CN107563547B - 一种用户侧用能纵深优化综合能源管控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型用户侧用能纵深优化综合能源管控方法，其技术特点在于包括如下步骤：步骤1、对预测新能源发电进行超短期预测，并将发电预测与超短期负荷预测进行匹配，进而调节冷热负荷，实现源荷互补控制；步骤2、根据多种能源的配比优化策略，冷热电联供冷热负荷分时匹配的协调控制技术，实现对不同冷热源的小时级优化调度与自趋优控制；步骤3、根据环境温度自趋优控制策略，在不影响环境舒适度的前提，调整冷热能的温度指标，进而达到节能目的；步骤4、定时开启和关闭空调。本发明通过对用能互动控制策略实现新能源、电能、冷热用能的自趋优，使用能更经济。
Description
技术领域
本发明属于能源管控技术领域，涉及一种新型用户侧用能纵深优化综合能源管控方法。
背景技术
目前，各市县商务中心办公楼宇内普遍建设有光伏发电、风力发电、储能、地源热泵，用能主要是电力(办公照明、动力)和冷热能(空调)，其中冷热用能占比可达60％-70％，目前很多办公楼宇和本商务中心情况类似，如何解决好冷热能的节能，如何使新能源发电与用电负荷的友好互动，使能源利用更智慧、更经济是用户的迫切需求。基于该需求，研究了本发明的新型用户侧用能纵深优化综合能源管控方法。
发明内容
发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、高效节能的新型用户侧用能纵深优化综合能源管控方法。
发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种新型用户侧用能纵深优化综合能源管控方法，包括如下步骤：
步骤1、对预测新能源发电进行超短期预测，并将发电预测与超短期负荷预测进行匹配，当发电变化率与负荷变化率的差值大于设定值时判断冷热负荷是否设定范围内，如果不是在设定范围内，同时根据电价时间段，确定启动是否调节房间温度和地源热泵的出水温度，进而调节冷热负荷，实现源荷互补控制；
步骤2、根据多种能源的配比优化策略，冷热电联供冷热负荷分时匹配的协调控制技术，实现对不同冷热源的小时级优化调度与自趋优控制；
步骤3、根据环境温度自趋优控制策略，在不影响环境舒适度的前提，调整冷热能的温度指标，进而达到节能目的；
步骤4、定时开启和关闭空调。
而且，所述步骤1的具体步骤包括：
(1)获取未来1小时的光伏发电功率预测数据负荷功率预测数据，并将发电预测与超短期负荷预测进行匹配，当发电变化率与负荷变化率的差值大于设定值时变化率超标次数加一；
(2)检查变化率超标次数是否大于设定值，当大于设定值时判断地源热泵出水口温度是否在设定范围之内，如果不是，则进行温度调节。
(3)当前变化率小于配置允许最大变化率，则变化率超标次数清零，策略重新开始运行；
(4)变化率超标次数小于设定值，地源热泵出水口温度在设置范围之内，则策略亦重新开始运行。
而且，所述步骤2的具体方法为：根据天气预报信息、环境监测信息、策略列表、数据采集信息、电网电价信息、能源配比计划、运行成本制定能源配比计划，在结合时间控制策略的同时考虑白天光伏发电出力的大小、对电网的冲击、环境温度、考虑办公环境的舒适度等因素，配比地源热泵的出力和储能的充放电，在保证办公环境舒适的前提下，使用能最经济。
而且，所述步骤3的境温度自趋优控制策略包括调节楼宇内房间温度和地源热泵的出水温度，具体为：
(1)调节楼宇内房间温度：在每个房间装设温度控制器，控制出风口的出风量，控制器接收本平台的控制命令，在电价高峰期使大楼所有的房间温度整体降低/提高2℃，根据室内温度的变化，在室温降低/上升1.5℃以上，停止策略的执行，房间温度设定调整回以前温度；
(2)调整地源热泵的出水温度：地源热泵的出水温度在执行调节楼宇内房间温度时，配合降低/调高出水温度1℃。
发明的优点和积极效果是：
1、本发明利用能量优化配比、优化调度等技术，实现用户侧电、冷、热等多种能源全生命周期在线监测、能源生产与用户的负荷需求之间智能互动。平台主要新功能为能源调控算法服务与互动策略优化；算法包括能源配比，各算法模型以选定的配比规则为准则生成能源配比计划，同时通过平台的用能互动控制策略实现新能源、电能、冷热用能的自趋优，使用能更经济。
2、本发明采用多种能源的配比优化策略，冷热电联供冷热负荷分时匹配的协调控制技术，实现对不同冷热源的小时级优化调度与控制。
3、本发明采用环境温度自趋优控制策略，在不影响环境舒适度的前提，调整冷热能的温度指标，达到节能目的。
4、本发明能够定时关闭开启房间空调控制器，节约电能；每天晚上下班后定时关闭房间空调控制器，节约能源，上班前半小时开启通风功能，创造舒适的办公环境。
附图说明
图1是本发明的源荷互补控制处理流程图；
图2是本发明的源荷用量对比示意图；
图3是本发明的环境温度自趋优流程示意图；
具体实施方式
以下结合附图对发明实施例作进一步详述：
本发明的系统需要布置数据采集服务器、数据分析服务器、工作站、分布式能源发电预测服务器、能效采集系统、冷热负荷控制系统、空调出风口控制系统、气象站(或气象数据包)，电力数据采集、房间温度采集器、地源热泵压力、温度采集器。各种数据统一接到综合能源智慧管控平台，通过平台分析调控，并执行多能互动策略。
一种新型用户侧用能纵深优化综合能源管控方法，如图1、图2和图3 所示，包括如下步骤：
步骤1、对预测新能源发电进行超短期预测，并将发电预测与超短期负荷预测进行匹配，当发电变化率与负荷变化率的差值大于设定值时判断冷热负荷是否设定范围内，如果不是在设定范围内，同时根据电价时间段，确定启动是否调节房间温度和地源热泵的出水温度，进而调节冷热负荷，实现源荷互补控制；
在本实施例中，所述步骤1的具体步骤包括：
(1)获取未来1小时的光伏发电功率预测数据负荷功率预测数据，并将发电预测与超短期负荷预测进行匹配，当发电变化率与负荷变化率的差值大于设定值时变化率超标次数加一；
(2)检查变化率超标次数是否大于设定值，当大于设定值时判断地源热泵出水口温度是否在设定范围之内，如果不是，则进行温度调节。
(3)当前变化率小于配置允许最大变化率，则变化率超标次数清零，策略重新开始运行；
(4)变化率超标次数小于设定值，地源热泵出水口温度在设置范围之内，则策略亦重新开始运行。
步骤2、根据多种能源的配比优化策略，冷热电联供冷热负荷分时匹配的协调控制技术，实现对不同冷热源的小时级优化调度与自趋优控制；
在本实施例中，所述步骤2的具体方法为：根据天气预报信息、环境监测信息、策略列表、数据采集信息、电网电价信息、能源配比计划、运行成本制定能源配比计划，在结合时间控制策略的同时考虑白天光伏发电出力的大小、对电网的冲击、环境温度、考虑办公环境的舒适度等因素，配比地源热泵的出力和储能的充放电，在保证办公环境舒适的前提下，使用能最经济。
步骤3、根据环境温度自趋优控制策略，在不影响环境舒适度的前提，调整冷热能的温度指标，进而达到节能目的；
在本实施例中，所述步骤3的境温度自趋优控制策略包括调节楼宇内房间温度和地源热泵的出水温度，具体为：
(1)调节楼宇内房间温度：在每个房间装设温度控制器，控制出风口的出风量，控制器接收本平台的控制命令，在电价高峰期使大楼所有的房间温度整体降低/提高2℃，根据室内温度的变化，在室温降低/上升1.5℃以上，停止策略的执行，房间温度设定调整回以前温度；
(2)调整地源热泵的出水温度：地源热泵的出水温度在执行调节楼宇内房间温度时，配合降低/调高出水温度1℃。
步骤4、定时开启和关闭空调。
在本实施例中，系统具备定时关闭空调功能。办公室空调往往有些房间存在忘记关闭的空调的现象，这种情况据统计有5％左右的比率。定时关闭可以达到有效节能的目的。同时系统还具有定时开启功能，上班前半小时开启房间通风功能，使办公室人员上班就有个良好的工作环境。
下面分别对每个步骤的具体实施方式进行说明：
(1)源荷互补控制
该管控平台对预测新能源发电进行超短期预测，发电预测与超短期负荷预测进行匹配，当发电变化率与负荷变化率的差值大于设定值时判断冷热负荷是否设定范围内，如果不是在设定范围内，同时根据电价时间段，确定启动是否调节房间温度和地源热泵的出水温度，即调节冷热负荷，达到源荷互补的效果。
根据获取到的超短期光伏发电功率预测及负荷功率预测数据，计算当前变化率与配置允许的最大变化率进行比较，当前变化率大于配置允许最大变化率是判断变化率超标次数是否大于设定值，最后与地源热泵出水温度进行匹配，当地源热泵出水口温度在设定范围内时，不需要调节温度，当地源热泵出水口温度超出设定范围，则进行温度调节。制冷时，当地源热泵出口温度超出设定范围，则降低地源热泵出水口温度2℃；制热时，当地源热泵出口温度超出设定范围，则升高地源热泵出水口温度2℃。
综合能源管控平台将风力及分布式能源等新能源发电与天气状况实时相关，且负荷变化也随机不确定，若要使区域电网安全、稳定、经济运行，就需要实时平衡这两个随机变化的变量，就要对微电网内各分布式能源间、微电网内的电负荷、热负荷和冷负荷建立基于经济目标的能量优化管理模型，研究制定出合理的调度控制策略，实现风能、分布式能源等可再生能源的有效利用。
(2)多种能源的配比优化策略
多种能源的配比优化策略，冷热电联供冷热负荷分时匹配的协调控制技术，实现对不同冷热源的小时级优化调度与自趋优控制。根据天气预报信息、环境监测信息、策略列表、数据采集信息、电网电价信息、能源配比计划、运行成本制定能源配比计划，比如在晚上电价低谷期，使储能进行充电，白天用能高峰期和电价高峰期放电，除了时间的控制策略外结合了白天光伏发电出力的大小，同时对电网的冲击、环境温度，考虑办公环境的舒适度，配比地源热泵的出力，储能的充放电，在保证办公环境舒适的前提下，使用能最经济。
(3)环境温度自趋优控制策略，在不影响环境舒适度的前提，调整冷热能的温度指标，达到节能目的。该策略调节有两个方面，一是在每个房间装设温度控制器，控制出风口的出风量，控制器接收平台的控制命令，在电价高峰期使大楼所有的房间温度整体降低/提高2℃(人体对2℃的温差感觉有滞后性)，根据室内温度的变化，在室温降低/上升1.5℃以上，停止策略的执行，房间温度设定调整回以前温度，这个升温过程基本可以持续1-2小时左右，每天策略可以执行2次。总执行时间约3.5小时左右。二是调整地源热泵的出水温度，地源热泵的出水温度在执行策略一的时候配合降低/调高出水温度1℃。
(4)系统具备定时关闭空调功能。办公室空调往往有些房间存在忘记关闭的空调的现象，这种情况据统计有5％左右的比率。定时关闭可以达到有效节能的目的。同时系统还具有定时开启功能，上班前半小时开启房间通风功能，使办公室人员上班就有个良好的工作环境。
本发明以天津北辰商务中心绿色办公示范工程为例，节能的效果和经济效益如下：
(1)峰谷电价的充放电策略
100KW*1h，充放一次电存储约50度电能量，采用峰谷电机策略，高峰期放电每天可节约费用100*(1.3376-0.4576)＝88.6元年节约费用为 365*88.6＝32339元：
(2)温度自趋优策略
空调每提高(或降低)两度可节约20％的电量，每天按照高峰电价时段，同时为了保障舒适性，每天自趋优策略运行时段定为3.5个小时，每天节电量为3000*(3.5/8)*20％＝262.5kWh，每年利用天数(8个月208天，冬天不关闭，同时会随着季节调整供冷月供热)按照高峰电价计算每年节约费用 1.3376*262.5*208＝73032.96元。
(3)房间空调定时关闭节约费用
能源管控系统设置了定时关闭系统，每天下午下班5:40执行一次空调关机命令，晚上9:00再执行一次关机命令。按照5％的房间未关闭考虑计算，晚上考虑领导开会，运行时间平均2小时左右，按照北辰地源热泵的运行规律，一般2台泵会开启，该策略可得出以下节能数据。
a)每天节能2*204.8*5％*2≈41kWh
b)每天节约费用：41*1.1106≈46元(按照平均电价1.1106元/kWh计算)；
c)每年节能：41*100＝4100kWh。(每年按100天使用计算)
d)每年节约费用：46*100＝4600元。
a)每天节能2*291.6*5％*2≈58kWh
b)每天节约费用：58*1.1106≈65元(按照平均电价1.1106元/kWh计算)；
c)每年节能：58*100＝5800kWh。(每年按100天使用计算)
d)每年节约费用：65*100＝6500元。
a)每年累计节电：4100+5800＝9900kWh
每年累计节约：4600+6500＝11100元
需要强调的是，发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种用户侧用能纵深优化综合能源管控方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、对预测新能源发电进行超短期预测，并将发电预测与超短期负荷预测进行匹配，当发电变化率与负荷变化率的差值大于设定值时判断冷热负荷是否设定范围内，如果不是在设定范围内，同时根据电价时间段，确定启动是否调节房间温度和地源热泵的出水温度，进而调节冷热负荷，实现源荷互补控制；
步骤2、根据多种能源的配比优化策略，冷热电联供冷热负荷分时匹配的协调控制技术，实现对不同冷热源的小时级优化调度与自趋优控制；
步骤3、根据环温度自趋优控制策略，在不影响环境舒适度的前提，调整冷热能的温度指标，进而达到节能目的；
步骤4、定时开启和关闭空调；
所述步骤1的具体步骤包括：
(1)获取未来1小时的光伏发电功率预测数据负荷功率预测数据，并将发电预测与超短期负荷预测进行匹配，当发电变化率与负荷变化率的差值大于设定值时变化率超标次数加一；
(2)检查变化率超标次数是否大于设定值，当大于设定值时判断地源热泵出水口温度是否在设定范围之内，如果不是，则进行温度调节；
(3)当前变化率小于配置允许最大变化率，则变化率超标次数清零，策略重新开始运行；
(4)变化率超标次数小于设定值，地源热泵出水口温度在设置范围之内，则策略亦重新开始运行。
2.根据权利要求1所述的一种用户侧用能纵深优化综合能源管控方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：根据天气预报信息、环境监测信息、策略列表、数据采集信息、电网电价信息、能源配比计划、运行成本制定能源配比计划，在结合时间控制策略的同时考虑白天光伏发电出力的大小、对电网的冲击、环温度、考虑办公环境的舒适度等因素，配比地源热泵的出力和储能的充放电，在保证办公环境舒适的前提下，使用能最经济。
3.根据权利要求1所述的一种用户侧用能纵深优化综合能源管控方法，其特征在于：所述步骤3的温度自趋优控制策略包括调节楼宇内房间温度和地源热泵的出水温度，具体为：
(1)调节楼宇内房间温度：在每个房间装设温度控制器，控制出风口的出风量，控制器接收本平台的控制命令，在电价高峰期使大楼所有的房间温度整体降低/提高2℃，根据室内温度的变化，在室温降低/上升1.5℃以上，停止策略的执行，房间温度设定调整回以前温度；
(2)调整地源热泵的出水温度：地源热泵的出水温度在执行调节楼宇内房间温度时，配合降低/调高出水温度1℃。
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