量，比8点30提早则以正数表示，比8点30推迟则以负数表示，该偏差量同样采用调节时段的个数表示，例如实际的办公时间从8点开始，一个调节时段的时长为5分钟，则该偏差量x＝6；
以pk表示上述提前开启空调的时间，同样以调节时段的个数表示，例如于办公时间提前半小时开启空调，则上述pk＝6，即于办公时间开始之前的6个调节时段开启空调。
则通过x+pk的值就可以判断在该空调实际被提前开启的时间内(空调被开启直到办公时间开始为止的时段内)，对应于空调的分时电价数据，也即这段时间内空调所消耗的电费。
例如：根据某地区的分时电价的收费标准(同样以C1、C2和C3来表示收费标准)：峰时(8:00-10:59，13:00-16:59,18:00-21:00)，平时(6:00-7:59，11:00-12:59,17:00-17:59，21:00-21:59)，谷时(22:00-5:59)，1)若x+pk≤4，则在这段时间内的分时电价数据为pk*C1/12；2)若4＜x+pk≤28，则这段时间内的分时电价数据为(x+pk-4)*C2/12+(4-x)*C1/12；3)若x+pk＞28，则这段时间内的分时电价数据为(4-x)*C1/12+(pk-28+x)*C3/12+24*C2/12。
步骤S342b，根据分时电价数据，并且采用下述公式分别计算得到每组开关组合量的电价消耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，办公楼宇中对电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，办公楼宇中对空调进行开关控制的次数；
λi表示在i时刻的分时电价数据；
σ表示在一天内，空调的开启次数；
ω表示空调开启一次的损耗。
则本发明的较佳的实施例中，针对每组开关组合量的真实的电价消耗值是指通过上述公式(3)计算得到的值再加上上述分时电价数据后得到的值。
本发明的较佳的实施例中，类似于上文中所述，在对空调进行开关控制的同时可以对电热水器进行开关控制，因此在上述公式(3)中，电热水器的开关控制次数可以作为一个已知量。
本发明的较佳的实施例中，由于频繁开启空调会影响空调的使用寿命，因此在上述公式(3)中，同时考虑空调的开关损耗。则上述空调的开启次数是指预设的一列开关量的取值为0的情况下，下一列开关量的取值变更为1，则计为一次开启，这与空调的开关控制次数并非同一个概念。
本发明的较佳的实施例中，通过上述过程计算得到每组开关组合量的电价消耗值，随后比较得到其中电价消耗值最低的一组开关组合量并输出，以作为上述第一开关控制指令对应的开关组合量。
综上所述，本发明技术方案中，对空调的开关控制区分为能耗型优化模式和经济型优化模式。1)能耗型优化模式适用于平均电价的地区，该能耗型优化模式下，根据上述第一环境参数确定空调提前启动的时间，随后随机生成预设组数的开关组合量并依照设定的室内温度的最低阈值和最高阈值对其进行调整，最后分别计算得到每组开关组合量的能耗值，以将能耗值最低的一组开关组合量作为关联于第一开关控制指令的开关组合量输出，需求侧调度终端就依照这组被输出的开关组合量对空调进行开关控制。2)经济型优化模式适用于分时电价的地区，该经济型优化模式下，同样根据第一环境参数确定空调提前启动的时间，生成预设组数的开关组合量并进行调整，最后分别计算得到每组开关组合量的电价消耗值，以将电价消耗值最低的一组开关组合量作为关联于第一开关控制指令的开关组合量输出。
本发明的较佳的实施例中，对空调进行开关控制时，考虑到空调的强风模式虽然耗电量稍高，但是对使用者的使用体验较佳，且制冷效率高，因此在开启空调时，一般采用强风模式运行空调。
本发明的较佳的实施例中，由于办公楼宇内存在多个待进行开关控制的空调，而在实际应用过程中，空调的开启瞬间会产生一个尖峰电流，从而增加用电量负荷。为了解决尖峰电流对用电量的消耗，在对多个空调进行开关控制时，采用错开的方式进行控制，即避免所有空调同时开通导致强大的尖峰电流。而在本发明技术方案中，涉及对单个空调的开关调度，因此不存在尖峰电流的问题。
本发明的较佳的实施例中，依据上述被输出的开关组合量，采用数字信号将相应的第一开关控制指令下发至需求侧调度终端，以提供给需求侧调度终端对空调进行开关控制。下文中对电热水器的开关控制同样采用数字信号传输，因此不再赘述。
本发明的较佳的实施例中，对于电热水器的开关控制与对空调的开关控制类似，同样包括能耗型优化模式和经济型优化模式。其中，能耗型优化模式下，上述步骤S3中，需求侧管理系统根据第二环境参数处理得到对电热水器的第二开关控制指令并下发的步骤具体如图6所示，包括：
步骤S31c，获取第二环境参数、电热水器的固有参数以及需要调节的办公时间；
本发明的较佳的实施例中，类似上文中所述，同样预先将办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个调节时段开始时对电热水器进行开关控制。具体地，对于电热水器的调节可以间隔15分钟进行，即上述调节时段的时长可以被设置为15分钟。
本发明的较佳的实施例中，所谓电热水器的固有参数，其中包括：电热水器的总容积，电热水器的等值热电阻，电热水器的热容，以及电热水器的额定功率。
步骤S32c，处理得到在办公时间开始之前，电热水器需要提前被开启的时刻；
本发明的较佳的实施例中，可以依照下述公式计算得到上述电热水器需要提前被开启的时刻：
其中，
Tn+1表示tn+1时刻，电热水器内的水温；
Tn表示tn时刻，电热水器内的水温；
Ten表示tn时刻，注入电热水器中的凉水的水温；
Q表示电热水器的额定功率，单位为kW；
R表示电热水器的等值热电阻，单位为℃/kW；
C表示电热水器的热容，单位为kWh/℃。
根据上述公式(4)推算电热水器被提前开启的时间的方式类似上文中计算空调提前开启的时间的方式，在此不再赘述。
本发明的较佳的实施例中，同样以调节时段的方式来标注电热水器被提前开启的时间，在此不再赘述。
步骤S33c，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于电热水器的预设的水温上限和水温下限调整每组开关组合量；
则本发明的较佳的实施例中，上述开关组合量被表示为：
其中，
c用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若c＝0，则表示电热水器被关闭，若c＝1，则表示电热水器被开启，同一行开关量用于表示一组开关组合量；
下标k表示于办公时间开始之前的k个调节时段前开启电热水器，以对电热水器进行预热；
下标b表示办公时间中包括的调节时段的个数；
下标n表示上述预设组数；
本发明的较佳的实施例中，上述预设组数优选的可以设置为10000组。
本发明的较佳的实施例中，上述开关组合量的描述类似于上文中所述的关联于空调的开关组合量的描述，在此不再赘述。
步骤S34c，依次计算得到每组开关组合量的能耗值，并筛选得到能耗值最小的一组开关组合量并输出，以作为需求侧调度终端对电热水器进行开关控制的开关组合量。
本发明的较佳的实施例中，上述步骤S34c中，同样依照上述公式(2)依次计算得到每组开关组合量的能耗值，并输出能耗值最低的一组开关组合量，以作为第二开关控制指令并下发至需求侧调度终端。
本发明的较佳的实施例中，如图8所示，依照下述方法调整每组开关组合量：
步骤B1，在一组开关组合量中，判断预设的一个开关量的取值是否为0：
若否，则转向步骤B4；
步骤B2，将预设的一个开关量对应的水温作为tn时刻的水温，以计算得到tn+1时刻的水温；
本发明的较佳的实施例中，上述步骤B2中，依照下述公式计算得到tn+1时刻的水温：
其中，
mn表示在tn时刻注入电热水器中的凉水的体积，单位为L；
M表示电热水器的总容积，单位为L；
SAC的含义与上文中类似，其用于表示电热水器的开关状态：取值为1表示电热水器被开启；取值为0表示电热水器被关闭。
上述公式(5)融合了公式(4)，因此其中一些包括在公式(4)中的符号含义在此不再赘述。
步骤B3，判断水温是否低于一预设的最低阈值：
若是，则将预设的一个开关量的取值设置为1，随后转向下一个开关量，并返回步骤B1；
若否，则转向下一个开关量，并返回步骤B1；
步骤B4，将预设的一个开关量对应的水温作为tn时刻的水温，以计算得到tn+1时刻的水温；
步骤B5，判断水温是否高于一预设的最高阈值：
若是，则将预设的一个开关量的取值设置为0，随后转向下一个开关量，并返回步骤B1；
若否，则转向下一个开关量，并返回步骤B1；
类似于上文中所述，本发明的较佳的实施例中，上述步骤B3-B5中，也采用预先设置水温的最低阈值和最高阈值的方式来对电热水器的开关组合量进行调整，在此不再赘述。
则本发明的较佳的实施例中，针对一组开关组合量中的每个开关量均执行步骤B1至步骤B5，以完成对一组开关组合量的调整。并且进一步地，对每组开关组合量均进行调整，以完成对所有开关组合量的调整。
本发明的较佳的实施例中，如图7所示，在上述经济型优化模式下，上述步骤S3中，需求侧管理系统根据第二环境参数处理得到对电热水器的第二开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31d，获取第二环境参数、电热水器的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个调节时段开始时对电热水器进行开关控制；
具体地，本发明的较佳的实施例中，上述第二环境参数、电热水器的固有参数以及调节时段的时长等与上文中所述相同，在此不再赘述。
步骤S32d，处理在办公时间开始之前，电热水器需要提前被开启的时刻；
本发明的较佳的实施例中，同样根据上述公式(4)计算得到电热水器需要提前被开启的时刻，该时刻以调节时段表示。
步骤S33d，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于电热水器的预设的水温上限和水温下限调整每组开关组合量；
上述开关组合量被表示为：
其中，
c用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若c＝0，则表示电热水器被关闭，若c＝1，则表示电热水器被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于办公时间开始之前的k个调节时段前开启电热水器，以对电热水器进行预热；
下标b表示办公时间中包括的调节时段的个数；
下标n用于表示上述预设组数
本发明的较佳的实施例中，上述预设组数可以设置为10000组。
步骤S34d，依次计算得到每组开关组合量的电价消耗值，并筛选得到电价消耗值最小的一组开关组合量并输出，以作为需求侧调度终端对电热水器进行开关控制的开关组合量。
具体地，本发明的较佳的实施例中，如图9所示，上述步骤S34d具体包括：
步骤S341d，根据每组开关组合量表示的电热水器需要提前被开启的时刻，以及办公时间的开始时刻，分别计算得到每组开关组合量中电热水器被提前开启的时间内的分时电价数据；
本发明的较佳的实施例中，计算分时电价数据的方式与上文中对空调的描述类似，在此不再赘述。
步骤S342d，根据分时电价数据，分别计算得到每组开关组合量的电价消耗值；
具体地，本发明的较佳的实施例中，上述步骤与对空调进行经济型优化模式下的开关控制的过程类似，则在上述步骤S342d中，根据上述公式(3)以及具体的分时电价数据，计算得到关联于电热水器的每组开关组合量的电价消耗值。随后选择电价消耗值最小的一组开关组合量输出，以作为上述第二开关控制指令。
综上所述，本发明技术方案中，类似于上文中对空调的开关控制，在对办公楼宇内的电热水器进行开关控制时，同样分为能耗型优化模式和经济型优化模式。在能耗型优化模式下，只关注能耗最低的开关组合量，并根据该开关组合量对电热水器进行开关控制。在经济型优化模式下，根据分时电价的收费标准关注其电价消耗最低的开关组合量，并根据该开关组合量对电热水器进行开关控制。
本发明的较佳的实施例中，需求侧管理系统根据外部的输入分别形成并下发第一开关控制指令和/或第二开关控制指令；
需求侧调度终端根据第一开关控制指令和/或第二开关控制指令，分别对电热水器和/或空调进行开关控制。
具体地，本发明的较佳的实施例中，在需求侧管理系统中，还可以不根据上述第一环境参数或者第二环境参数，而根据使用者外部的输入指令来直接下发第一开关控制指令和/或第二开关控制指令。换言之，上述需求侧管理系统提供给使用者直接对办公楼宇内的空调和/或电热水器进行开关控制的功能。
由于针对空调的开关控制与针对电热水器的开关控制类似，因此在下文中的描述中，不对空调或者电热水器做出刻意区分。
则本发明的较佳的实施例中，需求侧管理系统根据外部的输入直接对办公楼宇内的空调和/或电热水器进行开关控制的方式可以为：
1)需求侧管理系统根据外部的输入，在某时刻(i时刻)开启空调和/或电热水器，则将针对空调和/或电热水器的每组开关组合量中相应时刻的开关量(相应的一列开关量)的值固定设置为1，并且不允许对该列开关量进行调整；随后再对所有组开关组合量进行能耗型优化模式或者经济型优化模式下的筛选操作。
2)需求侧管理系统根据外部的输入，在某时刻(i时刻)关闭空调和/或电热水器，则将针对空调和/或电热水器的每组开关组合量中相应时刻的开关量(相应的一列开关量)的值固定设置为0，并且不允许对该列开关量进行调整；随后再对所有组开关组合量进行能耗型优化模式或者经济型优化模式下的筛选操作。
本发明的其他实施例中，上述适用于办公楼宇内对空调和/或电热水器进行开关控制的方法，同样适用于对办公楼宇内的其他电器进行开关控制，只需要事先获得该类型的电器的温度或者其他运行效果变化的计算公式即可。
本发明的一个较佳的实施例中，在能耗型优化模式下对电热水器的开关控制的仿真模拟的示意图如图10-11所示。
在该实施例中，设定注入电热水器中的凉水的温度20℃，电热水器的功率4.5kW，电热水器的标准加热温度45℃，水温上限为50℃，水温下限为30℃，电热水器的特性参数R＝1.52，C＝863.4，M＝190。室外温度暂定为恒温30℃(在后期的实践中，需要在电热水器上外接热传感器传递温度信号来确定室外温度)。需要说明的是，上述环境均为实验室环境。
储水式电热水器的在不同季节的运行温度不同，如下表a所示：
标准运行温度/℃ 冬季 夏季 春秋季
T<sub>sta</sub> 65 45 60
表a
则如图10所示为在上述环境下，在能耗型优化模式下的电热水器的水温的变化曲线示意图。图11为最终得到的优选的用于电热水器的开关组合量。
图10中，横坐标表示时间点，按照工作时间8:30-4:30算，图10的横坐标有41个时间点，按照仿真参数的设置，8小时工作制下，热水器上班时间有8*4个时间节点，因此第9-41个点对应的是8:30-4:30的时间段，每15分钟一个点，1-8个点表示上班前提前开启电热水器的时间，表示从6:30-8:15这个时间段，每15分钟一个点。
从图10中可以看到，除了电热水器尚未开启以及开启初期的水温在30度以下之外，在电热水器正常运行的过程中，其中水温均处于30度以上，并且处于30度到50度之间，使用者的体验应当是比较舒适的。
从图11可以看出，电热水器的开关状态从1-9个点都是1，表示电热水器开启，因此图10中热水器内的热水温度上升，上升48℃左右的时候，开始下降。
从图10可以看出，能耗模式下电热水器内一天的平均水温在35℃左右。从图11可以看出，电热水器一天开启次数为5次，累计开启时间为3小时，共消耗电能13.5kWh。
本发明的另一个较佳的实施例中，在能耗型优化模式下对空调的开关控制的仿真模拟的示意图如图12-13所示。
在该实施例中，设定夏季空调房间的室内温度的下限为24℃，上限为28℃。室外空气温度暂定为恒温30℃(在后期的实践中，需要在电热水器上外接热传感器传递温度信号来确定室外温度)。空调制冷功率12kW。空调能效比2.58。制冷系数e(-0.009)。散热系数e(-0.19)，需要说明的是，制冷系数和散热系数是一个测量值，与空调房间的空间、墙体材料、窗户面积大小、室外温度和空调功率等复杂因素有关，上文中设定的散热系数和制冷系数是实验室内测定出来的测量值。
则如图12所示为在上述环境下，在能耗型优化模式下的空调运行时的室内温度的变化曲线示意图。图13为最终得到的优选的用于空调的开关组合量。
图12中，横坐标表示时间点，按照工作时间8:30-4:30算，图12的横坐标有101个时间点，按照仿真参数的设置，8小时工作制下，空调的上班时间有8*12个时间节点，因此第5-101个点对应的是8:30-4:30的时间段，与电热水器的横坐标不同的是，由于人体对温度较为敏感，因此空调的优化调度设置为每5分钟一个点，1-4个点表示上班前提前开启空调的时间，表示从8:10-8:25这个时间段，每5分钟一个点。
从图13可以看出，能耗模式下空调房间内一天的平均温度在26.5℃左右，达到人体舒适度的要求。从图13可以看出，空调一天开启次数为27次，累计开启时间为3.08小时，共消耗电能36.9kWh。
本发明的另一个较佳的实施例中，在经济型优化模式下对电热水器的开关控制的仿真模拟的示意图如图14-15所示。
在该实施例中，电热水器的运行环境与上文中所述的相同，并且采用下表b中表示的分时电价的收费标准进行经济型优化模式下的开关控制：
时间 1-6月，10-12月 7-9月
峰时(8:00-10:59，13:00-16:59,18:00-21:00) 1.252 1.287
平时(6:00-7:59，11:00-12:59,17:00-17:59，21:00-21:59) 0.782 0.817
谷时(22:00-5:59) 0.37 0.305
则如图14所示为在上述环境下，在经济型优化模式下的电热水器运行时水温的变化曲线示意图。图15为最终得到的优选的用于电热水器的开关组合量。
从图14可以看出，经济性模式下的电热水器加热时间主要是在第16-21个时间点，即11:00-12:15，从第22个点开始，电热水器内的水温开始下降。从表b的收费标准可以得出，是由于11:00-12:59是平时电价，相对其他时间段较便宜，对电热水器的优化调度有利于避开电价高峰期，在符合水温要求的前提下，达到经济性最优的目的。
本发明的另一个较佳的实施例中，在经济型优化模式下对空调的开关控制的仿真模拟的示意图如图16-17所示。
在该实施例中，实施环境同样与上文中所述的相同，并且分时电价的收费标准同于表b。
则将图16与图13比较可以看到，经济性模式下空调的开启次数为21次，较能耗模式下的27次有所降低，是因为在经济性模式下，增加了开关空调的开关损耗。空调房间内一天的平均温度在26℃左右，达到人体舒适度的要求。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种办公楼宇内节能控制的方法，适用于对所述办公楼宇内的空调和电热水器进行控制；其特征在于，包括：
步骤S1，预先获取当天的关联于所述空调的第一环境参数，以及关联于所述电热水器的第二环境参数；
步骤S2，分别将所述第一环境参数和所述第二环境参数上报至一需求侧管理系统；
步骤S3，所述需求侧管理系统根据所述第一环境参数处理得到对所述空调的第一开关控制指令并下发，以及根据所述第二环境参数处理得到对所述电热水器的第二开关控制指令并下发；
步骤S4，采用一需求侧调度终端分别根据下发的所述第一开关控制指令以及所述第二开关控制指令对所述空调和所述电热水器进行开关控制；
所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述空调进行节能控制，所述预先设定的模式包括只考虑空调能耗的能耗型优化模式；
所述步骤S3中，在所述能耗型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第一环境参数处理得到对所述空调的所述第一开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31a，获取所述第一环境参数、所述空调的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述空调进行所述开关控制；
步骤S32a，处理得到在所述办公时间开始之前，所述空调需要提前被开启的时刻；
步骤S33a，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述空调的预设的室内温度上限和室内温度下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
a用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若a＝0，则表示所述空调被关闭，若a＝1，则表示所述空调被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述空调，以对所述空调进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数
步骤S34a，依次计算得到每组所述开关组合量的能耗值，并筛选得到所述能耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述空调进行开关控制的所述开关组合量；或
所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述空调进行节能控制，所述预先设定的模式包括考虑分时电价的经济型优化模式；
所述步骤S3中，在所述经济型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第一环境参数处理得到对所述空调的所述第一开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31b，获取所述第一环境参数、所述空调的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述空调进行所述开关控制；
步骤S32b，处理得到在所述办公时间开始之前，所述空调需要提前被开启的时刻；
步骤S33b，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述空调的预设的室内温度上限和室内温度下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
a用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若a＝0，则表示所述空调被关闭，若a＝1，则表示所述空调被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述空调，以对所述空调进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数；
步骤S33b，依次计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值，并筛选得到所述电价消耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述空调进行开关控制的所述开关组合量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述第一环境参数包括：所述空调所在环境的室外温度，以及所述空调所在环境的室内气体温度；
所述第二环境参数包括：注入所述电热水器中的凉水的水温，以及所述电热水器当前的水温。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一环境参数包括：所述空调所在环境的室外温度，以及所述空调所在环境的室内气体温度；
所述固有参数包括：所述空调的制冷系数、所述空调的散热系数、所述空调的能效比、所述空调的导热系数以及所述空调的额定制冷消耗功率。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述调节时段的时长为5分钟。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，依照下述公式处理在所述办公时间开始之前，所述空调需要提前被开启的时刻：
其中，
表示t+1时刻，所述空调所在环境的室内温度；
表示t+1时刻，所述空调所在环境的室外温度；
表示t时刻，所述空调所在环境的室内温度；
ε表示所述空调的制冷系数，ε＝e-τ，τ表示所述制冷系数内的参数；
ε’表示所述空调的散热系数，ε’＝e-τ’，τ’表示所述散热系数内的参数；
η表示所述空调的能效比；
A表示所述空调的导热系数；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
SAC表示所述空调的开关状态，SAC＝0表示所述空调处于关闭状态，SAC＝1表示所述空调处于开启状态。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，依照下述方法调整每组所述开关组合量：
步骤A1，在一组所述开关组合量中，判断预设的一个所述开关量的取值是否为0：
若否，则转向步骤A4；
步骤A2，将预设的一个所述开关量对应的室内温度作为所述t时刻的所述室内温度，以计算得到所述t+1时刻的所述室内温度；
步骤A3，判断所述室内温度是否高于一预设的最高阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为1，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
步骤A4，将预设的一个所述开关量对应的室内温度作为所述t时刻的所述室内温度，以计算得到所述t+1时刻的所述室内温度；
步骤A5，判断所述室内温度是否低于一预设的最低阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为0，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤A1；
针对一组所述开关组合量中的每个所述开关量均执行所述步骤A1至所述步骤A5，以完成对一组所述开关组合量的调整。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S33a中，依照下述公式计算得到每组所述开关组合量的所述能耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S33b具体包括：
步骤S331b，根据每组所述开关组合量表示的所述空调需要提前被开启的时刻，以及所述办公时间的开始时刻，分别计算得到每组所述开关组合量中所述空调被提前开启的时间内的分时电价数据；
步骤S332b，根据所述分时电价数据，并且采用下述公式分别计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数；
λi表示在i时刻的所述分时电价数据；
σ表示在一天内，所述空调的开启次数；
ω表示所述空调开启一次的损耗。
9.一种办公楼宇内节能控制的方法，适用于对所述办公楼宇内的空调和电热水器进行控制；其特征在于，包括：
步骤S1，预先获取当天的关联于所述空调的第一环境参数，以及关联于所述电热水器的第二环境参数；
步骤S2，分别将所述第一环境参数和所述第二环境参数上报至一需求侧管理系统；
步骤S3，所述需求侧管理系统根据所述第一环境参数处理得到对所述空调的第一开关控制指令并下发，以及根据所述第二环境参数处理得到对所述电热水器的第二开关控制指令并下发；
步骤S4，采用一需求侧调度终端分别根据下发的所述第一开关控制指令以及所述第二开关控制指令对所述空调和所述电热水器进行开关控制；
所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述电热水器进行节能控制，所述预先设定的模式包括只考虑所述电热水器能耗的能耗型优化模式；
所述步骤S3中，在所述能耗型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第二环境参数处理得到对所述电热水器的所述第二开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31c，获取所述第二环境参数、所述电热水器的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述空调进行所述开关控制；
步骤S32c，处理在所述办公时间开始之前，所述电热水器需要提前被开启的时刻；
步骤S33c，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述电热水器的预设的水温上限和水温下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
c用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若c＝0，则表示所述电热水器被关闭，若c＝1，则表示所述电热水器被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述电热水器，以对所述电热水器进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数；
步骤S34c，依次计算得到每组所述开关组合量的能耗值，并筛选得到所述能耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述电热水器进行开关控制的所述开关组合量；或
所述需求侧管理系统根据预先设定的模式对所述电热水器进行节能控制，所述预先设定的模式包括考虑分时电价的经济型优化模式；
所述步骤S3中，在所述经济型优化模式下，所述需求侧管理系统根据所述第二环境参数处理得到对所述电热水器的所述第二开关控制指令并下发的步骤具体包括：
步骤S31d，获取所述第二环境参数、所述电热水器的固有参数以及需要调节的办公时间；
预先将所述办公时间分割为多个时长相等的调节时段，并设定于每个所述调节时段开始时对所述电热水器进行所述开关控制；
步骤S32d，处理在所述办公时间开始之前，所述电热水器需要提前被开启的时刻；
步骤S33d，随机产生预设组数的开关组合量，并根据关联于所述电热水器的预设的水温上限和水温下限调整每组所述开关组合量；
所述开关组合量被表示为：
其中，
c用于表示一个开关量，取值范围为{0,1}，若c＝0，则表示所述电热水器被关闭，若c＝1，则表示所述电热水器被开启，同一行所述开关量用于表示一组所述开关组合量；
下标k表示于所述办公时间开始之前的k个所述调节时段前开启所述电热水器，以对所述电热水器进行预热；
下标b表示所述办公时间中包括的所述调节时段的个数；
下标n表示所述预设组数；
步骤S34d，依次计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值，并筛选得到所述电价消耗值最小的一组所述开关组合量并输出，以作为所述需求侧调度终端对所述电热水器进行开关控制的所述开关组合量。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二环境参数包括：注入所述电热水器中的凉水的水温，以及所述电热水器当前的水温；
所述固有参数包括：所述电热水器的总容积，所述电热水器的等值热电阻，所述电热水器的热容，以及所述电热水器的额定功率。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，每个所述调节时段的时长为15分钟。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，依照下述公式处理在所述办公时间开始之前，所述电热水器需要提前被开启的时刻：
其中，
Tn+1表示tn+1时刻，所述电热水器内的水温；
Tn表示tn时刻，所述电热水器内的水温；
Ten表示tn时刻，注入所述电热水器中的凉水的水温；
Q表示所述电热水器的额定功率；
R表示所述电热水器的等值热电阻；
C表示所述电热水器的热容。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，依照下述方法调整每组所述开关组合量：
步骤B1，在一组所述开关组合量中，判断预设的一个所述开关量的取值是否为0：
若否，则转向步骤B4；
步骤B2，将预设的一个所述开关量对应的水温作为所述tn时刻的所述水温，以计算得到所述tn+1时刻的所述水温；
步骤B3，判断所述水温是否低于一预设的最低阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为1，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
步骤B4，将预设的一个所述开关量对应的水温作为所述tn时刻的所述水温，以计算得到所述tn+1时刻的所述水温；
步骤B5，判断所述水温是否高于一预设的最高阈值：
若是，则将预设的一个所述开关量的取值设置为0，随后转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
若否，则转向下一个所述开关量，并返回所述步骤B1；
针对一组所述开关组合量中的每个所述开关量均执行所述步骤B1至所述步骤B5，以完成对一组所述开关组合量的调整。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S34c中，依照下述公式计算得到每组所述开关组合量的所述能耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S33d具体包括：
步骤S331d，根据每组所述开关量表示的所述电热水器需要提前被开启的时刻，以及所述办公时间的开始时刻，分别计算得到每组所述开关组合量中所述电热水器被提前开启的时间内的分时电价数据；
步骤S332d，根据所述分时电价数据，并且采用下述公式分别计算得到每组所述开关组合量的电价消耗值：
其中，
Ceco表示在一天内，所述办公楼宇总共花费的电费；
Cstate表示在一天内，所述办公楼宇中的固定花费的电费；
Pairc-i表示在i时刻，所述空调的额定制冷消耗功率；
Pcalor-i表示在i时刻，所述电热水器的额定消耗功率；
h表示在一天内，所述办公楼宇中对所述电热水器进行开关控制的次数；
u表示在一天内，所述办公楼宇中对所述空调进行开关控制的次数；
λi表示在i时刻的所述分时电价数据；
σ表示在一天内，所述空调的开启次数；
ω表示所述空调开启一次的损耗。
16.如权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述需求侧管理系统根据外部的输入分别形成并下发所述第一开关控制指令和/或所述第二开关控制指令；
所述需求侧调度终端根据所述第一开关控制指令和/或所述第二开关控制指令，分别对所述电热水器和/或所述空调进行所述开关控制。
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