CN111488685A - 一种电热水器性能计算和使用能耗评估方法 - Google Patents

一种电热水器性能计算和使用能耗评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电热水器性能计算和使用能耗评估方法，包括基于负荷辨识的电热水器保温性能计算方法和使用能耗评估方法。所述基于负荷辨识的电热水器保温性能计算方法利用采用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，计算得到电热水器的最大热容量、热水器单位小时保温功耗、日保温功耗、保温性能值；根据使用能耗评估方法，计算日无效加热功耗和无效加热能耗指标值，结合保温性能值，计算得到电热水器使用能耗水平评估值。本发明通过挖掘电热水器使用时间和电量数据，为居民减少用电损耗提供数据支撑，为全社会节能减排提供条件。

Description

一种电热水器性能计算和使用能耗评估方法
技术领域
本发明属于配用电和大数据应用领域，涉及一种基于负荷辨识数据的电热水器性能计算和使用能耗评估方法，具体涉及一种利用采集的电热水器用电时间和电量数据，计算电热水器保温性能值和使用能耗评估值的方法。
背景技术
随着负荷辨识技术的发展，电网可以通过非侵入或侵入式的方式获取用户细粒度用电数据，通过大规模细粒度用电数据采集能力建设和互动应用系统的建设，一方面架起电网与用户双向互动的基本桥梁，实现电网供需侧互动，另一方面进一步支撑电网公司与居民互动更多高级应用功能深入分析和开发，分析用电行为，提升电网用户服务能力。然而已有研究和应用中细粒度用电数据所蕴含的丰富价值未完全深度挖掘。
随着全社会节能减排的需求，居民侧的绿色用电越来越被重视，然而居民用电量占全社会用电量的比例仍然不断增大，因此如何通过数据的定量分析有针对性的挖掘用户的能耗薄弱点是有显著的价值的。其中电热水器的保温性能高、使用不当是居民能耗浪费的重要原因。
传统的电热水器保温性能计算需要获取详尽的设备容量参数等自身固有信息，而这些信息不同的品牌和规格是不同的，从推广的角度需要对每户进行调研才能够实现，这是具体的工程实践带来了很大的困难。同时现有技术中没有把使用不当导致的能耗问题放到评估中来。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种电热水器性能计算和使用能耗评估方法。
包括基于负荷辨识的电热水器保温性能计算方法和使用能耗评估方法，基于负荷辨识的电热水器保温性能计算方法利用采用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，计算得到电热水器的最大热容量、热水器单位小时保温功耗、日保温功耗、保温性能值；根据使用能耗评估方法，计算日无效加热功耗和无效加热能耗指标值，结合保温性能值，计算得到电热水器使用能耗水平评估值。本发明通过挖掘电热水器使用时间和电量数据，为居民减少用电损耗提供数据支撑，为推进全社会节能减排提供条件。
本发明采用如下技术方案：
一种电热水器性能计算方法，其特征在于：
利用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，通过以下步骤计算得到保温性能值：
步骤1-1：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计得到电热水器的最大热容量Whot_capa；
步骤1-2：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计得到电热水器单位小时保温功耗whot；
步骤1-3：根据单位小时保温功耗whot和最大热容量Whot_capa计算得到保温性能值ehot_loss。
其特征在于在步骤1-2和1-3之间存在如下步骤：
根据热水器单位小时保温功耗whot计算得到电热水器日保温功耗Whot_loss；
统计热水器历史单次最长加热时间的加热事件，消耗的电量Whot_capa设定为最大热容量。
统计热水器历史单次最短加热时间的加热事件，该次加热事件的用时Thot_min，距离上次加热的间隔时间Tdet_min，及该次加热使用的电量Whot_min，通过以下公式计算得到单位小时保温功耗：
Figure BDA0002448609480000021
通过以下公式计算得到电热水器日保温功耗Whot_loss：
Whot_loss＝whot×24
通过以下公式计算得到电热水器保温性能值ehot_loss：
Figure BDA0002448609480000022
一种电热水器使用能耗评估方法，利用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，以及保温性能值ehot_loss和电热水器的最大热容量Whot_capa，通过以下步骤计算得到电热水器使用能耗评估值：
步骤2-1：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计日无效加热电量Whot_waste；
步骤2-2：根据无效加热电量Whot_waste，计算单位小时平均能耗whot_waste＝Whot_waste/24；
步骤2-3：根据电热水器的最大热容量Whot_capa和单位小时平均能耗whot_waste，计算无效加热功耗水平ehot_waste；
步骤2-4：根据无效加热功耗水平ehot_waste和保温性能值ehot_loss得到电热水器使用能耗评估值ehot。
在步骤2-1中，单次无效加热电量为热水器单次加热时间小于1.5Thot_min消耗的电量Whot_waste(i)，其中i为该时间的编号，所述Thot_min为历史单次最短加热时间的加热事件，距离上次加热的间隔时间；
累加考核日的所有单次无效加热电量Whot_waste(i)，得到日无效加热电量Whot_waste。
在步骤2-3中，无效加热功耗水平ehot_waste根据以下公式进行计算：
Figure BDA0002448609480000031
在步骤2-4中，电热水器使用能耗评估值ehot根据以下公式进行计算：
ehot＝ehot_waste+ehot_loss。
本发明的积极效果为：
(1)利用负荷辨识数据实现居民热水器能耗重点分析，无需在户内安装检测设备，易推广应用。
(2)通过挖掘电热水器使用时间和电量数据，分析挖掘用户的能耗薄弱点计算得到电热水器使用能耗水平评估值为居民减少用电损耗提供数据支撑，有助于推进全社会节能减排。
附图说明
为了更清楚的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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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基于负荷辨识的电热水器性能计算方法流程；
图2基于负荷辨识的电热水器使用能耗评估方法。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种基于负荷辨识的电热水器性能计算方法，利用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，如图1所示通过以下步骤计算得到保温性能值：
步骤1-1：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计得到电热水器的最大热容量Whot_capa；
步骤1-2：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计得到电热水器单位小时保温功耗whot；
步骤1-3：根据热水器单位小时保温功耗whot计算得到电热水器日保温功耗Whot_loss；
步骤1-4：根据单位小时保温功耗whot和最大热容量Whot_capa计算得到保温性能值ehot_loss。
(1)最大热容量
统计热水器历史单次最长加热时间的加热事件，消耗的电量Whot_capa设定为最大热容量。
(2)单位小时保温功耗
统计热水器历史单次最短加热时间的加热事件，该次加热事件的用时Thot_min(以小时为单位)，距离上次加热的间隔时间Tdet_min(以小时为单位)，及该次加热使用的电量Whot_min，通过以下公式计算得到单位小时保温功耗：
Figure BDA0002448609480000051
(3)电热水器日保温功耗
通过以下公式计算得到电热水器日保温功耗Whot_loss：
Whot_loss＝whot×24
(4)电热水器保温性能值
通过以下公式计算得到电热水器保温性能值ehot_loss：
Figure BDA0002448609480000052
一种基于负荷辨识的电热水器使用能耗评估方法
利用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，保温性能值ehot_loss和电热水器的最大热容量Whot_capa，如图2所示，通过以下步骤计算得到电热水器使用能耗评估值：
步骤2-1：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计日无效加热电量Whot_waste；
步骤2-2：根据无效加热电量Whot_waste，计算单位小时平均能耗whot_waste＝Whot_waste/24；
步骤2-3：根据电热水器的最大热容量Whot_capa和单位小时平均能耗whot_waste，计算无效加热功耗水平ehot_waste；
步骤2-4：根据无效加热功耗水平ehot_waste和保温性能值ehot_loss得到电热水器使用能耗评估值ehot。
(1)日无效加热电量
单次无效加热电量为热水器单次加热时间小于1.5Thot_min消耗的电量Whot_waste(i)，其中i为该时间的编号，所述Thot_min为在权利求2中所述的历史单次最短加热时间的加热事件，距离上次加热的间隔时间。
累加考核日的所有单次无效加热电量Whot_waste(i)，得到日无效加热电量Whot_waste。
(2)无效加热功耗水平
根据以下公式进行计算：
Figure BDA0002448609480000061
(3)电热水器使用能耗评估值ehot
根据以下公式进行计算：ehot＝ehot_waste+ehot_loss。
下面以一个实际居民用户的非侵入负荷辨识数据进行能耗评估计算。
(1)保温性能值计算流程：
步骤1-1：统计热水器历史加热时间，获取单次最长加热时间的加热事件得到该事件的加热时间为3小时，消耗电量为4.309kWh，记该热水器的最大热容量Whot_capa为4.309kWh。
获取热水器历史单次最短加热时间的加热事件，得到最短加热时间
Thot_min为0.25小时，距离上次加热的时间及该次加热的间隔时间Tdet_min为1.25小时，最短加热事件消耗的电量Whot_min为0.3442kWh。
步骤1-2：根据公式
Figure BDA0002448609480000071
得到，
单位小时保温功耗whot＝0.3442/1.25kW＝0.27536kW。
步骤1-3：根据公式Whot_loss＝whot×24，
得到电热水器日保温功耗Whot_loss＝0.27536×24kWh＝6.6kWh。
步骤1-4：根据公式
Figure BDA0002448609480000072
得到电热水器保温性能值ehot_loss＝0.27536/4.309×100％＝6.39％。
(2)能耗评估计算流程：
步骤2-1：根据电热水器历史使用时间，得到某日电量数据统计日无效加热此时为(小于0.25小时的加热事件)3次，总耗电1.05kWh。记该日无效加热电量Whot_waste为1.05kWh；
步骤2-2：根据公式whot_waste＝Whot_waste/24，计算单位小时平均能耗whot_waste＝1.05/24＝0.04375kW；
步骤2-3根据公式
Figure BDA0002448609480000073
计算无效加热功耗水平ehot_waste＝0.04375/4.309×100％＝1.02％；
步骤2-4：根据公式ehot＝ehot_waste+ehot_loss，计算电热水器使用能耗评估值ehot＝6.39％+1.02％＝7.41％。
本发明通过负荷辨识数据实现居民热水器能耗重点分析，无需在户内安装检测设备，易推广应用；同时通过挖掘电热水器使用时间和电量数据，计算得到电热水器使用能耗水平评估值为居民减少用电损耗提供数据支撑，为全社会节能减排提供条件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电热水器性能计算方法，其特征在于：
利用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，通过以下步骤计算得到保温性能值：
步骤1-1：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计得到电热水器的最大热容量Whot_capa；
步骤1-2：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计得到电热水器单位小时保温功耗whot；
步骤1-3：根据单位小时保温功耗whot和最大热容量Whot_capa计算得到保温性能值ehot_loss。
2.根据权利要求1所述的一种电热水器性能计算方法，其特征在于在步骤1-2和1-3之间存在如下步骤：
根据热水器单位小时保温功耗whot计算得到电热水器日保温功耗Whot_loss。
3.根据权利要求1所述的一种电热水器性能计算方法，其特征在于：统计热水器历史单次最长加热时间的加热事件，消耗的电量Whot_capa设定为最大热容量。
4.根据权利要求1所述的一种电热水器性能计算方法，其特征在于：统计热水器历史单次最短加热时间的加热事件，该次加热事件的用时Thot_min，距离上次加热的间隔时间Tdet_min，及该次加热使用的电量Whot_min，通过以下公式计算得到单位小时保温功耗：
Figure FDA0002448609470000011
5.根据权利要求2述的一种电热水器性能计算方法，其特征在于：通过以下公式计算得到电热水器日保温功耗Whot_loss：
Whot_loss＝whot×24
6.根据权利要求1所述的一种电热水器性能计算方法，其特征在于：通过以下公式计算得到电热水器保温性能值ehot_loss：
Figure FDA0002448609470000021
7.一种电热水器使用能耗评估方法，其特征在于：利用负荷辨识得到的电热水器使用时间和电量数据，以及保温性能值ehot_loss和电热水器的最大热容量Whot_capa，通过以下步骤计算得到电热水器使用能耗评估值：
步骤2-1：根据电热水器历史使用时间和电量数据统计日无效加热电量Whot_waste；
步骤2-2：根据无效加热电量Whot_waste，计算单位小时平均能耗whot_waste＝Whot_waste/24；
步骤2-3：根据电热水器的最大热容量Whot_capa和单位小时平均能耗whot_waste，计算无效加热功耗水平ehot_waste；
步骤2-4：根据无效加热功耗水平ehot_waste和保温性能值ehot_loss得到电热水器使用能耗评估值ehot。
8.根据权利要求7所述的一种电热水器使用能耗评估方法，其特征在于：在步骤2-1中，单次无效加热电量为热水器单次加热时间小于1.5Thot_min消耗的电量Whot_waste(i)，其中i为该时间的编号，所述Thot_min为历史单次最短加热时间的加热事件，距离上次加热的间隔时间；
累加考核日的所有单次无效加热电量Whot_waste(i)，得到日无效加热电量Whot_waste。
9.根据权利要求7所述的一种电热水器使用能耗评估方法，其特征在于：在步骤2-3中，
无效加热功耗水平ehot_waste根据以下公式进行计算：
Figure FDA0002448609470000022
10.根据权利要求7所述的一种电热水器使用能耗评估方法，其特征在于：在步骤2-4中，
电热水器使用能耗评估值ehot根据以下公式进行计算：
ehot＝ehot_waste+ehot_loss。
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