CN111351123A - 一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统及供暖方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统及供暖方法，涉及电力调度领域，采集采暖相关信息并通过信息整合模块生成对应用户的供暖数据模型和用电数据模型；供暖设备调控模块，在用电低谷期，供暖设备调控模块根据用电数据模型对供暖设备进行用电制热进行储能；在用电高峰期，根据供暖数据模型在用户需进行供暖时提前进行储能放热，并使用清洁能源进行储电制热。本发明通过采集到的信息预测用户采暖需求，在用电高峰提前开启储能放热，使用清洁能源储电制热，而在电网用电谷时段，用电制热进行储能，在用电高峰期保持用使供热站在保证居民用户供暖正常的情况下，到达节能、节电、节费的经济效益。

Description

一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统及供暖方法

技术领域

本发明属于电力调度领域，具体涉及一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统。

背景技术

长期以来，我国北方地区采暖供热一般按住宅面积而不是采用实际所耗热量计量收费，导致用户节能意识差，缺乏主动调节热负荷需求的积极性，从而造成供应端被动满足用户需求的不利局面，造成资源的浪费。欧美发达国家在八十年代初，热量计量表的使用已相当普遍，能源公司以热量表计量数据作为计价收费的依据和手段，既有利于用户节能和能源公司经济运行，也减少了能源浪费。根据运行数据的分析，通过分项计量，一般可以节能20-30％。国内建设部早年间已将热量计量收费列入《建筑节能“九五”计划和2010年规划》，但由于客观历史现状，尚未规模化统计分户热量计量收费。

随着城镇化建设不断推进，公众对生活舒适度的需求不断提升，有必要在能量计量收费的基础上，利用国内调度的优势，开展冷热负荷调度工作，在节能基础上，进一步发挥用户侧热惯性的潜力，实现用户节能、电网调峰、消纳清洁能源等综合效益。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统，以根据用户真实采暖需求进行有效供暖，节省能源消耗。

第一方面，本发明提供一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统，包括：用暖信息采集模块，所述用暖信息采集模块采集供暖用户用热需求信息；用电信息采集模块，所述用电信息采集模块采集相关电网调峰需求、用电交易信息；环境信息采集模块，所述环境信息采集模块采集时间、天气、气温、湿度变化信息；信息整合模块，所述信息整合模块将用暖信息采集模块、环境信息采集模块采集到的信息整合，生成对应用户的供暖数据模型，根据用电信息采集模块采集到的信息，生成对应用户的用电数据模型；供暖设备调控模块，在用电低谷期，所述供暖设备调控模块根据用电数据模型对供暖设备进行用电制热进行储能；在用电高峰期，根据供暖数据模型在用户需进行供暖时提前进行储能放热，并使用清洁能源进行储电制热。

进一步的，所述用暖信息采集模块包括用户申报子模块，所述用户申报子模块在注册时进行用暖信息申报，生成用户用热需求信息。

进一步的，所述用户申报子模块包括个人终端和供暖服务终端，所述个人终端与供暖服务终端通过无线网络mqtt协议进行数据传输，所述用户通过个人终端进行用暖信息更正，生成新的用户用热需求信息。

进一步的，所述个人终端包括移动终端，所述移动终端包括信息申报模块，所述信息申报模块与供暖服务终端电连接，用户通过信息申报模块进行用暖信息调整和报修。

进一步的，所述个人终端包括固定终端，所述固定终端安装在供暖住所地，所述固定终端包括温度调整模块，所述温度调整模块与供暖设备连接，用户通过温度调整模块进行供暖温度调整。

进一步的，所述用暖信息采集模块包括自动获取子模块，所述自动获取子模块包括传感器和用暖信息整理模块；所述传感器用于采集用户用暖温度信息；所述用暖信息整理模块将用户用暖温度信息实时进行记录，根据环境信息采集模块采集的信息，生成用户用暖数据模型；所述供暖设备调控模块，在供暖数据模型的基础上根据用户用暖数据模型进行微调，对相应用户的供能方案进行调整。

第二方面，本发明提供一种基于网荷互动的电气化多能供暖方法，采集用户的用热需求和用电信息参数，通过无线网络进行汇总，同时对上送的每一类数据根据采集的设备ID进行分组、分类存储，并生成用电数据模型和用热需求信息；同时根据环境变化规律、清洁能源的发电规律结合用热需求信息，生成供暖数据模型；对供暖用户用电耗电、转换热量的数据进行统计分析，基于数据模型的变化，结合实时采集汇总的电网调峰需求、用电交易信息、环境变化信息、清洁能源发电信息、储热罐的信息，云服务端管理平台进行预测并提前做出响应操作。

进一步的，根据用电交易信息以及电网调峰需求、环境变化信息，预测在电网用电高峰期，提前开启蓄热罐释放热量、清洁能源发电产热操作，而在电网用电谷时段，启动蓄热罐储热，清洁能源储能操作。

本发明的有益效果在于，本发明提供的基于网荷互动的电气化多能供暖系统，根据供暖数据模型，预测分析下一阶段的供暖生产能耗，对电网用电信息做出响应，在用电低谷期进行储能，在用电高峰期，提前进行储能放热，并使用清洁能源进行储电制热。通过供暖设备调控模块对设备的运行方式进行调整，协调用户、供暖站和国家电网三者之间的平衡，在满足供暖用户的用热需求生产的情况下节能、省电、节省开支。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于网荷互动的电气化多能供暖系统的原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

图1中，多能供暖云服务端管理所有的能源网关与采集控制终端；多能供暖能源网关管理汇总处理所有的采集控制终端的数据；数据采集终端采集对接包括天气、电网调峰需求、用电交易信息等数据；调控设备终端接收调控光伏、风电、蓄热罐、空气源热泵等设备的运行。

本发明提供一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统，通过采集到信息整理成对应用户的用电数据模型的供暖数据模型，预测分析下一阶段的供暖生产能耗，同时对电网调峰需求、用电交易信息做出响应。通过调整如光伏、风电等清洁能源发电设备，以及储热罐等设备的运行方式，在满足供暖用户的用热需求生产的情况下进行操作。在此过程中，供暖模型需要根据实际生产过程中，对能源数据的不断量化进而不断的完善，以保证在后续运行过程中，能适用不同环境场景的变化要求。

具体的，如图1所示，通过应用无线传感器网络技术，使用大量的传感器节点构成采集监控和执行网络，通过各种传感器采集各种相关信息。

通过所述用暖信息采集模块采集供暖用户用热需求信息，通过所述用电信息采集模块采集相关电网调峰需求、用电交易信息；通过所述环境信息采集模块采集时间、天气、气温、湿度变化信息。

信息整合模块将用暖信息采集模块、环境信息采集模块采集到的信息整合，生成对应用户的供暖数据模型，根据用电信息采集模块采集到的信息，生成对应用户的用电数据模型。

供暖设备调控模块，在用电低谷期，所述供暖设备调控模块根据用电数据模型对供暖设备进行用电制热进行储能；在用电高峰期，根据供暖数据模型在用户需进行供暖时提前进行储能放热，并使用清洁能源进行储电制热。

为方便供暖站的进行统一操作，即用户与供暖站之间的信息联通，设计所述用暖信息采集模块包括用户申报子模块，所述用户申报子模块在注册时进行用暖信息申报，生成用户用热需求信息。

作为优选，所述用户申报子模块包括个人终端和供暖服务终端，所述个人终端与供暖服务终端通过无线网络mqtt协议进行数据传输，所述用户通过个人终端进行用暖信息更正，生成新的用户用热需求信息。其中个人终端包括但不限于用户的个人终端和各办理处的子供暖服务终端，个人终端上设置有与电气化多能供暖系统相匹配的APP或者操作系统等。

为方便操作，所述个人终端包括如手机之类的移动终端，所述移动终端包括信息申报模块，所述信息申报模块与供暖服务终端电连接，用户通过信息申报模块进行用暖信息调整和报修。

为便于调节供暖温度，所述个人终端包括固定终端，所述固定终端安装在供暖住所地，所述固定终端包括温度调整模块，所述温度调整模块与供暖设备连接，用户通过温度调整模块进行供暖温度调整。

此外，为了便于供暖站及时根据用户实际供暖需求对供暖方案进行调整，所述用暖信息采集模块包括自动获取子模块，所述自动获取子模块包括传感器和用暖信息整理模块；所述传感器用于采集用户用暖温度信息；所述用暖信息整理模块将用户用暖温度信息实时进行记录，根据环境信息采集模块采集的信息，生成用户用暖数据模型；所述供暖设备调控模块，在供暖数据模型的基础上根据用户用暖数据模型进行微调，对相应用户的供能方案进行调整。

在以上基础上，本发明提供一种基于网荷互动的电气化多能供暖方法，采集用户的用热需求和用电信息参数，通过无线网络进行汇总，同时对上送的每一类数据根据采集的设备ID进行分组、分类存储，并生成用电数据模型和用热需求信息；同时根据环境变化规律结合用热需求信息，生成供暖数据模型；对供暖用户用电耗电、转换热量的数据进行统计分析，基于数据模型的变化，结合实时采集汇总的电网调峰需求、用电交易信息、环境变化信息、清洁能源发电信息、储热罐的信息，云服务端管理平台进行预测并提前做出响应操作。

具体的，根据供暖数据模型，基于采集汇总到的电网调峰需求、用电交易信息、天气信息、光伏、风电、储热罐的信息智能化调控蓄热罐储热，风电、光伏设备储能等设备的运行操作。根据用电交易信息以及电网调峰需求、天气变化，预测在电网用电高峰期、供暖需求大的时候，提前开启蓄热罐释放热量、光伏、风电发电产热等操作，而在电网用电谷时段，启动蓄热罐储热，风电、光伏设备储能等操作，在保证居民用户供暖正常的情况下，到达节能、节电、节费的经济效益。

本发明根据环境信息和用户个人申报的用热量预测供热量需求，并通过用电数据模型和供暖数据模型，将供暖需求转变为用电量需求，根据电网调峰需求、用电交易信息，调度光伏发电、风力发电、蓄热罐、空气源热泵的不同运行方式。

本专利通过应用无线传感器网络技术，使用大量的传感器节点构成采集监控和执行网络，通过各种传感器采集和数据渠道获取各种相关电网调峰需求、用电交易信息、天气信息、光伏、风电、储热罐的信息信息。其次，根据供暖数据模型，预测分析下一阶段的供暖生产能耗，同时对电网调峰需求、用电交易信息做出响应。

通过调整光伏、风电、储热罐等设备的运行方式，在满足供暖用户的用热需求生产的情况下进行操作。例如，根据天气、温度的变化预测，夜晚温度降低需要提前开启储热罐释放热量，以满足用户供暖要求；在用电低谷期，开启用电制热，通过储热罐进行热能储存，以方便后期的均衡供热生成操作；另外，也可在白天时段，持续开启光伏发电储电制热，风力发电制热等等操作。

本专利通过应用无线传感器网络技术，使用大量的传感器节点构成采集监控和执行网络，通过各种传感器采集各种相关信息。根据供暖数据模型，基于采集汇总到的电网调峰需求、用电交易信息、天气信息、光伏、风电、储热罐的信息智能化调控蓄热罐储热，风电、光伏设备储能等设备的运行操作。根据用电交易信息以及电网调峰需求、天气变化，预测在电网用电高峰期，提前开启蓄热罐释放热量、光伏、风电发电产热等操作，而在电网用电谷时段，启动蓄热罐储热，风电、光伏设备储能等操作，在保证居民用户供暖正常的情况下，到达节能、节电、节费的经济效益。

应当理解，在称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。

这里可能会使用便于描述的空间相对性术语，例如“在…下”、“下方”、“下部”、“以上”、“上方”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应当理解，空间相对性术语意在包括图中所示取向之外的使用或工作中的器件不同取向。例如，如果将图中的器件翻转过来，被描述为在其他元件或特征“下”或“下方”的元件将会朝向其他元件或特征的“上方”。于是，示范性术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。可以使器件采取其他取向(旋转90度或其他取向)，这里所用的空间相对术语作相应解释。

本文所采用的术语仅做描述具体实施例的用途，并非意在限制本文件内的表述。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还要理解的是，当用于本说明书时，术语“包括”指所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于网荷互动的电气化多能供暖系统，其特征在于：包括，

用暖信息采集模块，所述用暖信息采集模块采集供暖用户用热需求信息；

用电信息采集模块，所述用电信息采集模块采集相关电网调峰需求、用电交易信息；

环境信息采集模块，所述环境信息采集模块采集时间、天气、气温、湿度变化信息；

信息整合模块，所述信息整合模块将用暖信息采集模块、环境信息采集模块采集到的信息整合，生成对应用户的供暖数据模型，根据用电信息采集模块采集到的信息，生成对应用户的用电数据模型；

供暖设备调控模块，在用电低谷期，所述供暖设备调控模块根据用电数据模型对供暖设备进行用电制热进行储能；在用电高峰期，根据供暖数据模型在用户需进行供暖时提前进行储能放热，并使用清洁能源进行储电制热。

2.如权利要求1所述的基于网荷互动的电气化多能供暖系统，其特征在于：所述用暖信息采集模块包括用户申报子模块，所述用户申报子模块在注册时进行用暖信息申报，生成用户用热需求信息。

3.如权利要求2所述的基于网荷互动的电气化多能供暖系统，其特征在于：所述用户申报子模块包括个人终端和供暖服务终端，所述个人终端与供暖服务终端通过无线网络mqtt协议进行数据传输，所述用户通过个人终端进行用暖信息更正，生成新的用户用热需求信息。

4.如权利要求3所述的基于网荷互动的电气化多能供暖系统，其特征在于：所述个人终端包括移动终端，所述移动终端包括信息申报模块，所述信息申报模块与供暖服务终端电连接，用户通过信息申报模块进行用暖信息调整和报修。

5.如权利要求3或4所述的基于网荷互动的电气化多能供暖系统，其特征在于：所述个人终端包括固定终端，所述固定终端安装在供暖住所地，所述固定终端包括温度调整模块，所述温度调整模块与供暖设备连接，用户通过温度调整模块进行供暖温度调整。

6.如权利要求5所述的基于网荷互动的电气化多能供暖系统，其特征在于：所述用暖信息采集模块包括自动获取子模块，所述自动获取子模块包括传感器和用暖信息整理模块；

所述传感器用于采集用户用暖温度信息；

所述用暖信息整理模块将用户用暖温度信息实时进行记录，根据环境信息采集模块采集的信息，生成用户用暖数据模型；

所述供暖设备调控模块，在供暖数据模型的基础上根据用户用暖数据模型进行微调，对相应用户的供能方案进行调整。

7.一种基于网荷互动的电气化多能供暖方法，其特征在于：采集用户的用热需求和用电信息参数，通过无线网络进行汇总，同时对上送的每一类数据根据采集的设备ID进行分组、分类存储，并生成用电数据模型和用热需求信息；同时根据环境变化规律、清洁能源的发电规律结合用热需求信息，生成供暖数据模型；

对供暖用户用电耗电、转换热量的数据进行统计分析，基于数据模型的变化，结合实时采集汇总的电网调峰需求、用电交易信息、环境变化信息、清洁能源发电信息、储热罐的信息，云服务端管理平台进行预测并提前做出响应操作。

8.如权利要求7所述的基于网荷互动的电气化多能供暖方法，其特征在于：根据用电交易信息以及电网调峰需求、环境变化信息，预测在电网用电高峰期，提前开启蓄热罐释放热量、清洁能源发电产热操作，而在电网用电谷时段，启动蓄热罐储热，清洁能源储能操作。

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