CN109698506A - 一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法 - Google Patents

一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，包括以下步骤：第一，分析一般建筑物内部柔性负荷构成及其中断特性，选取适合中断响应的柔性负荷；第二，分析空调系统的负荷中断响应原理，考虑中断空调负荷对用户体验的影响，确定空调负荷中断的参考指标；第三，根据所建立的空调负荷中断指标，建立相应的空调负荷中断策略，确定不同情况下空调负荷中断值；第四，对空调以外的其他柔性负荷进行中断影响比较，确定各类柔性负荷的中断优先级；第五，结合空调负荷中断策略与其他柔性负荷中断优先级，制定建筑物内部柔性负荷中断管理策略。该方法能够及时调整空调负荷在不影响用户体验的情况下中断负荷，安排其他柔性负荷按重要程度进行中断。

Description

一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法
技术领域
本发明是涉及电力管控技术领域，具体的说是一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法。
背景技术
通过对智能办公楼宇开展中央空调的实证调控。在基本不影响人体舒适度的前提下，通过优化空调主机运行模式、运行方式、改变现场运行参数、改变运行状态、设定边界条件等多种方式，验证了楼宇中央空调系统的调控曲线、降负荷效果，实际数据表明，采取合适的空调调控策略，不仅可以明显削减峰值负荷，而且可以将人体舒适度的影响减少到最小，一般情况下负荷削减量可达到5％-15％之间，特殊情况下负荷削减量可达到60％。
公共楼宇大规模空调负荷虚拟调峰关键技术研究及应用、公共楼宇智能用电模式动态优化关键技术研究及应用、电力全负荷精细灵活调控关键技术及工程应用以及用户负荷群快速响应及调控技术研究等需求响应类项目，通过构建政府、电网公司、聚合商、用户多方参与的需求响应信息共享方式、互动策略及运作模式，推动用户主动参与需求响应，提出的需求响应效果评价方法和策略，不仅能够为电网紧急响应供需平衡提供策略支撑，也为电网进行需求侧管理和响应提供平台支撑，指导相关激励措施的制定和工程的进一步开展，为国网公司评估用户需求响应能力以及支撑和规范的制定提供标准支撑。通过在需求响应资源柔性调控策略方面的研究及应用，深度挖掘用户需求响应潜力及的调控能力，整合用户侧可调节资源，实现需求侧快速可调资源的优化资源配置。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，在负荷聚合商给出所需的中断负载量信息时，智能建筑物能量管理系统需要及时调整空调负荷在不影响用户体验的情况下中断负荷，安排其他柔性负荷按重要程度进行中断。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：当负荷聚合商给出所需的中断负载量信息时，智能建筑物能量管理系统需要及时安空调负荷在不影响用户体验的情况下中断负荷，安排其他柔性负荷按重要程度进行中断，具体步骤如下：
步骤1，分析建筑物内部柔性负荷构成及其中断特性，采集中断各类柔性负荷对用户造成的影响，选取适合中断响应的柔性负荷；
步骤2，分析空调系统的负荷中断响应原理，考虑中断空调负荷对用户体验的影响，确定空调负荷中断的参考指标；
步骤3，根据所建立的空调负荷中断指标，建立相应的空调负荷中断策略，确定不同情况下空调负荷中断值；
步骤4，对空调以外的其他柔性负荷进行中断影响比较，确定各类柔性负荷的中断优先级；
步骤5，结合空调负荷中断策略与其他柔性负荷中断优先级，制定建筑物内部柔性负荷中断管理策略。
所述的步骤1中建筑物内部柔性负荷包括空调系统、照明系统、电动汽车充电站、储罐水泵、停车场通风和电子信息显示，所述的空调系统包括风扇、阻尼器执行器、二氧化碳传感器、烟雾探测器、冷水机、泵、阀门执行器、温度传感器、加湿器和静压传感器，所述的照明系统包括位于不同位置的高效荧光灯、电子镇流器、紧凑型荧光灯和照明控制，所述的照明系统所处的位置包括走廊、仓库、办公室。
所述的步骤2中采用室温TR、空调系统人群占用水平H、当前电力需求PCD和负荷中断限制CL数据利用中断响应管理程序调整空调系统的工作频率，进而调整空调系统的电力需求。
所述的步骤3的具体步骤如下：使用者通过智能建筑物能量管理系统设置最高温度TAC,max、最低温度TAC,min和最高空调人群占用水平Hhigh，当智能建筑物能量管理系统接收到来自可中断负荷聚合商的削减负荷信号时，中断响应管理系统将确定在减少可中断负荷聚合商所需的负荷量之后需要实现的新的电力需求目标值PNEW，随后，中断响应管理系统将确定连接到智能建筑物能量管理系统的所有k个空调的变速驱动控制工作频率，如果空调的H大于或等于Hhigh且TR大于或等于TAC,max，那么中断响应管理系统将削减部分负载，使其变速驱动控制的工作频率为满载时的50％；如果H大于或等于Hhigh且TR小于TAC,max，或H小于Hhigh且TR大于或等于TAC,max，则中断响应管理系统将削减部分负载使得变速驱动控制的工作频率为满载时的30％；如果H小于Hhigh且TR小于TAC,max，则中断响应管理系统将削减全部负载。
所述的步骤4中使用者通过智能建筑物能量管理系统对建筑物内多种柔性负荷进行优先级值分配，最低优先级值为不重要负载，在有中断需求时，优先中断，最高优先级值为关键负载，在任何情况下都不会中断。
所述的步骤5的具体步骤为，当PCD大于PNEW时，优先通过中断响应管理系统调整空调系统的所有k个变速驱动控制的工作频率，当空调系统的所有k个变速驱动控制的工作频率调整后PCD仍然大于PNEW时，中断响应管理系统根据多种柔性负荷的优先级值依次削减负载，直至PCD小于或等于PNEW时，后续高优先级的柔性负荷将停止中断。
本发明一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法的有益效果是：当负荷聚合商给出所需的中断负载量信息时，智能建筑物能量管理系统需要及时调整空调负荷在不影响用户体验的情况下中断负荷，安排其他柔性负荷按重要程度进行中断。
附图说明
图1为本发明一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法的工作流程图。
图2为本发明一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法的具体仿真示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：当负荷聚合商给出所需的中断负载量信息时，智能建筑物能量管理系统需要及时安空调负荷在不影响用户体验的情况下中断负荷，安排其他柔性负荷按重要程度进行中断，具体步骤如下：
步骤1，分析建筑物内部柔性负荷构成及其中断特性，采集中断各类柔性负荷对用户造成的影响，选取适合中断响应的柔性负荷；
步骤2，分析空调系统的负荷中断响应原理，考虑中断空调负荷对用户体验的影响，确定空调负荷中断的参考指标；
步骤3，根据所建立的空调负荷中断指标，建立相应的空调负荷中断策略，确定不同情况下空调负荷中断值；
步骤4，对空调以外的其他柔性负荷进行中断影响比较，确定各类柔性负荷的中断优先级；
步骤5，结合空调负荷中断策略与其他柔性负荷中断优先级，制定建筑物内部柔性负荷中断管理策略。
根据普遍规律，建筑物内部消耗的能源有60％用于空调系统，15％用于照明系统。本实施例的步骤1中，空调系统的主要功能是冷却、加湿、除湿建筑物内的空气，并使新鲜外部空气能够流通以进行通风。用于交流系统的设备包括风扇、阻尼器执行器、CO2传感器、烟雾探测器、冷水机、泵、阀门执行器、温度传感器、加湿器和静压传感器。在空调系统的空气处理单元中使用离心风扇使空气在建筑物内循环，并且阻尼器致动器用于调节管道内的空气流动。通过离心风扇的气流的体积速率直接随叶轮的转速而变化，驱动风扇所需的功率随叶轮速度的立方体而变化。因此，空气流量的微小减少会产生显著能源节约，连接到空气处理单元风扇电机的变速驱动器可以帮助实现空调系统负荷需求的显著降低。
照明系统是建筑物内部仅次于空调的具有显著中断负荷潜力的设备。照明负荷的减少不仅降低了能耗，而且降低了空间中的热增益，这反过来又导致空调能耗的减少。建筑物的内部照明使用高效荧光灯、电子镇流器、紧凑型荧光灯和改进的照明控制。而不同的照明系统分布在建筑物的不同空间位置，空间位置包括但不限于走廊、楼梯、仓库、办公室。
本实施例中，筑物内部柔性负荷还包括电动汽车充电站、储罐水泵、停车场通风和电子信息显示等设备。
步骤2中，由于空调系统占据建筑物内部消耗能源的比重较大，因此对空调系统中断策略需要进行详细的规划调整，前提是不能够影响使用者的使用体验，具体包括：采用室温TR、空调系统人群占用水平H、当前电力需求PCD和负荷中断限制CL数据利用中断响应管理程序调整空调系统的工作频率，进而调整空调系统的电力需求。
步骤3中空调系统的中断调整策略具体逻辑如下：使用者通过智能建筑物能量管理系统设置最高温度TAC,max、最低温度TAC,min和最高空调人群占用水平Hhigh，当智能建筑物能量管理系统接收到来自可中断负荷聚合商的削减负荷信号时，中断响应管理系统将确定在减少可中断负荷聚合商所需的负荷量之后需要实现的新的电力需求目标值PNEW，随后，中断响应管理系统将确定连接到智能建筑物能量管理系统的所有k个空调的变速驱动控制工作频率，如果空调的H大于或等于Hhigh且TR大于或等于TAC,max，那么中断响应管理系统将削减部分负载，使其变速驱动控制的工作频率为满载时的50％；如果H大于或等于Hhigh且TR小于TAC,max，或H小于Hhigh且TR大于或等于TAC,max，则中断响应管理系统将削减部分负载使得变速驱动控制的工作频率为满载时的30％；如果H小于Hhigh且TR小于TAC,max，则中断响应管理系统将削减全部负载。
步骤4中，对空调系统以外的柔性负荷进行中断影响比较，使用者通过智能建筑物能量管理系统对空调系统以外的柔性负荷进行优先级值分配。本实施例中，根据对建筑物使用者的影响由小到大，对各个柔性负载分配优先级值，其中，以“1”作为最低优先级，以“6”作为最高优先级，用户可以灵活地确定建筑物中的哪些负载不那么重要或不重要，其中，分配给优先级值“1”的柔性负荷在需要中断柔性负荷时优先中断，分配给优先级值“6”的柔性负荷在任何情况下都不会脱落。
本实施例中，电动汽车被认为是在中断任何其他柔性负荷之前首先中断的优先级最低的负载。因为临时中断电动汽车充电将不会对电动汽车车主的满意度和舒适性产生重大影响，只要车主要求的充电状态在出发时实现。当触发基于优先级的负载裁减时，中断响应管理系统将从“1”开始，自动裁减较低优先级的负载。
本实施例中确定的建筑物内部柔性负荷优先级如表1所示，
表1柔性负荷中断优先级与中断容量限制
柔性负荷 优先级 中断容量限制(kW)
电动汽车充电站 1 3.3
电子显示屏 2 0.45
走廊照明 3 1.2
停车场通风机 4 4.5
储罐水泵 5 4.5
步骤5中，优先对空调负荷进行中断调整，并结合其他柔性负荷中断优先级值，制定建筑物内部柔性负荷中断管理策略，具体步骤如下：如果空调系统的所有k个变速驱动控制的工作频率都已经被调整，并且PCD仍然大于PNEW，中断响应管理系统将调用基于优先级的负载削减程序。
本实施例中，如果“电动汽车充电站”具有优先级“1”设置，那么当系统变速驱动控制已经完全完成并且PCD仍然超过PNEW时，电动汽车充电站将首先被中断。如果PCD在优先级“1”负载断开后仍然超过PNEW，则对优先级“2”负载重复相同的过程。当PCD小于或等于PNEW时，后续高优先级的柔性负荷将停止中断。
如图2所示，当负荷聚合商所需负荷削减量为20kW时，柔性负荷中断响应管理系统首先调节空调变速驱动控制，根据室内温度以及人员占用水平，确定空调负荷中断程度，当所有空调负荷均被调用后，PCD仍然超过PNEW，此时则启动基于柔性负荷优先级的中断控制系统，从优先级为“1”的负荷逐级进行负荷中断操作，直到满足负荷中断需求。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：当负荷聚合商给出所需的中断负载量信息时，智能建筑物能量管理系统需要及时安空调负荷在不影响用户体验的情况下中断负荷，安排其他柔性负荷按重要程度进行中断，具体步骤如下：
步骤1，分析建筑物内部柔性负荷构成及其中断特性，采集中断各类柔性负荷对用户造成的影响，选取适合中断响应的柔性负荷；
步骤2，分析空调系统的负荷中断响应原理，考虑中断空调负荷对用户体验的影响，确定空调负荷中断的参考指标；
步骤3，根据所建立的空调负荷中断指标，建立相应的空调负荷中断策略，确定不同情况下空调负荷中断值；
步骤4，对空调以外的其他柔性负荷进行中断影响比较，确定各类柔性负荷的中断优先级；
步骤5，结合空调负荷中断策略与其他柔性负荷中断优先级，制定建筑物内部柔性负荷中断管理策略。
2.如权利要求1所述的一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：所述的步骤1中建筑物内部柔性负荷包括空调系统、照明系统、电动汽车充电站、储罐水泵、停车场通风和电子信息显示，所述的空调系统包括风扇、阻尼器执行器、二氧化碳传感器、烟雾探测器、冷水机、泵、阀门执行器、温度传感器、加湿器和静压传感器，所述的照明系统包括位于不同位置的高效荧光灯、电子镇流器、紧凑型荧光灯和照明控制，所述的照明系统所处的位置包括走廊、仓库、办公室。
3.如权利要求2所述的一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：所述的步骤2中采用室温TR、空调系统人群占用水平H、当前电力需求PCD和负荷中断限制CL数据利用中断响应管理程序调整空调系统的工作频率，进而调整空调系统的电力需求。
4.如权利要求3所述的一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：所述的步骤3的具体步骤如下：使用者通过智能建筑物能量管理系统设置最高温度TAC,max、最低温度TAC,min和最高空调人群占用水平Hhigh，当智能建筑物能量管理系统接收到来自可中断负荷聚合商的削减负荷信号时，中断响应管理系统将确定在减少可中断负荷聚合商所需的负荷量之后需要实现的新的电力需求目标值PNEW，随后，中断响应管理系统将确定连接到智能建筑物能量管理系统的所有k个空调的变速驱动控制工作频率，如果空调的H大于或等于Hhigh且TR大于或等于TAC,max，那么中断响应管理系统将削减部分负载，使其变速驱动控制的工作频率为满载时的50％；如果H大于或等于Hhigh且TR小于TAC,max，或H小于Hhigh且TR大于或等于TAC,max，则中断响应管理系统将削减部分负载使得变速驱动控制的工作频率为满载时的30％；如果H小于Hhigh且TR小于TAC,max，则中断响应管理系统将削减全部负载。
5.如权利要求4所述的一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：所述的步骤4中使用者通过智能建筑物能量管理系统对建筑物内多种柔性负荷进行优先级值分配，最低优先级值为不重要负载，在有中断需求时，优先中断，最高优先级值为关键负载，在任何情况下都不会中断。
6.如权利要求5所述的一种建筑物内部柔性负荷中断响应管理方法，其特征在于：所述的步骤5的具体步骤为，当PCD大于PNEW时，优先通过中断响应管理系统调整空调系统的所有k个变速驱动控制的工作频率，当空调系统的所有k个变速驱动控制的工作频率调整后PCD仍然大于PNEW时，中断响应管理系统根据多种柔性负荷的优先级值依次削减负载，直至PCD小于或等于PNEW时，后续高优先级的柔性负荷将停止中断。
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