CN111219781A - 用于控制热网中的能量分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在峰值负载(201、203)期间控制热网(100)中的能量供应分配的方法。热网(100)包括供应侧和被配置为与供应侧连通的消耗设备侧。来自多个消耗设备(104‑112、401、402)的至少一个低需求消耗设备首先被识别，然后通过在选定时间段期间控制供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的质量流量，例如通过减小布置在供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的连接处的差压阀(408)两端的差压，来减小向所识别的一个或多个低需求消耗设备的能量供应。在所选择的时间段期间维持向所述多个消耗设备(104‑112、401、402)中的其余的消耗设备的能量供应。

Description

用于控制热网中的能量分配的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在峰值负载期间控制诸如加热网或冷却网之类的热网中的能量供应分配的方法。

背景技术

热网中的负载变化是贯穿全年的众所周知的挑战，这是因为变化每天都存在并且季节性地存在。负载变化的峰值尤其具有挑战性，这是因为所述峰值导致增加的成本和热网上的故障。终端使用负载通常是用于加热或冷却的负载以及用于所有网络用户的家用热水制备和网络损耗的负载的总和。峰值负载也是在相对较短的时间段内所有用户的峰值负载和网络损耗的总负载，并且所述峰值负载通常比在热网正常运行期间可以由该热网供应的基本负载或平均负载高得多。

峰值负载的起源在于消耗设备行为、天气条件和不断增加的新能源消耗设备的数量。导致每天峰值负载的典型消耗设备行为例如是早上和/或晚上洗澡，从而在加热系统上产生额外的负载。天气条件通常导致季节性负载变化，例如，白天的太阳辐射导致冷却器的使用增加，室外温度可能导致夏季对冷却的需求增加，冬季对加热的需求增加。可再生能源和废热的使用需要网络在较低温度下运行并且供应相同量的能量，这也限制了公用事业公司通过在这些时段中以较高温度运行网络来满足所需的峰值负载容量。此外，新能源消耗设备例如是伴随新居民区、购物中心和大城市中人口总量增加的热网扩展部，这进一步提高了能源需求并且助长形成峰值负载。

为了满足网络峰值负载需求，第一种选择是在加热系统的情况下提供较高温度，而在冷却系统的情况下提供较低温度，以及控制热网的泵以输送较高流量。当这不足够时，必须安装额外的能量源(例如锅炉、制冷机、储能罐等)，这些带来附加的资本和运行支出以用于相对较少的年运行时间。当载体(例如，水)以有限的速度通过网络传播并且通过从供应设备到消耗设备的长距离传播时，升高或降低热网中的温度可能不是最佳解决方案。即，为了满足要求，必须预先计划好温度的任何变化。满足网络峰值负载需求的又一选择是在选定的时间段期间切断到选定的终端消耗设备的能量供应，从而降低峰值负载需求。这种解决方案降低了热网的效率，这是因为重新开始向所选择的终端消耗设备的电力输送需要额外的能量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在峰值负载期间以减小峰值负载的方式控制热网中的能量供应分配的方法。

本发明的实施例的另一目的是提供一种用于在峰值负载需求期间以提高的效率优化热网的运行的方法。

本发明的实施例的又一目的是提供一种用于控制热网中的能量供应分配的方法，该方法允许所述热网的高效运行而不需要额外的能量源。

根据第一方面，本发明提供了一种用于在峰值负载期间控制热网中的能量供应分配的方法，所述热网包括供应侧和被配置为与所述供应侧连通的消耗设备侧，所述消耗设备侧包括多个消耗设备，每个消耗设备被布置为消耗来自所述热网的热能并被连接到所述供应侧，并且所述供应侧包括一个或多个供应设备，每个供应设备都被布置为将热能供应到所述热网，所述方法包括以下步骤：

-从所述多个消耗设备中识别至少一个低需求消耗设备，所述低需求消耗设备在选定时间段期间具有减少的能量需求；

-通过在选定时间段期间控制供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的质量流量来减少向所识别的一个或多个低需求消耗设备的能量供应；以及

-在所述选定时间段期间维持向所述多个消耗设备中的其余的消耗设备的能量供应。

因此，根据第一方面，本发明提供了一种用于在峰值负载期间控制热网中的能量供应分配的方法。热网是一种通过使用热能在终端用户处将温度维持在期望水平的系统。热网包括供应侧和消耗设备侧。用于网络的热能通常在热网的供备侧中生成，并且然后通过管道系统朝向多个消耗设备，即朝向热网的消耗设备侧被分配。热能的分配需要是一种受控过程，以便具有有效且可靠的热网。

供应侧包括一个或多个供应设备，每个供应设备都被布置成向热网供应热能。供应设备可以彼此连接，从而形成将热能输送至消耗设备侧的一系列不同消耗设备的中央源。可选地或另外地，来自供应侧的每个供应设备可以连接到管道系统，该管道系统将热能直接输送到消耗设备侧的一个或多个消耗设备。供应设备可以通过利用太阳能、核能、地热能、化石燃料等来生成热能。供应设备可以例如包括一个或多个热电联产厂，在这种情况下，热网可以是区域供热网的形式。多个泵可以是供应设备的一部分，所述泵通过热网泵送热能。

消耗设备侧被配置成与供应侧连通。这种连通可以通过管道系统建立，该管道系统将热能从供应侧传输到消耗设备侧。消耗设备侧包括多个消耗设备，每个消耗设备都被布置成消耗来自热网的热能，即从供应设备输送的热能。消耗设备可以是住宅建筑和住宅、工业建筑、公共建筑、工厂、百货商店、餐馆、酒店等。每个消耗设备具有不同的负载曲线，即能量使用曲线，因为对于每个消耗设备，能量需求在一天中是不同且可变的。施加到热网的负载通常是来自消耗设备侧的所有消耗设备的负载的总和，并且因此施加到热网的负载的曲线在一天中也是变化的。负载的曲线通常具有峰值负载，所述峰值负载反映每天期间的某些时间段期间的高能量需求。

在本上下文中，术语“峰值负载”应当被解释为消耗设备在选定时间段期间需求的来自供应侧的能量的最高量。峰值负载可能超过可从供应侧的供应设备输送的最大能量。因此，需要降低这些峰值负载，以避免在供应侧或直接在一些消耗设备处实施额外的供应设备。峰值负载可能源于各个消耗设备的稳定执行的行为。例如，住宅建筑通常在早晨和/或晚上——此时大多数居民在家——具有高能量需求，并且这可能会产生两个峰值负载。公共建筑通常在工作时间期间——此时计算机、灯、加热/冷却开启——具有高能量需求，并且这可能会产生另一峰值负载。

根据本发明，在峰值负载期间控制热网中的能量供应分配开始于从多个消耗设备中识别至少一个低需求消耗设备的步骤。低需求消耗设备在选定时间段期间具有减少的能量需求。如上所述，多个消耗设备中的每一个都通常具有有关能量消耗的稳定执行的行为，即具有低能耗的时段和具有高能耗的时段。例如，住宅建筑通常在工作时间具有低能耗，这是因为居民通常在周一至周五离开他们家。这种行为可以记录在需求预测系统中，并且住宅建筑可以被分类为在周一至周五的工作时间期间的低需求消耗设备。供应侧的需求预测系统可以被来自用户侧的多个消耗设备中的每一个的能耗报告不断更新。通过使用需求预测系统，可以为每个选定时间段识别至少一个低需求消耗设备。由于需求预测系统可以被定期更新，所以所识别的低需求消耗设备可以每天不同。需求预测系统可以基于人工智能并由人工智能支持，并且从大量数据学习。可选地，低需求消耗设备可以通过其运营/营业时间来识别，例如，营业时间从9:00点到19:00点的大型购物中心可以是从18:30点到8:30点的低需求用户，营业时间从15:00点到22:00点的电影院可以被分类为从14:30点到21:30点的低需求用户，具有大热质量的建筑(例如，混凝土)也可以被识别为在运营时间期间低需求消耗设备，这是因为短期的能量供应减少将对舒适度没有影响或具有较小的影响。

当识别出一个或多个低需求消耗设备时，通过控制在选定时间段期间供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的质量流量来减少对这些一个或多个低需求消耗设备的能量供应。由于这些低需求消耗设备在所选时间段期间不需要完全供应，所以可以减少能量供应而不影响低需求消耗设备的舒适性。向所识别的一个或多个低需求消耗设备的能量供应可以减少例如10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或更多。降低的水平可以取决于所识别的低需求消耗设备的数量和/或其标称能量需求和/或降低所述低需求消耗设备的能量消耗的能力。如果存在许多——例如50或100个——被识别的低需求消耗设备，并且所述低需求消耗设备的标称能量总需求很大，例如1MW或10MW或50MW，则该减小可以仅为10％或20％。另外，降低的水平还可取决于其余的消耗设备及其在峰值负载期间的能量需求。能量供应的减少导致从总的热网负载中减去某些总负载，从而减少了在选定高峰时间期间的高峰负载。

通过控制供应侧和所识别的低需求消耗设备之间的质量流量来执行向低需求消耗设备的能量供应的减少。通过控制流向选定消耗设备的质量流量，能量供应瞬时受到影响。质量流量通常被降低至低于反映合同电力需求的标称流水平，从而向终端消耗设备输送较少的能量。下面将详细描述用于控制供应侧和消耗设备之间的质量流量的装置。

所选时间段可以在一天的不同时间，并且可以具有不同的持续时间。所选时间段可以存在于一整天中，例如从上午1点到上午2点，或从上午3点到上午5点，或从上午7点到上午9点，或从下午2点到下午5点，或从下午9点到下午11点等。所选时间段反映了施加在热网上的峰值负载。即，基于所选时间段来减小负载，在所选时间段期间，负载可以被减小到低于设计/合同负载，这是因为所述负载在所识别的低需求消耗设备的运行时间之外。根据建筑类型和负载特性，在一个示例中，限定了最大允许负载减小率(例如，在混凝土多户建筑的情况下，对于最多2小时的时段减小20％)，由于来自住宅建筑的更高需求，峰值负载可能出现在早晨，例如从6点到8点，所选时间段可以是2小时。例如，可以减少对公共建筑物的能量供应，因为这些公共建筑物在该选定时间段可能不具有高需求。以这种方式，施加在热网上的总负载被减小，而不影响多个消耗设备的舒适性。在选定时间段之外，即当没有峰值负载时，所有的消耗设备被供应100％的标称能量，即设计的合同电力。此外，当没有峰值负载时，一些消耗设备可被供应比标称值更高的能量，以使得能够实现快速斜坡上升和负载响应，以达到这些消耗设备所需的舒适温度。

在选定的时间段期间维持对多个消耗设备中的其余的消耗设备的能量供应。即，其余的消耗设备将被供应设计的/合同约定的电力且不会受到任何干扰。

通过减少向选定的消耗设备的能量供应，消除了对向热网添加新电力源的需要或对增加/降低供应温度的需要。此外，通过减少向低需求消耗设备的能量供应，在消耗设备侧的运行效率被提高，特别是与当这些低需求消耗设备将被关闭时的情况相比是这样，这是因为不需要能量来将向低需求消耗设备的能量供应带回到初始阶段。在消耗设备侧的效率益处是当流量已经减小到低于标称流量水平时供应侧与返回管道系统之间的增加的温度差的结果。此外，由于基本上不需要额外的能量来增加对低需求消耗设备的能量供应，因此也提高了供应侧的运行效率。在供应侧，当通过给选定用户供应与例如增加/降低供应温度或添加新能源相比减少的能量供应来管理峰值负载需求时，效率益处来自于热网中的较低损失。由此，整个热网的运行效率得到提高。另外，在消耗设备之间的能量重新分配导致热网处的总的能量需求减少，并且因此导致峰值负载时段中所需能量的减少以及增加额外能量源的需要，例如启动昂贵的峰值负载锅炉或峰值负载制冷机。

当通过控制供应侧与所识别的低需求消耗设备之间的质量流量来执行能量供应的减少时，实现了即时负载响应以及供应侧和消耗设备侧之间的温差的增加，从而导致供应侧和热网的效率提高。

根据本发明的一个实施例，消耗设备侧可以包括多个差压阀，多个差压阀中的每一个都被布置在供应侧与多个消耗设备中的一个之间的连接处，并且通过控制质量流量来减少向一个或多个低需求消耗设备的能量供应的步骤可以通过减少被布置在供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的连接处的一个或多个差压阀的两侧的差压来执行。差压阀的两侧的差压的任何变化都会引起通过差压阀的流的变化，并因此引起所供应的能量的变化。通过影响压力，实时地影响向消耗设备的能量供应，从而确保即时响应。差压阀广泛地用于加热和冷却网中，并且可以以许多不同的设计实现。所有这些的共同特征是传感元件和弹簧。感测元件可以是将差压转换为力的膜或活塞，并且弹簧通常抵消该力。当差压减小时，确定控制元件的状态，即阀锥的打开的两个力的平衡改变，并且因此阀的开度减小。减小的开度然后导致减小的质量流量，即，通过减小跨越差压阀的差压，可以减小热传递单元处的质量流量和能量。

差压阀可由差压控制器控制，该差压控制器可进一步与需求预测系统连通，该需求预测系统发送关于哪个位置处的差压阀被控制的指令。通过改变差压阀的设定点，可以减小差压阀两侧的差压。可以通过经由通信线路将控制信号(例如0(2)-10V或4-20mA)或新的设定点值发送至电致动器而改变设定点，其中所述电致动器在差压阀上作用弹簧并因此降低可用差压。当连接低需求消耗设备和供应侧的差压阀两侧的差压改变时，对选定低需求消耗设备的质量流量和能量供应也将改变。当选定时间段结束时，差压阀的设定点将被设置回标称值，并且将再次建立对低需求消耗设备的100％能量供应。通过减小供应侧与低需求消耗设备之间的连接处的差压，质量流量的变化基本上是瞬时的，并且因此向这些选定的消耗设备的能量供应的减小也基本上是瞬时的。另外，通过减小差压并因此减小消耗设备侧的质量流量，供应侧的温度和来自低需求消耗设备的返回温度之间的温度差将自动增加，从而导致更好的热网效率。此外，在选定的时间段之后，再次控制差压，并且还重新获得“损失的”能量。

可选地或另外，消耗设备侧可以包括多个流量控制阀，所述多个流量控制阀中的每一个都被布置在供应侧与多个消耗设备中的一个之间的连接处，并且通过控制质量流量来减少向低需求消耗设备的能量供应的步骤可以通过减少通过被布置在供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的连接处的一个或多个流量控制阀的质量流量来执行。在一个示例中，流量控制阀可以具有结合在该流量控制阀中的差压控制器，并且向低需求消耗设备的流可以通过改变差压控制器的设定点而改变。可选地，可以使用诸如电动球阀、电动蝶阀或电动截止阀之类的流量控制阀。当使用这些阀中的一个时，可以通过减小该阀的开度来减小质量流量。流量控制阀的开度可以通过将控制信号(例如0(2)-10V)或电流或三点信号发送给电致动器以降低向低需求消耗设备的流量和能量供应来改变。当选定的时间段结束时，流量控制阀的开度将被设定回标称值，并且将再次建立对低需求消耗设备的100％的能量供应。通过减小供应侧与低需求消耗设备之间的连接处的流量控制阀的开度，质量流量的变化基本上是瞬时的，并且因此向这些选定的消耗设备的能量供应的减小也基本上是瞬时的。另外，通过减小差压并因此减小消耗设备侧的质量流量，供应侧的温度与来自低需求消耗设备的返回温度之间的温差将自动增大，从而导致更好的热网效率。此外，在选定的时间段之后，再次控制流量控制阀的开度，并且还重新获得“损失的”能量。

消耗设备侧，即多个消耗设备的每一个，可以包括自动流量限制器、压力独立控制阀、具有智能致动器的开/关阀，所述开/关阀可以影响差压的设定点并因此影响可用于消耗设备的流量。这些部件可以改变供应给消耗设备的能量的量，并且另外所述部件可以优化热网的运行。另外，这些部件可以从一个集中控制系统远程控制，该集中控制系统可以发送和改变流量控制部件的设定点。

所述方法还可以包括确定所需能量减少的步骤，该步骤在减少向所识别的一个或多个低需求消耗设备的能量供应的步骤之前执行。基于与多个消耗设备的能耗有关的统计，可以预测和估计针对选定的时间段和/或一天的总的能量需求。另一方面，热网可以具有预定容量，即，所述热网可以最佳地输送和运行的能量。总的能量需求和预定容量两者都是一天中的时间的函数。在峰值负载期间，总的能量需求通常高于能量供应设备为了最佳运行而可以输送的能量。通过将总的能量需求与预定容量进行比较，可以确定所需的能量减少。每当总的能量需求高于预定容量时，将确定所需的能量减少。比较结果可以是在一天中需要将供应给多个消耗设备的能量减少若干次以确保热网的最佳运行。

确定所需能量减少的步骤可以由运行负载管理软件的计算机单元执行。计算机单元可以从需求预测系统接收数据，并且基于所接收到的数据可以估计总的能量需求。另外，计算机单元可以从供应侧的每个供应设备接收反馈，并且基于该反馈计算热网的预定容量。来自供应侧的反馈可以基于例如来自供应设备的能量仪表输入。基于来自需求预测系统的数据和来自供应侧的反馈，计算机单元可以估计所需的能量减少和所述减少的持续时间，即，所选定的一个或多个时间段的持续时间。负载管理软件然后可以运行能量减少控制算法，该算法然后可以通过控制例如一个或多个差压阀、一个或多个流量控制阀等来控制质量流量，从而调节到低需求消耗设备的流量，从而在选定的时间段期间将能量供应减少例如20％-30％。计算机单元可以生成事件并将新的设定点发送到选定的流量控制设备，从而减少对选定的消耗设备的能量供应。当发生不可预测的峰值负载时，能量减少控制算法可以基于关于来自一些消耗设备的能耗及其响应时间的可用数据来计算可能的峰值负载减少，并且通知热网运营商关于在峰值负载时段中将能量转移到非峰值负载时间的可能性。计算机单元可以是供应侧的一部分。应当注意，取决于所需的能量减少，并非所有被识别的低需求消耗设备都可以经历能量减少。如果所需的能量减少量与所识别的低需求消耗设备的数量及其标称功耗相比很小，则仅有一些所识别的低需求消耗设备将具有电力输送的减少。运行能量控制算法的负载管理软件可以确定哪些低需求消耗设备将被用于能量减少。即，当低需求消耗设备被识别时，可以获得关于所述低需求消耗设备的标称能耗(即，合同负载)的信息。然后，所需的能量减少可以用于基于所识别的低需求消耗设备的标称能耗及其热特性来选择所识别的低需求消耗设备中的一些。

所述方法还可以包括基于一组特定属性定义一个或多个消耗设备组的步骤。该组特定属性可以包括能量使用曲线的类型(例如，能量供应可以在其运行时间之外的时间段内显著减少的商业、工业和公共建筑)、能耗行为、能量使用曲线、合同协议等。当消耗设备的行为是动态的并且不断地改变时，可以改变和重新定义这些组。然后，可以基于技术、行为、能量使用曲线或合同协议将消耗设备聚集到虚拟组中。当减少向所识别的低需求消耗设备的能量供应时，可以使用所定义的组，即，可以减少向包括至少一个所识别的低需求消耗设备的整个组的能量供应。

可选地，消耗设备组可以被预先定义，即，属于相同使用曲线的消耗设备可以形成一个组。类似于上述情况，当减少向所识别的低需求消耗设备的能量供应时，可以减少向包括至少一个所识别的低需求消耗设备的整个预定义组的能量供应。

其余的消耗设备中的至少一些在选定的时间段期间可能具有增加的能量需求。通常，在选定的时间段期间，仅少数消耗设备或消耗设备组将具有增加的能量需求，从而成为形成峰值负载的主要贡献。通过减少向所识别的低需求消耗设备的能量供应，热网和具有增加的能量需求的消耗设备都不会在运行期间感觉到任何故障。其余的消耗设备中的一些可能在一整天内具有恒定的功耗。通常，这些消耗设备将不会经历能量供应的减少。

热网可以包括在供应侧和在消耗设备侧的温度传感器。温度传感器被配置成感测供应侧的温度和来自消耗设备侧的返回温度。可以控制热网，以使得来自供应侧的返回处的温度与来自低需求消耗设备的返回温度之间的温差被最大化。如果该温度差保持恒定，则热网可以以最有效的方式运行，从而以最小可能的质量流量将所需的能量输送到多个消耗设备。

热网可以是加热网。加热网的供应侧可以包括向多个消耗设备提供热量的一个或多个供热装置。在消耗设备侧的典型的传热单元可以包括热交换器、电子温度控制器、多个开/关阀和自动差压控制器，自动差压控制器可以保持流量控制阀上的恒定压降。差压控制器可以被结合到被称为压力独立控制阀(PICV)的流量控制阀中。一些类型的传热单元可以具有自动流量限制器而不是差压控制器，其中所述自动流量限制器也是一种差压控制器，该种差压控制器在可变节流孔上保持恒定的差压。在一些少见的情况下，为了限制对低需求消耗设备的最大流量和最大能量供应，可以仅使用手动开/关阀或手动平衡阀。

可选地，热网可以是冷却网。类似于加热网，冷却网的供应侧可以包括向多个消耗设备提供冷却的一个或多个供冷装置。冷却网还可以包括与加热网中所包括的部件相似的部件。

根据第二方面，本发明提供了一种用于在峰值负载期间控制热网的系统，所述热网包括供应侧和被配置为与所述供应侧连通的消耗设备侧，所述消耗设备侧包括多个消耗设备，每个消耗设备都被布置成消耗来自所述热网的热能并被连接到所述供应侧，并且所述供应侧包括一个或多个供应设备，每个供应设备都被布置成将热能供应到所述热网，所述系统还包括：

-用于从所述多个消耗设备中识别至少一个低需求消耗设备的装置，所述低需求消耗设备在选定的时间段期间具有减少的能量需求；和

-质量流量控制装置，所述质量流量控制装置被配置成在所述选定的时间段期间减少向识别的所述一个或多个低需求消耗设备的能量供应，所述质量流量控制装置安装在所述供应侧与识别的所述一个或多个低需求消耗设备之间。

根据本发明第二方面的系统可以由根据本发明的第一方面的方法控制。因此，本领域技术人员将容易理解，结合本发明的第一方面描述的任何特征也可以与本发明的第二方面组合，反之亦然。因此，以上参照本发明的第一方面阐述的评论在此同样适用。

用于识别至少一个低需求消耗设备的装置可以包括需求预测系统，该需求预测系统包括例如基于多个消耗设备中的每一个的每日消耗而在每日基础上被更新的数据库。数据库可以与供应侧和消耗设备侧两者通信，使得可以基于来自数据库的数据来控制整个热网。

质量流量控制装置可包括各种类型的阀，例如差压阀、流量控制阀、开/关阀等。

热网可以是加热网。根据该实施例，加热网的供应侧可以包括一个或多个供热装置，并且消耗设备侧可以包括一个或多个加热消耗设备。

热网可以是冷却网。根据该实施例，冷却网的供应侧可以包括一个或多个供冷装置，并且消耗设备侧可以包括一个或多个冷却消耗设备。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的热网，所述热网包括供应侧和消耗设备侧，所述消耗设备侧包括基于行为细节和能量使用曲线分组的多个消耗设备；

图2示出了包括三个峰值负载时段的一天中的典型能量需求曲线；

图3示出了根据本发明的实施例的方法作为在峰值负载期间控制热网中的能量供应分配的结果的能量曲线的变化；以及

图4示出了根据本发明的实施例的热网的位于消耗设备侧的一部分。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的热网100，所述热网100包括供应侧和消耗设备侧。供应侧包括三个供应设备101、102、103，而消耗设备侧包括多个消耗设备104-112。消耗设备中的一些基于其行为细节和能量使用曲线被分组为组113、114。供应侧和多个消耗设备104-112通过管道系统115相互连接，该管道系统将热能从供应设备101-103输送到消耗设备104-112。

供应设备101-103被布置成将热能供应给热网100，即，供应给多个消耗设备104-112，所述多个消耗设备104-112被布置成消耗来自热网100的热能。每个供应设备101-103都连接到管道系统115，该管道系统然后直接将热能输送到多个消耗设备104-112。

可选地，供应设备101-103可以彼此连接，从而形成中央源，该中央源然后将热能输送给消耗设备侧的多个消耗设备104-112。供应设备101-103可以通过利用太阳能、地热能、化石燃料等来生成热能。供应设备101-103可以例如包括一个或多个热电联产厂，在这种情况下，热网100可以是区域供热网的形式。多个泵可以是供应设备101-103的一部分，所述多个泵通过热网100的管道系统115泵送热能。

消耗设备侧包括多层建筑104、105、110、111、私人住宅108、112、以及商业建筑106、107、109。另外，消耗设备侧可以包括工业建筑、公共建筑、工厂、百货商店、餐馆、酒店等。由于对于每个消耗设备104-112来说能量需求在一天中是不同且可变的，因此每个消耗设备104-112都具有不同的负载曲线，即，能量使用曲线。但是，消耗设备104-112可以基于一组特定属性来定义组113、114。多层建筑110、111可以被分组在一个组114中，这是因为所述多层建筑具有相似的能量使用曲线和相似的地理坐标。类似地，商业建筑106和107可以出于相同的原因而被分组到一个组113中。多层建筑105和106未被分组的原因可能是因为这些多层建筑具有不同的能量使用曲线，这是因为这些多层建筑可能用于不同的目的，例如多层建筑104可能是住宅建筑，而另一个多层建筑105可能主要用作办公空间。

图2示出了一天中的典型能量需求曲线200，所述能量需求曲线包括三个峰值负载时段201、202、203。能量需求曲线200表示多个消耗设备在一天中(在轴X上示出)所需的热能(在轴Y上示出)。施加到热网的负载是来自消耗设备侧的所有消耗设备的负载的总和。几乎所有消耗设备的负载在一天中会变化，并且因此施加到热网的能量需求曲线200也在一天中会变化。在夜间和清晨，即从午夜0:00到大约5:00，能量需求非常低。第一峰值负载201反映了在大约7:00左右的早晨时段期间的高能量需求。该峰值负载可能源于消耗设备的行为，例如，在进行日常活动之前在早晨洗澡。另外两个峰值负载202和203可也源于消耗设备的行为，例如准备晚餐(峰值负载202)和洗碗，和/或洗个晚上澡(峰值负载203)。峰值负载201-203具有一定的持续时间，并且可能出现在一天的某个部分。峰值负载201-203可能会超过供应设备能够提供的最大能量。因此，需要减小峰值负载201-203，以避免在供应侧或直接在一些消耗设备处实施额外的供应设备。

图3示出了根据本发明的实施例的方法作为在峰值负载201-203期间控制热网中的能量供应分配的结果的图2的能量曲线200的变化。如上所述，参考图2，峰值负载201-203可能会超过可以从供应设备输送的最大能量。根据本发明的实施例，为了在峰值负载期间控制热网中的能量供应，识别至少一个低需求消耗设备，并且在选定时间段期间减少对所识别的低需求消耗设备的能量供应。低需求消耗设备在选定的时间段期间具有减少的能量需求。

在大约上午7点左右发生并持续大约1小时的第一峰值负载201期间，热网识别在该时段期间具有低能量需求的消耗设备。在一天中的这个时间，例如，商业建筑和百货商店可能不需要完全的能量供应，并且可以被选择为低需求消耗设备。然后，热网将朝向低需求消耗设备的能量供应减少例如20％，从而使峰值负载201期间的能量消耗达到平均。减少后的能量曲线由曲线300示出。峰值负载201被平均，从而形成削平的和移位的峰值301。为了获得被削平和移位的峰值301，在通常比峰值201本身的持续时间更长的选定时间段期间，减少对低需求消耗设备的能量供应。减少对低需求消耗设备的能量供应不会降低这些消耗设备的舒适度，这是因为所述消耗设备在选定的时间段期间具有低能量需求。

在夜晚峰值负载202和203期间也应用相同的措施。在这些时间段期间，可以识别另一组低需求消耗设备以形成被削平和移位的峰值302和303。例如，公共建筑可能在一天中的这个时间被关闭，从而不需要全部电力供应。所选择的低需求消耗设备的另一个示例可以是不具有在晚上运行的生产线的工厂。热网还执行所需能量减少的确定。所需的能量减少取决于峰值负载201-203本身和热网在峰值负载201-203时的容量。在选定的时间段期间维持对多个消耗设备中的其余的消耗设备的能量供应。即，其余的消耗设备将被供应设计/合同约定的动力而不受任何干扰。

通过减少对选定的消耗设备的能量供应，消除了将新的动力源添加到热网的需要或对增加/降低供应温度的需要。此外，通过减少朝向低需求消耗设备的能量供应，提高了消耗设备侧的运行效率，尤其是与这些低需求消耗设备将被关闭的情况相比是这样，这是因为不需要能量以将对低需求消耗设备的能量供应带回到初始阶段。此外，由于基本上不需要能量来增加对低需求消耗设备的能量供应，因此也提高了供应侧的运行效率。在供应侧，当通过向选定用户供应与例如增加/降低供应温度或添加新能量源相比减少的能量供应来管理峰值负载201-203时，效率益处来自于热网中的较低损失。由此，整个热网的运行效率得到提高。另外，在消耗设备之间的能量重新分配导致热网处的总的能量需求的减少，并且因此导致在峰值负载时段201-203中所需能量的减少，以及需要增加额外的能量源(例如，启动昂贵的峰值负载锅炉或峰值负载制冷剂)的减少。

图4示出了消耗设备侧400上的热网的一部分。在该示例中，两个消耗设备单元401和402连接到热传递站。消耗设备单元401和402可以属于一个住宅。第一单元401可以是向整个住宅房屋供热的一系列的散热器，而第二单元402可以向住宅房屋提供热空气。热传递站包括：两个热交换器403、404，两个流量控制阀405、406连接到所述两个热交换器；电子温度控制器(ECL)407；和在流量控制阀405、406上保持恒定压降的差压阀408。流量控制阀405、406可以例如是包括致动器的机动控制阀，该致动器移动阀的杆并由此减小或增加通过阀的流动。在一个可选方案中，差压阀408可以被结合到流量控制阀405、406中以形成压力独立控制阀(PICV)。通过保持流量控制阀405、406上的恒定的差压，可以控制热传递单元401、402处的流动和能量。如果在选定的时间段内，消耗设备401、402被识别为低需求消耗设备，则通过控制供应侧(未示出)和消耗设备401、402之间的质量流量来减少能量供应。可以通过减小布置在供应侧与所识别的低需求消耗设备401、402之间的连接处的差压阀408两侧的差压来减小能量供应。作为可选方案，可以通过直接控制通过流量控制阀405、406的质量流量来减小能量供应。

Claims (12)

1.一种用于在峰值负载(201-203)期间控制热网(100)中的能量供应分配的方法，所述热网(100)包括供应侧和消耗设备侧，所述消耗设备侧被配置成与所述供应侧连通，所述消耗设备侧包括多个消耗设备(104-112、401、402)，每个消耗设备都被布置成消耗来自所述热网(100)的热能并连接到所述供应侧，并且所述供应侧包括一个或多个供应设备(101-103)，每个供应设备都被布置成将热能供应到所述热网(100)，所述方法包括以下步骤：

从所述多个消耗设备(104-112、401、402)中识别至少一个低需求消耗设备，所述低需求消耗设备在选定时间段期间具有减少的能量需求；

通过在所述选定时间段期间控制所述供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的质量流量来减少向所识别的一个或多个低需求消耗设备的能量供应；以及

在所述选定时间段期间维持向所述多个消耗设备(104-112、401、402)中的其余的消耗设备的能量供应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述消耗设备侧包括多个差压阀(408)，所述多个差压阀(408)中的每一个都被布置在所述供应侧与所述多个消耗设备(104-112、401、402)中的一个之间的连接处，并且其中通过控制质量流量来减少向所述一个或多个低需求消耗设备的能量供应的步骤通过减少布置在所述供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的连接处的所述差压阀(408)两端的差压来执行。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述消耗设备侧包括多个流量控制阀(405，406)，所述多个流量控制阀(405，406)中的每一个都被布置在所述供应侧与所述多个消耗设备(104-112，401，402)中的一个之间的连接处，并且其中通过控制质量流量来减少向低需求消耗设备的能量供应的步骤通过减少通过一个或多个所述流量控制阀(405，406)的质量流量来执行，一个或多个所述流量控制阀被布置在所述供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间的连接处。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括确定所需能量减少的步骤，确定所需能量减少的所述步骤在减少向所识别的一个或多个低需求消耗设备的能量供应的步骤之前被执行。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述确定所需能量减少的步骤由计算机单元执行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括基于一组特定属性来限定一组或多组消耗设备(113、114)的步骤。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述其余的消耗设备中的至少一些在所述选定时间段期间具有增加的能量需求。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述热网(100)是加热网。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述热网(100)是冷却网。

10.一种用于在峰值负载(201-203)期间控制热网(100)中的能量供应分配的系统，所述热网(100)包括供应侧和消耗设备侧，所述消耗设备侧被配置成与所述供应侧连通，所述消耗设备侧包括多个消耗设备(104-112、401、402)，每个消耗设备都被布置成消耗来自所述热网(100)的热能并连接到所述供应侧，并且所述供应侧包括一个或多个供应设备(101-103)，每个供应设备都被布置成将热能供应到所述热网(100)，所述系统还包括：

用于从所述多个消耗设备(104-112、401、402)中识别至少一个低需求消耗设备的装置，所述低需求消耗设备在选定时间段期间具有减少的能量需求；和

质量流量控制装置(405，406，408)，所述质量流量控制装置被配置成在所述选定时间段期间减少向所识别的一个或多个低需求消耗设备的能量供应，所述质量流量控制装置(405，406，408)被安装在所述供应侧与所识别的一个或多个低需求消耗设备之间。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述热网(100)是加热网。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述热网(100)是冷却网络。

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