CN101640417A - 一种负荷管理的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种负荷管理方法，该方法包括以下步骤：接收与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件；根据所述运行约束条件对管理对象进行分组；确定各组的候选运行时间表，使得各管理对象均满足所述运行约束条件；基于电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件，计算出所述候选运行时间表各自对应的电力费用额；从各组的所述候选运行时间表中选择出所述电力费用额最少的一个作为该组的优选运行时间表。本发明还提供了一种实现该方法的负荷管理装置。

Description

一种负荷管理的方法及装置

技术领域

本发明涉及电力负荷管理技术，尤其涉及一种负荷管理的方法及装置。

背景技术

随着能源的供应与消耗之间矛盾的日益加剧，许多电力供应商采用了对峰谷时段采用不同费率的策略，以均衡电力负荷，从而节约能源。许多用户因此希望能够对自己的用电设备进行负荷管理，例如，对用电设备的运行时间表进行优化，以尽可能地避免在用电高峰时段运行设备，从而节约电费开支。

对用电设备的运行时间表进行优化是负荷管理的一个方面，在现有技术中，负荷管理的功能由能源管理系统(Energy Management System，简称EMS)实现。能源管理系统一般用于象大型制造企业这样的能耗较大的场合，它通常建立在通信网络的基础上，可以通过像电力表、电力监测设备(PowerMonitoring Device，简称PMD)等各种设备从不同局域范围内(如各个车间)的用电设备(如机器)处采集与设备相关的数据，将相关数据汇总到具有强大功能的处理平台上，然后进行负荷管理。由于需要处理与整个网络中的大量设备相关的数据，对基于能源管理系统的负荷管理而言，当前的研究趋势是，采用象模糊逻辑、整数线性规划等复杂的技术来实现负荷管理中优化运行时间表的功能。当然，一个具有强大处理能力的能源管理系统是通过上述复杂算法来实现负荷管理的基础。

然而，有很大一部分用户虽然希望能够通过一些手段对其用电设备进行运行时间表的优化，但因其需要管理的设备规模并不大，目前尚不希望采用复杂、昂贵的能源管理系统。因此，需要为这部分用户提供一种成本低的解决方案，来实现负荷管理中优化运行时间表的功能。

电力监测设备通常用于对用电设备进行监测，以获得与用电设备相关的电流、电压、功率和能量值等电力参数。电力监测设备一般对局域范围内的待测对象进行监测，因此电力监测设备具有物理尺寸较小、成本较低的特点。同时，依靠技术的发展，电力监测设备可以提供越来越多的监测分析功能和越来越强大且友好的用户界面。电力监测设备正逐步得到越来越广泛的应用。

发明内容

因此，希望利用电力监测设备来同时实现负荷管理中优化运行时间表的功能，以获得一种高效、低成本的电力监测及负荷管理的双重解决方案。但是，电力监测设备的尺寸小、成本低决定了其处理能力远不及前面所述的能源管理系统，现有的能源管理系统中所使用的那些复杂的优化运行时间表的技术并不适用于电力监测设备。

本发明的目的是提供一种简单、有效的负荷管理方法，使得能够基于电力监测设备实现运行时间表的优化。本发明还提供了一种实现该方法的负荷管理装置，该负荷管理装置可基于电力监测设备来实现，从而实现低成本的负荷管理，特别是运行时间表的优化。

本发明的负荷管理方法包括：

步骤1：接收与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件；

步骤2：根据所述运行约束条件对管理对象进行分组；

步骤3：确定各组的候选运行时间表，使得各管理对象均满足所述运行约束条件；

步骤4：基于电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数，计算出所述候选运行时间表各自对应的电力费用额；

步骤5：从各组的所述候选运行时间表中选择出所述电力费用额最少的一个作为该组的优选运行时间表。

所述方法可以进一步包括：

步骤6：将各组的所述优选运行时间表合成为一个最佳运行时间表。

在一个优选实施例中，所述步骤1为：接收用户输入的与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件。

在另一个优选实施例中，所述步骤1为：接收用户输入的与时段相关的电力费率信息和与管理对象相关的运行约束条件，并接收通过采集和处理得到的、与管理对象相关的电力参数。

所述步骤1还可以进一步包括：将接收到的所述与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件进行存储。

具体地，所述电力参数为所述管理对象的额定功率。

具体地，所述运行约束条件可以包括：管理对象允许运行的时间段、管理对象必须运行的时间长度和管理对象运行的相互关系。这时，所述步骤2为：根据所述管理对象运行的相互关系对管理对象进行分组，使得每组仅包括一个与其它管理对象不存在相互关系的管理对象、或每组包括的管理对象仅与本组中的其它管理对象存在相互关系。

本发明的负荷管理装置包括：

一个输入单元，用于接收电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件；

一个分组单元，用于根据来自所述输入单元的所述运行约束条件对管理对象进行分组；

一个确定单元，用于确定各组的候选运行时间表，使得各管理对象均满足来自所述输入单元的所述运行约束条件；

一个计算单元，用于基于来自所述输入单元的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数，计算出所述候选运行时间表各自对应的电力费用额；

一个选择单元，用于根据所述计算单元的计算结果，从各组的所述候选运行时间表中选择出所述电力费用额最少的一个作为该组的优选运行时间表。

所述负荷管理装置还可以进一步包括：

一个合成单元，用于将从选择单元获得的各组的所述优选运行时间表合成为一个最佳运行时间表。

在一个优选实施例中，所述负荷管理装置还包括：一个监测单元，用于采集和处理与管理对象相关的电力参数；所述输入单元包括：一个键盘模块，用于接收用户输入的电力费率信息以及与管理对象相关的运行约束条件；一个接收模块，用于接收来自所述监测单元的、与管理对象相关的电力参数。

所述输入单元还可以进一步包括：

一个存储模块，用于存储接收到的所述电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件。

本发明的负荷管理根据运行约束条件对管理对象进行分组，然后分别进行分析计算，可减少运算量并降低对设备处理能力的要求，使得能够利用电力监测设备来实现优化运行时间表的功能。本发明的负荷管理还可以利用电力监测设备对电力参数的监测功能，从而可以将现场获得的实际数据应用于负荷管理的优化过程，使优化结果更符合实际应用情况。

本发明的负荷管理可在最接近于现场的电力监测设备中实现，还可以和电力监测设备中的监测功能结合使用，实现了高效且低成本的负荷管理，且便于用户的使用。

附图说明

图1为根据本发明的方法的流程示意图；

图2为根据本发明的负荷管理装置的组成示意图；

图3为本发明的一个实施例的工作流程示意图；

图4为图3中分支1的工作流程示意图；

图5为图3中分支2的工作流程示意图。

下面结合附图对本发明进行详细描述。

具体实施方式

为了使负荷管理(特别是运行时间表的优化功能)能够通过电力监测设备来实现，本发明的思路是，设计一种简单的、运算量尽可能小的优化分析方法，以适应低成本的电力监测设备的处理能力。本发明的这种负荷管理的方法如图1所示，包括以下几个步骤：

步骤1：接收与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件；

实际应用中，电力供应商会根据一定的定价策略，将供电时间划分成若干时段，并分别针对各时段来制定电力费率。因此，与时段相关的电力费率信息应包括时段的划分以及与各时段对应的费率，以用于电力费用额的计算。

本发明所说的管理对象均是需要用电的设备，例如车间中用于生产的机器。

与管理对象相关的电力参数主要用于计算相应的机器所消耗的电能，所使用的电力参数可以根据实际场合来具体选择。一种最简单的方式是选择机器的额定功率作为用于计算所消耗的电能的电力参数。当然，也可以从实际场合例如通过电力监测设备获取与实际功率相关的统计数据，进而分析得到机器运行时的平均功率、或是机器在不同时段运行时的平均功率等等。因此，也可以采用这些电力参数相应地用于计算机器所消耗的电能。

与管理对象相关的运行约束条件是决定运行时间表的关键因素。运行约束条件同样需要根据实际场合来具体选择，比较通用的运行约束条件可以是管理对象允许运行的时间段、管理对象必须运行的时间长度(可以是连续运行的时间长度，也可以是累计运行的时间长度)和管理对象运行的相互关系等。这些运行约束条件主要是由管理对象(例如生产车间中的机器)在整个系统运行过程中所具有的物理特性和/或所起的作用来决定的，例如机器在生产线的工序中所处的位置、它与其它机器在时间上的相互配合关系、为达到加工目的其操作必须执行的时间长度等等。

上述信息可以是完全由用户输入的，也可以是例如通过监测单元采集和处理后得到一部分信息(例如与管理对象相关的电力参数等信息)，而由用户输入其它信息(例如电力费率信息、与管理对象相关的运行约束条件等)。这里所说的监测单元可以是电力监测设备中能够获取与管理对象相关的电力参数的相关功能模块。

所接收到的信息可以直接提供给后续步骤使用，也可以先存储起来，之后再提供给后续步骤使用。

步骤2：根据所述运行约束条件对管理对象进行分组；

对管理对象进行分组然后再执行进一步的分析，便于分析运算。优选地，根据所述管理对象运行的相互关系对管理对象进行分组，使得每组中的管理对象仅与本组中的其它管理对象存在相互关系。这样，可减少运算量并降低对设备处理能力的要求。

步骤3：确定各组的候选运行时间表，使得各管理对象均满足所述运行约束条件；

为了获得一个实用的运行时间表，即一个使实际系统能够正常运行的时间表，首先必须保证各管理对象(例如生产车间中的机器)在按照该运行时间表运行时，均满足所述运行约束条件。因此，本步骤通过排除不满足运行约束条件的情况，从而进一步缩小了选择的范围。

步骤4：基于电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数，计算出所述候选运行时间表各自对应的电力费用额；

假设采用管理对象的额定功率作为计算用的电力参数，则电力费用额的计算原理是：电力费用额＝额定功率×运行的时间长度×电力费率。候选运行时间表各自对应的电力费用额应根据各个候选运行时间表的具体安排来进行具体的计算。

步骤5：从各组的所述候选运行时间表中选择出所述电力费用额最少的一个作为该组的优选运行时间表。

为用户减少电力费用开支是负荷管理中优化功能的主要目标，因此，在本步骤中，以电力费用额的多少来作为最终选择的判据。

此外，为了更直观地将优化结果提供给用户，本发明的方法还可以进一步包括：

步骤6：将各组的所述优选运行时间表合成为一个最佳运行时间表。

之后，可以通过显示屏等输出装置将完整的一个最佳运行时间表输出给用户。此外，也可以将各组的优选运行时间表或最终的最佳运行时间表提供给其它控制装置，用于对各机器的运行时间进行相应地控制。

以上方法可以通过图2所示的一种负荷管理装置来得到实现。该负荷管理装置包括：一个输入单元、一个分组单元、一个确定单元、一个计算单元和一个选择单元。

所述输入单元用于接收电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件。

作为一种具体实施方式，输入单元可以只包括一个键盘模块，即电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件等均由用户从键盘输入。

作为另一种具体实施方式，即在负荷管理装置还包括一个用于采集和处理与管理对象相关的电力参数的监测单元的情况下，可以通过监测单元来采集和处理得到与管理对象相关的电力参数，而由用户输入电力费率信息及与管理对象相关的运行约束条件。这时，所述输入单元包括：一个键盘模块，用于接收用户输入的电力费率信息以及与管理对象相关的运行约束条件；和一个接收模块，用于接收来自所述监测单元的、与管理对象相关的电力参数。这样做的优点是，可以根据现场获得的实际数据来用于负荷管理的优化过程，可以使优化结果更符合实际应用情况。

需要说明的是，能够采集处理与管理对象相关的电力参数的监测单元可以由电力监测设备来实现，也可以由系统中其它的控制装置来实现。可见，本发明的负荷管理装置可以灵活地通过各种手段得到所需的信息。

此外，所述输入单元还可进一步包括一个存储模块，用于存储接收到的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件，之后再提供给其它单元使用。

所述分组单元用于根据来自所述输入单元的所述运行约束条件对管理对象进行分组。

所述确定单元用于确定各组的候选运行时间表，使得各管理对象均满足来自所述输入单元的所述运行约束条件。

所述计算单元用于基于来自所述输入单元的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数，计算出所述候选运行时间表各自对应的电力费用额。

所述选择单元用于根据所述计算单元的计算结果，从各组的所述候选运行时间表中选择出所述电力费用额最少的一个作为该组的优选运行时间表。

本发明的装置还可进一步包括一个合成单元，用于将从选择单元获得的各组的所述优选运行时间表合成为一个最佳运行时间表。

特别地，本发明的负荷管理装置可基于现有的电力监测设备的平台来具体实现。这时，本发明的负荷管理装置可以看成一个增强的电力监测设备。这种情况下，电力监测设备的待测对象可以包括负荷管理装置管理对象，也可以不包括负荷管理装置管理对象。但优选的方案是，所述待测对象包括所述管理对象，这样，负荷管理装置的监测单元就可以重用电力监测设备的监测功能，所监测到的电力参数，一方面可以作为电力监测设备的直接输出信息，另一方面可以提供给负荷管理装置，用于后续的负荷管理优化过程。

下面通过一个实施例来详细说明本发明。本实施例的负荷管理装置需要对N个管理对象(即N个机器)的运行时间表进行优化，以得到一个电力费用总额最少的最佳运行时间表。

假定本实施例将每天按小时划分为24个时段，各时段依次编号为1至24。当然，本领域技术人员可以理解，也可以有其它的时间段划分方式，如基于15或30分钟来划分，或基于5天、1个月来划分等等。

图3给出了本实施例中负荷管理优化过程的一个示例性流程图。

步骤301中，本实施例的负荷管理装置通过输入装置接收相关信息，包括：与时段相关的电力费率信息、机器的额定功率和运行约束条件。

需要说明的是，为了便于在负荷管理装置中实现分析及运算，以上运行约束条件在本实施例中可通过数学表达式来进行描述。但在用户通过输入装置进行输入时，输入装置可以提供较友好的用户界面模块来接收用户的输入信息，然后再通过相应的转换模块来将所述输入信息转换成相应的数学表达方式。

具体地，与时段相关的电力费率的数学表达式C(t)为：

$C\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}{D}_1& 0\≤t\≤K_1\\ D_2& K_1\≤t\≤K_2\\ \·& \·\\ \·& \·\\ \·& \·\\ D_L& K_{L-1}\≤t\≤24\end{array}\right.$

其中，

L为电力费率段的数量；

K₁，K₂，...，K_L-1分别为电力费率段的分割点，K₁，K₂，...，K_L-1∈{0，1，...，24}；

D₁，D₂，..，D_L分别为各电力费率段的费率，费率的单位在本实施例中假定为元/千瓦小时(或表示为￥/kwh)。

对每个机器设定的三个基本的运行约束条件是：

1、机器允许运行的时间段。例如，机器m_i(i为机器的编号，i＝1，2，...，N)允许在时段T_i，s至时段T_i，e之间运行，则以数学表达式描述为：

0≤T_i，s≤t_i，s≤t_i，e≤T_i，e≤24

其中，

T_i，s为机器m_i允许的最早开始运行时段；

T_i，e为机器m_i允许的最迟停止运行时段；

t_i，s为机器m_i的开始运行时段；

t_i，e为机器m_i的停止运行时段。

2、机器必须运行的时间长度。例如，设定机器m_i必须连续运行的时间长度为F_i个时段，则以数学表达式描述为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_{i,e}-t_{i,s}=F_i\\ F_i\≤T_{i,e}-T_{i,s}\end{array}\right.$

其中，

t_i，s为机器m_i的开始运行时段；

t_i，e为机器m_i的停止运行时段；

T_i，s为机器m_i允许的最早开始运行时段；

T_i，e为机器m_i允许的最迟停止运行时段。

3、机器运行的相互关系。例如，假设机器m_i必须比机器m_i早运行R_i，1个时段，比机器m₂晚运行R_i，2个时段，比机器m₅早运行R_i，5个时段，则以数学表达式描述为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_{i,s}-t_{1,s}=R_{i,1}\\ t_{i,s}-t_{2,s}=-R_{i,2}\\ \·\·\·\\ t_{i,s}-t_{5,s}=R_{i,5}\end{array}\right.$

其中，

t_i，s为机器m_i的开始运行时段；

t_1，s为机器m₁的开始运行时段；

t_2，s为机器m₂的开始运行时段；

t_5，s为机器m₅的开始运行时段。

有了上述输入的信息，负荷管理装置就可以开始执行下面的优化过程。

步骤302：分组单元根据机器运行的相互关系对所要管理的机器进行分组。本实施例中，先将所有的机器划分成M_re和M_irr两大类，M_re类包括S个与其它机器存在相互关系的机器，M_irr类包括T个与其它机器不存在任何相互关系的机器，其中，S+T＝N。

对于M_irr类中的各个机器，执行分支1，具体如图4中所示。

步骤313：对于M_irr类中的各个机器，因为它们相互之间并不存在任何关系，实际上可以进一步将每个机器作为一个独立的组。

步骤314：确定单元针对每个机器分别根据其它两个约束条件作进一步的分析，以确定各机器的候选运行时间表。

以机器m_irr，i为例，假定它允许在时段T_i，s至时段T_i，e之间运行，且必须连续运行的时间长度为F_i个时段，以数学表达式描述为：

$\left\{\begin{array}{c}0\≤T_{i,s}\≤t_{i,s}\≤t_{i,e}\≤T_{i,e}\≤24\\ t_{i,e}-t_{i,s}=F_i\\ F_i\≤T_{i,e}-T_{i,s}\end{array}\right.$

其中，

t_i，s为机器m_irr，i的开始运行时段；

t_i，e为机器m_irr，i的停止运行时段。

则分析得到的结果应该是机器m_irr，i符合上述条件的x个可行的候选运行时间表{t_i，s，1，t_i，e，1}，{t_i，s，2，t_i，e，2}，...，{t_i，s，x，t_i，e，x}。其中，{t_i，s，1，t_i，e，1}为机器m_irr，i的第1个候选运行时间表，在该候选时间表中，t_i，s，1为机器m_irr，i的开始运行时段，t_i，e，1为机器m_irr，i的停止运行时段，依此类推。

步骤315：计算单元分别针对机器m_irr，i的每个候选运行时间表来计算对应的电力费用额。例如，对于候选运行时间表{t_i，s，1，t_i，e，1}，其对应的电力费用额E_i，1为： $\underset{k=t_{i,s,1}}{\overset{t_{i,e1}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{irr},i}C\left(k\right)$

其中，

P_irr，i为机器m_irr，i的额定功率；

C(k)为与时段相关的电力费率的数学表达式；

t_i，s，1为该候选运行时间表中机器m_irr，i的开始运行时段；

t_i，e，1为该候选运行时间表中机器m_irr，i的停止运行时段。

依此类推。

步骤316：选择单元从机器m_irr，i的所有候选运行时间表中选择一个具有最低电力费用额E_i，min的候选运行时间表作为机器m_irr，i的优选运行时间表。用数学表达式来表示，即：

$E_{i,\min }=\min \{\underset{k=t_{i,s,1}}{\overset{t_{i,e,1}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{irr},i}C\left(k\right),\underset{k=t_{i,s,2}}{\overset{t_{i,e,2}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{irr},i}C\left(k\right),...,\underset{k=t_{i,s,x}}{\overset{t_{i,e,x}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{irr},i}C\left(k\right)\}$

假定，选择结果为： $E_{i,\min }=\underset{k=t_{i,s,1}}{\overset{t_{i,e,1}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{irr},i}C\left(k\right)$

那么，就将候选运行时间表{t_i，s，1，t_i，e，1}作为机器m_irr，i的优选运行时间表{t_i，s，t_i，e}，即机器m_irr，i的开始运行时段t_i，s取t_i，s，1，停止运行时段t_i，e取t_i，e，1。

分别针对M_irr类中的其它机器重复步骤314至步骤316，即可得到它们各自的优选运行时间表。这样，M_irr类中各机器的优选运行时间表的集合就是{{t_1，s，t_1，e}，{t_2，s，t_2，e}，...，{t_i，s，t_i，e}，...，{t_T，s，t_T，e}}。

对于M_re类中的各个机器，执行分支2，具体如图5所示。

步骤323：对于M_re类中的那些机器，进一步将它们分组，使得分组后每组中的机器仅与本组中的其它机器存在相互关系。假设在本实施例中，可以根据机器之间存在的相互关系将M_re类中的S个机器划分为q个组，每个组用G_i表示，则：

G_i＝{m_gi，1，m_gi，2，...，m_gi，j，...，m_gi，Si}

$M_{\mathrm{re}}=\underset{i=1}{\overset{q}{\∪}}{G}_i$

$S=\underset{i=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i$

其中，

S_i为G_i组中机器的数目；

q为M_re类中组的数目；

S为M_re类中机器的数目；

m_gi，j为G_i组中编号为j的机器。

步骤324：确定单元根据三个约束条件针对G_i组中的所有机器进行分析，确定适合G_i组中所有机器运行的若干候选运行时间表。

假设在G_i组中，机器m_gi，j允许在时段T′_i，s至时段T′_i，e之间运行，且必须连续运行的时间长度为F′_i个时段，且m_gi，j必须比m_gi，1先运行R′_i，1个时段，等等，则以数学表达式描述为：

$\left\{\begin{array}{c}0\≤{T^{\′}}_{i,s}\≤{t^{\′}}_{i,s}\≤{t^{\′}}_{i,e}\≤{T^{\′}}_{i,e}\≤24\\ {t^{\′}}_{i,e}-{t^{\′}}_{i,s}={F^{\′}}_i\\ {F^{\′}}_i\≤{T^{\′}}_{i,e}-{T^{\′}}_{i,s}\\ {t^{\′}}_{i,s}-{t_{1,s}}^{\′}={R^{\′}}_{i,1}\\ \·\·\·\end{array}\right.$

其中，

t′_i，s为机器m_gi，j的开始运行时段；

t′_i，e为机器m_gi，j的停止运行时段。

根据上述约束条件分析得到G_i组的y个候选运行时间表：

第一候选运行时间表{{t′_1，s，1，t′_1，e，1}，...，{t′_j，s，1，t′_j，e，1}，...，{t′_Si，s，1，t′_Si，e，1}}；

第二候选运行时间表{{t′_1，s，2，t′_1，e，2}，...，{t′_j，s，2，t′_j，e，2}，...，{t′_Si，s，2，t′_Si，e，2}}；

第y候选运行时间表{{t′_1，s，y，t′_1，e，y}，...，{t′_j，s，y，t′_j，e，y}，...，{t′_Si，s，y，t′_Si，e，y}}。

其中，{t′_1，s，1，t′_1，e，1}为机器m_gi，1的运行时间段，t′_1，s，1为机器m_gi，1的开始运行时间段，t′_1，e，1为机器m_gi，1的停止运行时间段，依此类推。

步骤325：计算单元对G_i组的每个候选运行时间表进行电力费用额的计算。

例如，对于第一候选运行时间表{{t′_1，s，1，t′_1，e，1}，...，{t′_j，s，1，t′_j，e，1}，...，{t′_{Si，s，1，}t′_Si，e，1}}，

其中机器m_gi，1对应的电力费用额E_gi，1为： $\underset{k={t^{\′}}_{1,s,1}}{\overset{{t^{\′}}_{1,e,1}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{gi},1}C\left(k\right)$

其中，

P_gi，1为机器m_gi，1的额定功率；

C(k)为与时段相关的电力费率的数学表达式；

t′_1，s，1为第一候选运行时间表中机器m_gi，1的开始运行时段；

t′_1，e，1为第一候选运行时间表中机器m_gi，1的停止运行时段；

同理，可计算出G_i组的其它机器对应的电力费用额。

那么，第一候选运行时间表对应的电力费用额为：

${E^{\′}}_{\mathrm{Gi},1}=\underset{j=1}{\overset{s_i}{\mathrm{\Σ}}}{E}_{\mathrm{gi},j}$

同理，可计算出G_i组的其它候选运行时间表对应的电力费用额。

步骤326：选择单元从G_i组的所有候选运行时间表中选择一个具有最低电力费用额E′_Gi，min的候选运行时间表作为G_i组的优选运行时间表。用数学表达式来表示，即：

E′_Gi，min＝min{E′_Gi，1，E′_Gi，2，...，E′_Gi，y}

假设选择结果为E′_Gi，min＝E′_Gi，1，那么G_i组的优选运行时间表就是{{t′_1，s，1，t′_1，e，1}，{t′_2，s，1，t′_2，e，1}，...，{t′_Si，s，1，t′_Si，e，1}}。

对M_re类中的其它各组分别重复步骤323至步骤326的分析计算，即可分别得到各组的优选运行时间表。

需要说明的是，分支1和分支2可以同时执行，也可以不同时执行。

在得到各组的优选运行时间表之后，可以进一步执行步骤337：合成单元将M_re类和M_irr类中各组的优选运行时间表合成在一起，最后得到一个适合于所有N个机器的最佳运行时间表。按照这个最佳运行时间表，所有机器运行将花费的电力费用总额将是最少的。

需要说明的是，应当合理设置约束条件，使各约束条件之间不相互矛盾，否则，将不能得到适合于所有机器的最佳运行时间表。

下面用一个更具体的例子来说明本发明。本例中，将每天按整点划分为24个时间段。假设用户通过负荷管理装置的输入单元为负荷管理的优化过程输入了以下信息：

1、一个工厂有四台机器M_i(i＝1，2，3，4)，它们的额定功率P_i(i＝1，2，3，4)如表1所示。

表1

机器编号	额定功率(kW)
		M1	100
M2	80
		M3	120
M4	50

2、每台机器必须至少连续运行的时间长度和允许运行的时间段如表2所示。

表2

机器编号	至少连续运行的时间长度(小时)	允许运行的时间段
			M1	8	7:00-24:00
M2	3	7:00-12:00，

		14:00-24:00
			M3	10	5:00-24:00
M4	20	全天

3、这些机器之间运行的相互关系如表3所示。

表3

机器编号	运行的相互关系
		M1	比M2早2小时开始运行
M2	比M1晚2小时开始运行
		M3	比M2早1小时开始运行
M4	与其它机器无相互关系

4、各时段的费率标准如表4所示。

表4

费率时段	费率(￥/kwh)
		0:00-7:00	0.7
7:00-12:00	1.7
		12:00-17:00	1.1
17:00-22:00	1.9
		22:00-24:00	0.7

那么，负荷管理装置在执行优化过程时，首先分组单元将这4个机器进行分组。M₄与其它机器无相互关系，因此独立成为第一组。其它3个存在相互关系的机器M₁、M₂、M₃成为第二组。

然后，确定单元根据上述运行约束条件，分别确定各组的候选运行时间表。

对于第一组的机器M₄，根据表2的约束条件，它允许在全天的任何时段运行，因此有24个候选运行时间表，即：

候选运行时间表1：从0:00起连续运行20小时；

候选运行时间表2：从1:00起连续运行20小时；

候选运行时间表24：从23:00起连续运行20小时。

对于第二组的机器M₁、M₂、M₃，根据表2和表3的约束条件，可以分析得出3个可行的候选运行时间表1’至候选运行时间表3’，如表5至表7所示。

表5候选运行时间表1’

机器编号	运行的时间段
		M1	7:00-15:00
M2	9:00-12:00
		M3	8:00-18:00

表6候选运行时间表2’

机器编号	运行的时间段
		M1	12:00-20:00
M2	14:00-17:00
		M3	13:00-23:00

表7候选运行时间表3’

机器编号	运行的时间段
		M1	13:00-21:00
M2	15:00-18:00

M3	14:00-24:00

确定了各组的候选运行时间表后，计算单元基于表4所示的费率信息、表1所示的各机器的额定功率和表2所示的各机器至少连续运行的时间长度，计算出各候选运行时间表对应的电力费用额。

例如，对于第一组的候选运行时间表2，即机器4从1:00起连续运行20小时，其对应的电力费用额为：

E₂＝50kw*7h*0.7￥/kwh+50kw*5h*1.7￥/kwh+50kw*5h*1.1￥/kwh+50kw*3h*1.9￥/kwh＝￥1230

同理，可得到第一组的其它23个候选运行时间表对应的电力费用额E₁，E₃，...，E₂₄。

按照上述计算原理，同样也可以计算得到第二组中各候选运行时间表对应的电力费用额，如表8所示。

表8

候选运行时间表	电力费用额Ei’
		1’	3292
2’	3136
		3’	3232

最后，选择单元根据上述计算结果，选择出电力费用额最少的候选运行时间表作为各组的优选运行时间表。

对于第一组，从其24个候选运行时间表的电力费用额中确定最少的电力费用额，即：

E_min＝min{E₁，E₂，...，E₂₄}＝￥1110

也就是，第一组中候选运行时间表23和24所对应的电力费用额最少，它即被选择单元作为第一组的优选运行时间表。

对于第二组，从表8所列的3个候选运行时间表的电力费用额中确定最少的电力费用额，即：

E_min’＝min{E_1’，E_2’，E_3’}＝￥3136

也就是，第二组中候选运行时间表2’所对应的电力费用额最少，它即被选择单元作为第二组的优选运行时间表。

进一步地，可以通过一个合成单元将各组的优选运行时间表合成为一个最佳运行时间表，如表9所示。

表9

机器编号	运行的时间段
		M1	12:00  20:00
M2	14:00  17:00
		M3	13:00  23:00
M4	22:00-18:00或23:0  019:00

表11所示的最佳运行时间表可以最终通过一个友好的用户界面显示给用户。按照这两个最佳运行时间表，所有机器运行所耗费的电力费用总额将是：￥1110+￥3136＝￥4246.

以上实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种负荷管理方法，包括：

步骤1：接收与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件；

步骤2：根据所述运行约束条件对管理对象进行分组；

步骤3：确定各组的候选运行时间表，使得各管理对象均满足所述运行约束条件；

步骤4：基于电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数，计算出所述候选运行时间表各自对应的电力费用额；

步骤5：从各组的所述候选运行时间表中选择出所述电力费用额最少的一个作为该组的优选运行时间表。

2、根据权利要求1所述的负荷管理方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

步骤6：将各组的所述优选运行时间表合成为一个最佳运行时间表。

3、根据权利要求1所述的负荷管理方法，其特征在于，所述步骤1为：接收用户输入的与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件。

4、根据权利要求1所述的负荷管理方法，其特征在于，所述步骤1为：接收用户输入的与时段相关的电力费率信息和与管理对象相关的运行约束条件，并接收通过采集和处理得到的、与管理对象相关的电力参数。

5、根据权利要求1、3或4所述的负荷管理方法，其特征在于，所述步骤1还包括：将接收到的所述与时段相关的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件进行存储。

6、根据权利要求1、3或4所述的负荷管理方法，其特征在于，所述电力参数为所述管理对象的额定功率。

7、根据权利要求1、3或4所述的负荷管理方法，其特征在于，所述运行约束条件包括：管理对象允许运行的时间段、管理对象必须运行的时间长度和管理对象运行的相互关系。

8、根据权利要求7所述的负荷管理方法，其特征在于，所述步骤2为：根据所述管理对象运行的相互关系对管理对象进行分组，使得每组仅包括一个与其它管理对象不存在相互关系的管理对象、或每组包括的管理对象仅与本组中的其它管理对象存在相互关系。

9、一种负荷管理装置，包括：

一个输入单元，用于接收电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件；

一个分组单元，用于根据来自所述输入单元的所述运行约束条件对管理对象进行分组；

一个确定单元，用于确定各组的候选运行时间表，使得各管理对象均满足来自所述输入单元的所述运行约束条件；

一个计算单元，用于基于来自所述输入单元的电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数，计算出所述候选运行时间表各自对应的电力费用额；

一个选择单元，用于根据所述计算单元的计算结果，从各组的所述候选运行时间表中选择出所述电力费用额最少的一个作为该组的优选运行时间表。

10、根据权利要求9所述的负荷管理装置，其特征在于，所述负荷管理装置还包括：

一个合成单元，用于将从选择单元获得的各组的所述优选运行时间表合成为一个最佳运行时间表。

11、根据权利要求9所述的负荷管理装置，其特征在于，所述负荷管理装置还包括：一个监测单元，用于采集和处理与管理对象相关的电力参数；

所述输入单元包括：

一个键盘模块，用于接收用户输入的电力费率信息以及与管理对象相关的运行约束条件；

一个接收模块，用于接收来自所述监测单元的、与管理对象相关的电力参数。

12、根据权利要求9或11所述的负荷管理装置，其特征在于，所述输入单元还包括：

一个存储模块，用于存储接收到的所述电力费率信息以及与管理对象相关的电力参数和运行约束条件。

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