CN109189145A - 一种热能设备节能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热能设备节能控制方法。采用热能设备节能控制系统，通过计量芯片测量热能设备的工作能量、通过温度传感器测量热能设备所在的环境温度；判断热能设备是否工作，并记录工作时间：具体建立节能控制优化模型，求解节能控制优化模型，获得各个时刻的h时刻热能设备的室内温度作为最优优化参数，用最优优化参数对热能设备进行优化控制。本发明能根据从热能设备所在家庭电网采集的数据信息识别出当下热能设备的信息，针对于家庭内的热能设备进行节能控制，具有很好的准确性和鲁棒性。

Description

一种热能设备节能控制方法
技术领域
本发明涉及了一种电器控制方法，尤其是涉及一种热能设备节能控制方法，属于电网数据处理领域。
背景技术
随着社会经济的发展，节能的观念也逐步受到重视。越来越多的企业或者家庭根据电器的工作状态，通过不同的控制技术实现节能的目的。
热能设备在生活中扮演着非常重要的角色，热能设备通过相应功率控制外部的温度。然而，热能设备在日常生活中的能耗较大，且不够智能，需要一种新的智能控制方法实现热能设备的节能控制。
发明内容
为了实现热能设备工作的节能优化，本发明提供了一种热能设备节能控制方法，需要对热能电器进行监测，监测热能电器的工作状态，能根据从热能设备所在家庭电网采集的数据信息进行温度优化控制。
如图1所示，本发明解决其技术问题的技术方案是：
1)采用热能设备节能控制系统，通过计量芯片测量热能设备的工作能量、通过温度传感器测量热能设备所在的环境温度，微处理器把测量的数据发送给云端，进行进一步分析处理；
环境温度包括热能设备所在的室内温度和室外温度。
2)通过计量芯片获取热能设备的工作能量，判断热能设备是否工作，并记录工作时间：
其中，pte代表热能设备的工作功率；
即当热能设备的工作功率pte大于等于0.1千瓦时时，热能设备在工作；即当热能设备的工作功率pte小于0.1千瓦时时，热能设备不在工作。通过上述判断能避免热能设备待机工作的情况，将热能设备待机工作认定为不工作。
3)本发明根据周围的温度以及设备的功率，利用系统辨识方法建立功率和温度的关系，pte代表功率，T代表温度，对应的模型如下：T(h)＝T(h-1)*α+(18*pte(h)+Tout(h))*(1-α)。具体建立节能控制优化模型，表达式如下：
T(h+1)＝T(h)*α+(18*pte(h)+Tout(h))*(1-α) (2)
Tmin≤T(h+1)≤Tmax (3)
其中，T(h)表示h时刻热能设备的室内温度，T(h)需要在预先设定的[Tmin,Tmax]范围内，T(h+1)表示h+1时刻热能设备的室内温度，pte(h)表示h时刻热能设备的功率，Tout(h)表示h时刻热能设备的室外温度；F代表最优控制目标函数，以最少F值为优化目标；T-ON表示热能工作开始时间，T-OFF表示热能设备的工作关闭时间，Tprice代表电价，在开始时间T-ON和关闭时间T-OFF之间的不同时段下有不同的电价，pte(h)表示在h时刻热能设备的能耗，T目标表示期望目标温度，α是模型参数，通过辨识方法实现，可通过最小二乘法获得；
上述公式中，公式(1)表示控制目标表达式，控制目标包含热能设备在工作期间的电费开支和热能产生温度和设定温度T目标偏差组成。(2)表示热能功率和温度之间的关系，(3)表示温度需在工作范围内，均为控制约束。
4)求解节能控制优化模型，获得各个时刻的h时刻热能设备的室内温度T(h)作为最优优化参数，用最优优化参数对热能设备进行优化控制。
所述的热能设备节能控制系统包括电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块、计量芯片、微处理器和存储器；电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块的输入端连接到热能设备所在的电网电路上，电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块的输出端连接到计量芯片，计量芯片经微处理器和存储器连接。分别通过电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块采集热能设备的电压和电流。
所述步骤1)和2)中的工作能量为工作功率。
所述的热能设备为空调、冷暖气扇等调温设备。
所述步骤4)中的求解采用差分进化算法(DE)求解实现。
通过本发明的算法能实现热能设备在最小耗能的情况下满足用户的温度环境需求。例如用户白天室内需要保持一定幅度的恒温，通过本发明算法就能实现热能设备最小化的耗能工作，提高了用电效率。
本发明的有益效果：
本发明方法实施能监测热能设备的功率及外部温度，自主学习热能设备的工作方式，并建立智能设备的工作模型，在外部电价激励下，通过智能控制算法，避开波峰用电，从而使热能设备达到减少开支的目的。
本发明能根据从热能设备所在家庭电网采集的数据信息获得当下热能设备的信息，针对于家庭内的热能设备进行节能控制，具有很好的准确性和鲁棒性。
附图说明
附图1为本发明热能设备节能控制系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
按照本发明发明内容的完整方法实施的实施例及其实施过程如下：
如图1所示，具体实施是在热能设备节能控制系统基础上进行热能设备节能控制，热能设备节能控制系统包括电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块、计量芯片、微处理器和存储器；电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块的输入端连接到热能设备所在的电网电路上，电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块的输出端连接到计量芯片，计量芯片经微处理器和存储器连接。分别通过电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块采集热能设备的电压和电流。
实例过程：
1、假设根据测量，热能设备工作在时间[08:00-16:00]之间工作，因此，T-ON＝8，T-OFF＝18。这段时间测量的室内温度为[24℃-26℃]之间，即Tmin＝24℃，Tmax＝26℃。T目标＝25℃。
2、根据测量的功率pte＝[3,1.5,1,0.1,0.7,1.5,1.2]和测量的温度T＝[24.3173,25.5405,25.7371,24.2876,24.0680,25.3162,25.8969]，利用辨识方法的最少二乘法，把功率和温度带入下列模型，求出α的值，最终求出α＝0.8996。
本实例假设用户设定的目标温度T目标＝25℃，利用差分进化算法对下列模型求解：
T(h)＝T(h-1)*0.8996+(18*pte(h)+Tout(h))*(1-0.8996)
24≤T(h)≤26
其中，在开始时间T-ON和关闭时间T-OFF之间的不同时段下的不同电价为Tprice(h)＝[0.25,0.22,0.22,0.22,0.22,0.25,0.37,0.41,0.38,0.2,0.1,0.5,0.3,0.7,0.2,0.7,0.1,0.2,0.53,0.54,0.42,0.35,0.31,0.24]，该括号里面的数值代表24小时各个小时内的电价；Tout(h)＝[6,5,5,4,5,6,8,9,9.5,10.5,11,12,12.5,13,12.5,11,10,9.5,9,8,7.5,7.5,7,6.5]，该括号里面的数值代表24小时各个小时内的室外温度。
根据控制算法，最终的热能工作电能和对应的温度结果如下：
本发明具体实施在没有节能处理手段方式进行实施，在没有通过节能处理手段的情况下对应的优化模型如下：
优化结果如下：
从结果对比可以看出，本发明控制方法在考虑节能的情况下，让温度在目标值25度上下微弱的波动，从而在经济上减少开支，通过节能控制的方法在经济开支上比没有节能的控制方法要少，3.9987相比3.71提高了8％的能源节能效果，获得了突出显著的技术效果。

Claims (5)

1.一种热能设备节能控制方法，其特征在于：采用热能设备节能控制系统，方法包括以下步骤：
1)采用热能设备节能控制系统，通过计量芯片测量热能设备的工作能量、通过温度传感器测量热能设备所在的环境温度，微处理器分析处理；
2)通过计量芯片获取热能设备的工作能量，判断热能设备是否工作，并记录工作时间：
其中，pte代表热能设备的工作功率；
3)具体建立节能控制优化模型，表达式如下：
T(h+1)＝T(h)*α+(18*pte(h)+Tout(h))*(1-α) (2)
Tmin≤T(h+1)≤Tmax (3)
其中，T(h)表示h时刻热能设备的室内温度，T(h+1)表示h+1时刻热能设备的室内温度，pte(h)表示h时刻热能设备的功率，Tout(h)表示h时刻热能设备的室外温度；F代表最优控制目标函数，T-ON表示热能工作开始时间，T-OFF表示热能设备的工作关闭时间，Tprice代表电价，在开始时间T-ON和关闭时间T-OFF之间的不同时段下有不同的电价，pte(h)表示在h时刻热能设备的能耗，T目标表示期望目标温度，α是模型参数；
4)求解节能控制优化模型，获得各个时刻的h时刻热能设备的室内温度T(h)作为最优优化参数，用最优优化参数对热能设备进行优化控制。
2.根据权利要求1所述的一种热能设备节能控制方法，其特征在于：
所述的热能设备节能控制系统包括电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块、计量芯片、微处理器和存储器；电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块的输入端连接到热能设备所在的电网电路上，电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块的输出端连接到计量芯片，计量芯片经微处理器和存储器连接。分别通过电网电压采样预处理模块、电网电流采样预处理模块采集热能设备的电压和电流。
3.根据权利要求1所述的一种热能设备节能控制方法，其特征在于：
所述步骤1)和2)中的工作能量为工作功率。
4.根据权利要求1所述的一种热能设备节能控制方法，其特征在于：
所述的热能设备为空调、冷暖气扇等调温设备。
5.根据权利要求1所述的一种热能设备节能控制方法，其特征在于：
所述步骤4)中的求解采用差分进化算法(DE)求解实现。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113467265A (zh) * 2021-07-08 2021-10-01 仪征祥源动力供应有限公司 一种用电最大需量控制系统及用电最大需量控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064285A (zh) * 2012-12-29 2013-04-24 杭州电子科技大学 一种基于模型的热泵供暖多目标优化控制方法
EP3007016A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-13 LG Electronics Inc. Central control apparatus for controlling facilities, facility control system comprising the same, and facility control method
CN105894122A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 上海电力学院 一种用于家庭能量管理系统的用电设备运行调度方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064285A (zh) * 2012-12-29 2013-04-24 杭州电子科技大学 一种基于模型的热泵供暖多目标优化控制方法
EP3007016A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-13 LG Electronics Inc. Central control apparatus for controlling facilities, facility control system comprising the same, and facility control method
CN105894122A (zh) * 2016-04-19 2016-08-24 上海电力学院 一种用于家庭能量管理系统的用电设备运行调度方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄羹墙: ""面向家庭能源管理系统的用电调度策略研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库•工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113467265A (zh) * 2021-07-08 2021-10-01 仪征祥源动力供应有限公司 一种用电最大需量控制系统及用电最大需量控制方法

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