CN111656098B - 用于能源网的改善的利用率的方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种局部供热系统。该局部供热系统包括：第一热源(10)，其可连接到供热网(110)，并且被布置为从供热网(110)提取热；第二热源(20)，其可连接到电能网(120)，并且将通过电能网(120)供给的电能转换为热量；发热装置(30)；分配系统(40)，其用于使传热流体在发热装置(30)与第一热源和第二热源(10、20)之间循环；以及控制器(50)，其被配置为分别控制第一热源和第二热源(10、20)的从供热网(110)和电能网(120)的相对热量输出。

Description

用于能源网的改善的利用率的方法
技术领域
本发明涉及控制局部供热系统的方法，所述局部供热系统包括连接到供热网的第一热源和连接到电能网的第二热源。
背景技术
世界上几乎所有大型发达城市具有在其基础设施中包含的至少两种类型的能量分配网：一种网用于供热，一种网用于供电。用于供热的网可以例如用于提供舒适感和/或工业用热和/或热自来水制备。用于供电的网可以用于向家用电器、电动汽车、照明装置等供电。
用于供热的常见网是提供可燃气体(通常为化石燃料气体)的供气网。供气网提供的气体在建筑物局部燃烧，以提供舒适感和/或工业用热和/或热自来水制备。供热的替代网是区域供热网。区域供热网用于向城市的建筑物提供通常呈水形式的加热的传热液体。中央放置的供热和泵送设备用于加热和分配传热液体。传热液体经由一根或多根供给管道输送到城市的建筑物，并经由一根或多根返回管道返回到供热和泵送设备。在建筑物的局部，来自传热液体的热量经由热交换器提取到局部供热系统。进一步替代地，可以将电能网的电能用于供热。电能可以例如用于加热自来水或加热用于舒适感和/或工业用热的局部传热液体。
用于供热的能量的使用正在稳定地增加，从而对环境产生负面影响。通过改善能量分配网中分配的能量的利用率，可以降低对环境的负面影响。因此，需要改善能量分配网中分配的能量的利用率。
发明内容
本发明的目的是通过改善多个能量网的利用率来减轻以上提及的缺点。
根据第一方面，通过用于控制初级局部供热系统的方法已经实现了该目的。初级局部供热系统包括：第一热源，其可连接到供热网；第二热源，其可连接到电能网；一个或多个发热装置，其用于提供舒适的供热；以及分配系统，其用于使传热流体在所述一个或多个发热装置与第一热源和第二热源之间循环。在操作本方法时，第一热源连接到供热网，第二热源连接到电能网。该方法包括确定时间分辨的供热控制参数(temporally resolvedheating control parameter)，其指示与所述供热网的时间分辨的总的可用供热容量(temporally resolved overall available heating capacity)有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求(temporally resolved overall heating comsuptionneed)，所述多个局部供热系统连接到所述供热网。该方法还包括确定时间分辨的电功率控制参数(temporally resolved electric power control parameter)，其指示与所述第二热源所连接到的所述电能网的时间分辨的总的可用电功率(temporally resolvedoverall available electric power)有关的时间分辨的总电功率需求(temporallyresolved overall electric power need)。另外，该方法包括基于时间分辨的供热控制参数与时间分辨的电功率控制参数的比较来控制从第一热源和第二热源的相对热量输出(relative outtake of heat)。控制相对输出，使得时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出(outtake of heat)的乘积加上所述时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化。
可以通过从消耗热的属性收集历史数据来预测时间分辨的总的供热消耗需求。该历史数据可以被归因于时间数据，诸如一天中的时间和一年中的一天。该历史数据可以进一步归因于天气数据，诸如风属性、降雨、降雪、室外温度、室外湿度等。然后可以从该历史数据、时间数据和/或天气预报数据中预测时间分辨的总的供热消耗需求。另外，可以使用与消耗热的不同属性有关的数据，以便预测时间分辨的总的供热消耗需求。
可以通过从电消费者收集历史数据来预测时间分辨的总电功率需求。该历史数据可以被归因于时间数据，诸如一天中的时间和一年中的一天。该历史数据可以进一步归因于天气数据，诸如风属性、降雨、降雪、室外温度、室外湿度等。然后可以从该历史数据、时间数据和/或天气预报数据中预测时间分辨的总电功率需求。
多个局部供热系统中的每一个包括：热源，其可连接到供热网；一个或多个发热装置，其用于提供舒适的供热；以及分配系统，其用于使传热流体在所述一个或多个发热装置与热源之间循环。多个局部供热系统可以包括初级局部供热系统。
应理解，供热网和电能网的能量输入、输送效率和/或容量分别随时间变化。
例如，电能网的总的可用电功率的时间变化可能是由于临时使用额外的能源生产设备和/或由于使用了其生产随时间变化的发电站，诸如太阳能发电、风能发电和/或潮汐能发电。其生产随时间变化的发电站的使用必将在未来增加。另外，变化可能是由于水电站的水库中水位的变化。此外，总的可用电功率可能由于对电能网的损坏或关闭给电能网供电的发电站而变化。
相似地，供热网的总的可用供热容量可能会随时间变化。这是由于临时使用对供热网供电的额外的能源生产设备，由于对供热网供电的地热能的可用性提高，或者由于用于对供热网供电的燃烧发电站中用于燃烧的材料过多所致。此外，由于对供热网的损坏或关闭对供热网供电的一个或多个发电站，供热网的总的可用供热容量可能随时间变化。
总的供热消耗需求可以随着时间变化。影响总的供热消耗需求的因素包括寒冷的室外温度、风况，其中局部供热系统传递舒适的供热的建筑的占用、来自太阳的辐射、一天中的时间、一周中的天数和/或一年中的时间。例如，在无风和/或室外温度相对较高的时期期间，总的供热消耗需求可以减少。根据另一示例，在某些办公楼被控制为较低的室内温度时的周末期间，总的供热消耗需求可以减少。根据又一个示例，在有风条件和/或相对较低的室外温度的时期期间，总的供热消耗需求可以增加。
总电功率需求可以随着时间变化。影响总电功率需求的因素包括室外温度、风况、其中电能网传递电功率的建筑的占用、来自太阳的辐射、一天中的时间、一周中的天数和/或一年中的时间。
时间分辨的供热控制参数可以指示供热能的供与需之间的时间分辨关系，从而给出消耗一定容量的供热网的“虚拟花费”。
时间分辨的电功率控制参数可以指示电功率的供与需之间的时间分辨关系，从而给出消耗一定容量的电能网的“虚拟花费”。
供热控制参数和电功率控制参数可以被归一化为共同的尺度。因此，可以更容易地将它们进行相互比较。
通过引入供热控制参数和电功率控制参数并且确定它们的值，然后基于这些值来控制从第一热源和第二热源的相对热量输出，可以补偿与总的可用容量/功率进行比较的总的需求之间的不平衡。例如，如果在总的供热消耗需求中存在相对高的总的需求，则有益的是，控制从第一热源和第二热源的相对热量输出使得主要或全部从连接到电能网的第二热源获取热。另一方面，例如，如果在总电功率需求中存在相对高的总的需求，则可能有益的是，控制从第一热源和第二热源的相对热量输出，使得主要或全部从连接到电能网的第二热源获取热。
除了纯粹的总的需求与可用容量之间的关系之外，供热控制参数和电功率控制参数还可以用于考虑其他因素。这些参数还可以考虑产生热能和电能的环境影响。这些参数还可以考虑预测。如果总的供热需求达到了几乎需要启动另一个供热设备的临界点，则可以确定供热控制参数，然后将其设定为指示甚至比实际情况更大的总的供热消耗需求，从而引导热的输出，使得主要使用连接到电供热网的第二热源。因此，可以降低对来自供热网的供热能力的需求，从而有希望避免启动被配置成将热量输入到供热网的额外的产热设备。
供热控制参数和电功率控制参数可以被表示为单位能量的价格。这些控制参数可以被表示为与能量没有直接关系的数值指标值。
通过以上方法，可以动态地调整供热网与电能网之间的能量输出。因此，可以做出从当前证明最有效利用资源的能量的能量分配网的输出。这可能能够减少环境影响。例如，可以仅从电能网或仅从供热网或以不同的比例部分地从两个网获取能量。因此，输出可以取决于什么在当前时间段是最佳的。
根据一个示例，可以使相对输出最佳，使得时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出的乘积加上所述时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化。在该上下文中，最小化不限于相对输出的功能的实际最小值。足够接近实际最小值的一个值就足够了。例如，在实际最小值的20％以内。优选地，在实际最小值的10％以内。
如果环境使得与当前的热需求有关的供热网的容量有限或不足，则将是其中仅使用用于供热的电能网的特定情形。可替代地，如果环境使得与整个电功率网中的电的当前需求有关的电能网的生产容量非常有限，则可以仅从供热网获取能量。
此外，通过在分别连接到同一供热网和电能网的多个初级局部供热系统中提供以上方法，能够将更多数量的局部供热系统连接到特定容量的网，以允许不同用户的加热需求的更大地改变，允许热能和/或电能的更多间歇生产。
时间分辨的供热控制参数可以包括与经由所述供热网提供的每单位热量的温室气体排放量有关的信息。还通过利用与经由所述供热网提供的每单位热量的温室气体排放量有关的信息，能够控制局部供热系统的从供热网的相对热量输出，使得例如，通过在产生较少温室气体的资源进行产热的时候获取这种热，减轻温室气体的排放。
时间分辨的供热控制参数可以包括与能够将热量从供热网传递到分配系统的传热流体的第一热源的效率有关的信息。还通过利用与能够将热量从供热网传递到分配系统的传热流体的第一热源的效率有关的信息，能够进一步改善能效输出或热量，从而能够降低环境影响。
时间分辨的供热控制参数可以包括与经由供热网提供的每单位热量的花费有关的信息。还通过利用与经由供热网提供的每单位热量的花费有关的信息，能够更容易地比较使用每个热源的花费，使得可以更容易地将花费用于控制热的相对输出。
时间分辨的电功率控制参数可以包括与所述电能网的每单位电能的温室气体排放量有关的信息。还通过利用与所述电能网的每单位电能的温室气体排放量有关的信息，能够控制局部供热系统的来自电能网的相对热量输出，使得例如，通过在产生较少温室气体的资源进行电功率生产的时候获取这种热能，减轻温室气体的排放。
时间分辨的电功率控制参数可以包括与能够将来自电能网的电能转换为分配系统的传热流体中的热量的第二热源的效率有关的信息。
时间分辨的电功率控制参数可以包括与电能网的每单位电能的花费有关的信息，还通过利用与电能网的每单位电能的花费有关的信息，能够更容易地比较利用用于加热的电的花费，使得可以更容易地将花费用于控制热量的相对输出。
第一热源可以是连接到供热网的热交换器或热泵。
第二热源可以是电阻式电加热器。
根据第二方面，已经通过局部供热系统实现以上(一个或多个)目的。局部供热系统包括：第一热源，其可连接到供热网，并且被布置为从供热网提取热；第二热源，其可连接到电能网，并且将通过电能网供给的电能转换为热量；发热装置；分配系统，其用于使传热流体在发热装置与第一热源和第二热源之间进行循环；以及控制器，其被配置为分别控制第一热源和第二热源的来自供热网和电能网的相对热量输出。
控制器可以被配置为基于时间分辨的供热控制参数与时间分辨的电功率控制参数的比较来进行控制，其中，时间分辨的供热控制参数指示与所述供热网的时间分辨的总的可用供热容量有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求，所述多个局部供热系统连接到所述供热网，并且其中，时间分辨的电功率控制参数指示与电能网的时间分辨的总的可用电功率有关的时间分辨的总电功率需求。
控制器还被配置为控制从第一热源和第二热源的相对热量输出，使得时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出的乘积加上所述时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化。
根据一个示例，可以优化相对输出，使得时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出的乘积加上所述时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化。在该上下文中，最小化不限于相对输出的功能的实际最小值。足够接近实际最小值的一个值就足够了。例如，在实际最小值的20％以内。优选地，在实际最小值的10％以内。
第二热源可以布置在分配系统中。
第二热源可以是电阻式加热器。
第一热源可以是热交换器或热泵。
该方法的上述特征在适用时也应用于该第二方面。为了避免不必要的重复，请参考以上内容。
根据第三方面，已经通过控制器实现了上述(一个或多个)目的。控制器被配置为控制从连接到供热网的第一热源和连接到电能网的第二热源的相对热量输出，第一热源和第二热源属于局部供热系统。控制器还被配置为控制从第一热源和第二热源的相对热量输出，使得时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出的乘积加上所述时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化。时间分辨的供热控制参数指示与所述供热网的时间分辨的总的可用供热容量有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求，所述多个局部供热系统连接到所述供热网。时间分辨的电功率控制参数指示与第二热源所连接到的电能网的时间分辨的总的可用电功率有关的时间分辨的总电功率需求。
控制器还被配置为在本地确定时间分辨的供热控制参数和/或时间分辨的电功率控制参数。
控制器相应地还可以被配置为通过控制控制阀来控制第一热源来自供热网的热量输出。
该方法和局部供热系统的上述特征在适用时也应用于该第三方面。为了避免不必要的重复，请参考以上内容。
根据下面给出的详细描述，本发明的进一步适用范围将变得显而易见。然而，应理解，由于在本发明的范围内的各种改变和修改通过该详细描述对于本领域技术人员而言将变得显而易见，因此详细说明和特定示例虽然指示了本发明的优选实施例，但是仅是通过示例的方式给出。
因此，应当理解，本发明不限于所述装置的特定组成部分，或者所述方法的步骤，因为这样的装置和方法可以变化。还应理解，本文所用的术语仅是为了描述特定实施例，而不是为了限制。必须注意，如在说明书和所附权利要求中所使用的，冠词“一个(a、an)”、“该(the)”和“所述”意图表示存在一个或多个元件，除非上下文另外清楚地规定。因此，例如，对“单元”或“该单元”的引用可以包括若干装置等。此外，词语“包括(comprising、including)”、“包含”和类似的措辞不排除其他元件或步骤。
附图说明
现在将参照示出了本发明的实施例的附图更加详细地描述本发明的以上和其它方面。附图不应被视为将本发明限制为特定实施例，相反，它们用于解释和理解本发明。
如附图中所示，为了说明目的，夸大层和区域的尺寸，因此，附图被提供为示出本发明的实施例的一般结构。
图1是包括第一热源和第二热源的局部供热系统的示意图。
图2是用于控制从图1的局部供热系统的第一热源和第二热源的相对热量输出的方法200的框图。
具体实施方式
现在将在下文中参照其中示出了本发明的当前优选实施例的附图更加充分地描述本发明。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于在此所阐述的实施例；相反，为了彻底和完整而提供这些实施例，并且充分地向技术人员传达本发明的范围。
参照图1，将讨论局部供热系统1。局部供热系统1包括第一热源10、第二热源20、发热装置30和用于使传热流体在发热装置30与第一热源10和第二热源20之间循环的分配系统40。
第一热源10连接到供热网110。供热网110被配置为将热量分配到第一热源10。
供热网110可以是区域供热系统。区域供热系统包括液压网络，其包括用于区域传热流体的流入流的区域供给管道和用于区域传热流体的返回流的区域返回管道。在区域供热系统中，液压网络的区域供给管道与区域返回管道之间的驱动压差创建所谓的“压力锥”，从而区域供给管道中的压力高于返回管道中的压力。该压差使液压网络中的区域传热流体在连接到区域供热系统的中央产热设备与局部供热系统之间循环。另外，一个或多个区域网循环泵布置在区域供热系统中，以便于提供驱动压差。在供热网100是区域供热系统的情况下，第一热源10是热交换器。再者，这是图1中所示的实施例。
可替换地，供热网110可以是如WO 2017/076868中定义的区域热能分配系统。在此情况下，第一热源10是如WO2017/076868和/或WO2017/076866中定义的热能消耗热交换器。
进一步可替换地，供热网110可以是被配置为分配可燃气体的气体分配网。在此情况下，第一热源10是气体燃烧器。
分配系统40包括供给线42和返回线44。分配系统40还可以包括循环泵46。第一热源10流体地连接到供给线42和返回线44，以用于使传热流体从返回线44经由第一热源10流到供给线42中。当如此做时，第一热源10被配置为加热流经第一热源10的分配系统40的传热流体。因此，第一热源10被配置为将热量从供热网110传递到分配系统40的传热流体。
第二热源20连接到电能网120。第二热源20通常是电阻式加热器。第二热源20布置在分配系统40中。优选地，第二热源20布置在供给线42上。
发热装置30被配置为提供舒适的供热。发热装置30可以是辐射器。局部供热系统1可以包括多个发热装置30。发热装置30被配置为向其周围散发热。通常，发热装置30布置在建筑物的房间中。
第一热源10可以将热量从供热网110的传热流体传输到局部供热系统1的分配系统40中的传热流体。以这种方式，热可以在大规模的产热设备(未示出)中远程产生，并远离该设备局部散发。例如，这些设备可以使用地热能或来自其它过程的能量，诸如生活垃圾的燃烧。然后将产生的热通过供热网110分配到多个局部供热系统，在多个局部供热系统中通过连接到供热网110的热源将热量带走。
除了使用来自第一热源10的热，或者代替使用来自第一热源10的热，通过将电从电能网120供给到随后将加热局部供热系统1的分配系统40的传热流体的第二热源20，可以使用第二热源20在局部供热系统1中局部产生热。
由于电能网120不同于供热网110来操作，因此，可以通过提高其它相应热源10、20的利用率来减轻供热网110或电能网120的缺点或故障的负面影响。关于使用哪种热源以及以何种程度使用的决定可以在每个局部供热系统1处局部控制，或者由与连接到供热网110和/或电能网120的每个相应局部供热系统1连接的控制器中央控制。
局部供热系统还可以包括控制器50，其被配置为控制第一热源10和第二热源20的热量输出。控制器50被配置为分别控制第一热源10和第二热源20的来自供热网110和电能网120的相对热量输出。相对控制不意味着第一热源10和第二热源20必须一次使用一个；相反，它们可以被一次使用一个或者被同时使用，并且以从每个热源10、20的相对能量输出的不同的程度被使用。
控制器50被配置为控制从第一热源10和第二热源20的相对热量输出。控制器50被配置为基于时间分辨的供热控制参数与时间分辨的电功率控制参数的比较来进行控制。时间分辨的供热控制参数指示与供热网110的时间分辨的总的可用供热容量有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求，所述多个局部供热系统连接到供热网110。控制器50可以被配置为在本地确定时间分辨的供热控制参数。可替换地，可以向控制器50提供来自中央服务器(未示出)的时间分辨的供热控制参数，该中央服务器被配置为确定时间分辨的供热控制参数。时间分辨的电功率控制参数指示与电能网120的时间分辨的总的可用电功率有关的时间分辨的总电功率需求。控制器50可以被配置为在本地确定时间分辨的电功率控制参数。可替换地，可以向控制器50提供来自中央服务器(未示出)的时间分辨的电功率控制参数，该中央服务器被配置为确定时间分辨的电功率控制参数。
控制器50还被配置为控制从第一热源10和第二热源20的相对热量输出，使得时间分辨的供热控制参数与来自第一热源的热量输出的乘积加上时间分辨的电功率控制参数与来自第二热源的热量输出的乘积被优化。根据一个示例，相对输出可以被优化，使得时间分辨的供热控制参数与热量从第一热源的输出的乘积加上时间分辨的电功率控制参数与热量从第二热源的输出的乘积最小化。在该上下文中，最小化不限于相对输出的功能的实际最小值。足够接近实际最小值的一个值就足够了。例如，在实际最小值的20％以内。优选地，在实际最小值的10％以内。
可以通过控制控制阀12来控制第一热源10来自供热网110的热量输出。通过控制控制阀12，控制供热网的传热流体到第一热源10中的流动。控制器50可以被配置为控制控制阀12。控制阀12可以在图1所示的实施例中定位在被布置为使传热流体从第一热源10返回到供热网的返回线处。例如，该设定可以用于供热网110是被配置为在被配置为传输热量的网中加热传热流体的网的情况中。可替换地，控制阀12可以定位在供给线处，该供给线被布置为将传热流体从供热网110供给到第一热源10。例如，如果供热网110是提供可燃气体的网，并且第一热源10是气体燃烧器，则可以使用该设定。
因此，来自第一热源10和第二热源20的热量的相对输出的控制可以基于数据分析。可选地，来自第一热源10和第二热源20的热量的相对输出的控制可以基于与手动决策和超控结合的数据分析。
参照图2，将讨论根据上述的用于控制来自局部供热系统1的第一热源10和第二热源20的热量的相对输出的方法200。方法200包括S202，确定时间分辨的供热控制参数，其指示与供热网的时间分辨的总的可用供热容量有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求，所述多个局部供热系统连接到供热网。多个局部供热系统的时间分辨的总的供热消耗需求可以包括关于在预定时间段加热多个局部供热系统需要多少能量的信息。这可以基于历史数据，而且基于预测。例如，供热网的时间分辨的总的可用供热容量可以基于历史数据，而且基于预测(诸如基于天气预报)来确定。用于每个局部供热系统的局部传感器可以用来报告局部天气数据(诸如室外温度、风和室外湿度)，这些数据随后可以用来帮助确定时间分辨的总的或局部供热消耗需求。
方法200还包括S204，确定时间分辨的电功率控制参数，其指示关于第二热源所连接到的电能网的时间分辨的总的可用电功率的时间分辨的总电功率需求。
另外，方法200包括S206，基于时间分辨的供热控制参数与时间分辨的电功率控制参数的比较来控制来自第一热源和第二热源的相对热量输出。控制该输出，使得时间分辨的供热控制参数与来自第一热源的热量输出的乘积加上时间分辨的电功率控制参数与来自第二热源的热量输出的乘积被优化。根据一个示例，相对输出可以被优化，使得时间分辨的供热控制参数与来自第一热源的热量输出的乘积加上时间分辨的电功率控制参数与来自第二热源的热量输出的乘积最小化。在该上下文中，最小化不限于相对输出的功能的实际最小值。足够接近实际最小值的一个值就足够了。例如，在实际最小值的20％以内。优选地，在实际最小值的10％以内。
用于时间分析的预定时间段取决于每个能量分配网的情况，诸如从局部供热系统、产热设备或发电站收集的数据的分辨率和延迟。例如，预定时间段可以是1小时、2小时、6小时或24小时。在本公开的范围内，其它时间段也是可能的。
总的可用供热容量与所有产生的供热有关，即不考虑消耗的供热。类似地，总的可用电功率与所有产生的电功率有关，即不考虑消耗的电功率。
时间分辨的供热控制参数可以包括与经由供热网提供的每单位热量的温室气体排放量有关的信息。
时间分辨的供热控制参数可以包括与能够将热量从供热网传递到分配系统的传热流体的第一热源的效率有关的信息。
时间分辨的供热控制参数可以包括与经由供热网提供的每单位热量的花费有关的信息。
时间分辨的电功率控制参数可以包括与电能网的每单位电能的温室气体排放量有关的信息。
时间分辨的电功率控制参数可以包括与能够将来自电能网的电能转换为分配系统的传热流体中的热量的第二热源的效率有关的信息。
时间分辨的电功率控制参数可以包括与电能网的每单位电能的花费有关的信息。
本领域技术人员意识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。
例如，控制器50可以以许多不同的形式来实施。根据一个示例，控制器50可以是被配置为控制第一热源10和第二热源20两者的单个控制器。根据另一示例，控制器50可以是包括两个或更多个控制器模块的分布控制器。例如，第一控制器模块可以被配置为控制第一热源10，第二控制器模块可以被配置为控制第二热源20。第一控制器模块和第二控制器模块被配置为彼此进行通信并且交换数据。该通信可以是有线的或无线的。
另外，通过研究附图、本公开和所附权利要求，在实践所要保护的发明时，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变化。

Claims (16)

1.一种用于控制初级局部供热系统的方法，所述初级局部供热系统包括：第一热源，其连接到供热网；第二热源，其连接到电能网；一个或多个发热装置，其用于提供舒适的供热；以及分配系统，其用于使传热流体在所述一个或多个发热装置与所述第一热源和第二热源之间循环，所述方法包括：
确定时间分辨的供热控制参数，所述时间分辨的供热控制参数指示与所述供热网的时间分辨的总的可用供热容量有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求，所述多个局部供热系统连接到所述供热网，
确定时间分辨的电功率控制参数，所述时间分辨的电功率控制参数指示与所述电能网的时间分辨的总的可用电功率有关的时间分辨的总电功率需求，所述电能网连接至所述第二热源，以及
基于所述时间分辨的供热控制参数与所述时间分辨的电功率控制参数的比较，控制从所述第一热源和第二热源的相对热量输出，使得所述时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出的乘积加上所述时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间分辨的供热控制参数包括与经由所述供热网提供的每单位热量的温室气体排放量有关的信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间分辨的供热控制参数包括与能够将热量从所述供热网传递到所述分配系统的传热流体的所述第一热源的效率有关的信息。
4.根据权利要求1任一项所述的方法，其中，所述时间分辨的供热控制参数包括与经由所述供热网提供的每单位热量的花费有关的信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间分辨的电功率控制参数包括与所述电能网的每单位电能的温室气体排放量有关的信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间分辨的电功率控制参数包括与能够将来自所述电能网的电能转换为所述分配系统的传热流体中的热量的所述第二热源的效率有关的信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述时间分辨的电功率控制参数包括与所述电能网的每单位电能的花费有关的信息。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一热源是连接到所述供热网的热交换器或热泵。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二热源是电阻式电加热器。
10.一种局部供热系统，包括：
第一热源，其可连接到供热网，并且被布置为从所述供热网提取热量；
第二热源，其可连接到电能网，并且将通过所述电能网供给的电能转换为热量；
发热装置；
分配系统，其用于使传热流体在所述发热装置与所述第一热源和第二热源之间循环；以及
控制器，其被配置为分别控制所述第一热源和所述第二热源的来自所述供热网和所述电能网的相对热量输出；
其中，所述控制器被配置为基于时间分辨的供热控制参数与时间分辨的电功率控制参数的比较来进行控制，其中，所述时间分辨的供热控制参数指示与所述供热网的时间分辨的总的可用供热容量有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求，所述多个局部供热系统连接到所述供热网，并且其中，所述时间分辨的电功率控制参数指示与所述电能网的时间分辨的总的可用电功率有关的时间分辨的总电功率需求；
其中，所述控制器还被配置为控制从所述第一热源和第二热源的相对热量输出，使得所述时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出的乘积加上所述时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化。
11.根据权利要求10所述的局部供热系统，其中，所述第二热源布置在所述分配系统中。
12.根据权利要求10所述的局部供热系统，其中，所述第二热源是电阻式加热器。
13.根据权利要求10所述的局部供热系统，其中，所述第一热源是热交换器或热泵。
14.一种控制器，其被配置为控制从连接到供热网的第一热源和连接到电能网的第二热源的相对热量输出，所述第一热源和第二热源属于局部供热系统；
其中，所述控制器被配置为控制从所述第一热源和所述第二热源的相对热量输出，使得时间分辨的供热控制参数与来自所述第一热源的热量输出的乘积加上时间分辨的电功率控制参数与来自所述第二热源的热量输出的乘积最小化，
其中，所述时间分辨的供热控制参数指示与所述供热网的时间分辨的总的可用供热容量有关的多个局部供热系统的时间分辨的总供热消耗需求，所述多个局部供热系统连接到所述供热网，
其中，所述时间分辨的电功率控制参数指示与所述电能网的时间分辨的总的可用电功率有关的时间分辨的总电功率需求，所述电能网连接到所述第二热源。
15.根据权利要求14所述的控制器，还被配置为在本地确定所述时间分辨的供热控制参数和/或所述时间分辨的电功率控制参数。
16.根据权利要求14所述的控制器，还被配置为通过控制控制阀来控制所述第一热源的来自所述供热网的热量输出。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3825614A1 (en) * 2019-11-22 2021-05-26 E.ON Sverige AB Method for controlling a flow of heat transfer fluid in a district heating/cooling grid, control unit and system
FI20225870A1 (en) * 2022-09-30 2024-03-31 Fortum Oyj Controlling the heating system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2122257A2 (en) * 2007-02-19 2009-11-25 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Co2 based district energy system
WO2010102626A2 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Danfoss A/S Heating system
EP2369243A2 (de) * 2010-03-25 2011-09-28 Thomas Geck Verfahren zum Erwärmen von Trinkwasser, Haustechniksystem,Wohnungsstation und Gebäude
CN104501276A (zh) * 2009-06-16 2015-04-08 Dec设计机械顾问有限公司 区域能量共享系统
CA2935797A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-16 Greenfield Master Ipco Limited Thermal energy network
CN105431685A (zh) * 2013-05-23 2016-03-23 Posco能源公司 利用中低温余热的供暖热源或电力生产系统及其控制方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3245416A1 (de) * 1982-12-08 1984-08-16 Strelow, geb. Schumacher, Roswitha, 4000 Düsseldorf Energietauschersystem
JP3548672B2 (ja) * 1997-06-30 2004-07-28 株式会社東芝 地域熱供給プラントの制御装置
US7174260B2 (en) * 2004-04-01 2007-02-06 Blue Line Innovations Inc. System and method for reading power meters
DE202011106855U1 (de) * 2011-10-15 2011-11-29 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Wärmeversorgungssystem mit dezentralen Wärmepumpen und gebäudeintegriertem Wärmequellennetz für Umweltwärme, insbesondere Erdwärme, Umgebungsluft, Abwärme oder/und Solarwärme
JP5990897B2 (ja) * 2011-11-25 2016-09-14 ソニー株式会社 電力制御装置、送電装置、および電力制御システム
FR2989476B1 (fr) * 2012-04-12 2016-02-19 Commissariat Energie Atomique Procede et systeme de pilotage d'une installation de gestion de l'energie
DE102013015503A1 (de) * 2013-02-06 2014-08-07 Walter Pragst Bedarfsgerechte Heizleistungsregelung für Kraftwerke mit Kraft-Wärmekopplung
RU2710633C2 (ru) 2015-11-04 2019-12-30 Э.Он Свериге Аб Локальный теплопотребляющий блок и локальный теплогенерирующий блок для районной системы распределения тепловой энергии
EP3165831A1 (en) 2015-11-04 2017-05-10 E.ON Sverige AB A district thermal energy distribution system
EP3273168A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-24 E.ON Sverige AB Method for controlling heat transfer between a local cooling system and a local heating system
EP3343717A1 (en) * 2016-12-27 2018-07-04 Vito NV Hierarchical implicit controller for shielded system in a grid
US10641510B2 (en) * 2017-11-23 2020-05-05 Groundswell Grid Energy Corp. Method and system for controlling the heating and cooling requirements in a modular heat energy network

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2122257A2 (en) * 2007-02-19 2009-11-25 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Co2 based district energy system
WO2010102626A2 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Danfoss A/S Heating system
CN104501276A (zh) * 2009-06-16 2015-04-08 Dec设计机械顾问有限公司 区域能量共享系统
EP2369243A2 (de) * 2010-03-25 2011-09-28 Thomas Geck Verfahren zum Erwärmen von Trinkwasser, Haustechniksystem,Wohnungsstation und Gebäude
CN105431685A (zh) * 2013-05-23 2016-03-23 Posco能源公司 利用中低温余热的供暖热源或电力生产系统及其控制方法
CA2935797A1 (en) * 2014-01-09 2015-07-16 Greenfield Master Ipco Limited Thermal energy network

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