CN111796143A - 一种配用电系统节能设备节能量计量方法 - Google Patents

一种配用电系统节能设备节能量计量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种配用电系统节能设备节能量计量方法。本发明的方法包括：采集配用电系统节能设备电气量数据；根据用户负载功率变化特点静态负荷模型参数识别时段，对不同时段进行电压调节测试以识别用户静态负荷模型参数；结合节能设备投运时段与企业负荷用电功率，选取一组静态负荷模型参数，结合节能设备安装点前后电气量数据，计算节能设备投运产生的节电量与节电率；储存计算所得数据供计算调用。本发明技术方案能够基于计算参数准确计量配用电系统节能设备所产生的节电量与节电率。

Description

一种配用电系统节能设备节能量计量方法
技术领域
本发明涉及配用电系统节能技术领域，具体涉及一种配用电系统节能设备节能量计量方法。
背景技术
近年来中国经济发展由粗放模式逐渐转变为集约化模式，对企业能效提出了更高的要求，因此配用电系统节能领域蓬勃发展，然而该领域所存在的问题也逐步凸显出来。目前节能服务公司与企业用户之间结算节能收益多采用“开关法”进行估算，“开关法”工作原理是分别计量节能设备接入前与接入后企业用户负荷的用电量，将上述数据作差即得到节能量。由于企业负荷具有波动性，无法确保节能设备接入前与接入后的用电量变化全部由节能设备产生，因此利用该方法计算节能量结果可信度不高，节能收益难以量化。
发明内容
本发明提供一种配用电系统节能设备节能量计量方法，该方法提出了一种配用电系统静态负荷参数识别方法，基于该参数可准确量化配用电系统稳压节能设备运行所产生的节能量。
本发明提供一种配用电系统节能设备节能量计量方法，包括如下步骤：
S1、采集配用电系统节能设备进线端与出线端的电气量数据，所述电气量数据包括电压、电流、功率；
S2、根据企业用户负载功率变化特点将一日内的负荷用电数据划分为n个时段，对每个时段内的企业用户负载端进行电压调节测试以识别企业用户的静态负荷模型参数；
S3、结合节能设备投运时段与企业用户负荷用电功率，选取步骤S2中得到的一组静态负荷模型参数，结合节能设备安装位置前后的电气量数据，计算在第i个时段节能设备投运产生的节电量与节电率；
S4、将计算得到的节电量、节电率与对应的静态负荷模型参数储存于服务器。
进一步地，步骤S2中所述功率变化特点为两相邻数据采集周期的功率数据满足：
Figure 502712DEST_PATH_IMAGE001
若上述算式成立，则以该功率对应时间点为分界，将其前后时间分为两个时段，重复上述计算直到将一日内的用电数据划分为n个时段，其中
Figure 419853DEST_PATH_IMAGE002
为两相邻采集周期的负荷用电功率，
Figure 199590DEST_PATH_IMAGE003
为功率变化率。
进一步地，步骤S2中所述的电压调节测试方法为：在第i个数据采集周期内，利用节能设备电压调节功能，调节负载电压于负载额定电压至企业用户端配电变压器输出电压间变动，测量不同电压下的负载功率，得到多组电压-功率对
Figure 719433DEST_PATH_IMAGE004
，其中j是在第i个数据采集周期中采集到的多组电压-功率对。
进一步地，步骤S2中所述的静态负荷模型采用如下形式：
Figure 533805DEST_PATH_IMAGE005
其中
Figure 480902DEST_PATH_IMAGE006
分别为电压、功率测试值，
Figure 747935DEST_PATH_IMAGE007
分别为用户端额定电压与额定功率，
Figure 946835DEST_PATH_IMAGE008
为企业用户的用电负荷中恒阻抗负荷占比参数，
Figure 740348DEST_PATH_IMAGE009
为企业用户的用电负荷中恒电流负荷占比参数，
Figure 733711DEST_PATH_IMAGE010
为企业用户的用电负荷中恒功率负荷占比参数，k为修正参数，计算静态负荷模型时修正参数k设为1，静态负荷模型参数识别方法为：利用最小二乘法拟合第i个时段内所得电压-功率对，得到静态负荷模型中的参数
Figure 612675DEST_PATH_IMAGE011
的值。
进一步地，步骤S3中所述节电量与节电率求解包括如下步骤：
S3.1、选取第i个时段内静态负荷模型参数，将节能设备出线端电压测试值与进线端功率测试值代入静态负荷模型，计算修正参数k的值；
S3.2、将节能设备进线端电压测试值、修正参数k的值代入静态负荷模型，得到无节能设备投入时第i个时段内负荷计算功率
Figure 349686DEST_PATH_IMAGE012
；
S3. 3、按以下公式计算节电量
Figure 873072DEST_PATH_IMAGE013
与节电率
Figure 427550DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 669175DEST_PATH_IMAGE015
其中
Figure 944299DEST_PATH_IMAGE016
为测量时间，
Figure 712403DEST_PATH_IMAGE017
为节能设备投运时当前系统消耗功率。
本发明提出了一种配用电系统节能设备节能量计量方法，包括如下步骤： S1、采集配用电系统节能设备进线端与出线端的电气量数据，所述电气量数据包括电压、电流、功率；S2、根据企业用户负载功率变化特点将一日内的负荷用电数据划分为n个时段，对每个时段内的企业用户负载端进行电压调节测试以识别企业用户的静态负荷模型参数；S3、结合节能设备投运时段与企业用户负荷用电功率，选取步骤S2中得到的一组静态负荷模型参数，结合节能设备安装位置前后的电气量数据，计算在第i个时段节能设备投运产生的节电量与节电率；S4、将计算得到的节电量、节电率与对应的静态负荷模型参数储存于服务器。本发明提出的配用电系统节能设备节能量计量方法考虑企业用户负荷的波动性对企业负荷曲线进行建模时段划分，利用稳压节能设备实现企业负荷端电压的控制以提取节能量计量建模所需数据，以配用电系统静态负荷模型为基础结合所提取数据建立企业分时静态负荷模型，基于该模型与计量数据实时计算稳压节能设备接入后企业负荷端节电量。本发明改变传统节能量计量方法粗糙且无法量化的缺点，建立企业分时静态负荷模型，使得节能量计量更加精确，实时性更佳。
附图说明
图1是本发明配用电系统节能设备节能量计量方法的流程图。
图2是本发明所适用的配用电系统节能设备连接结构示意图。
图3是节能设备投入前的某企业用户的日负荷功率曲线图。
图4是静态负荷模型曲线的数据拟合后的曲线结果图。
图5是节能设备投入前后的日功率负荷、日电压运行曲线图。
图6是节能设备投入后所得到的节电量与节电率运行结果图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1和图2所示，本发明实施例提出了一种配用电系统节能设备节能量计量方法，以某电子类产品生产工厂（企业用户）的配用电系统为例，引入节能设备后系统架构如图2所示。该工厂负荷功率在开工期间呈现较为稳定的周期性波动状态，对其节能设备投入前的负荷运行状态进行调研，取某天的日负荷功率曲线如图3所示。本发明的计量方法包括如下步骤：
S1、采集配用电系统节能设备进线端与出线端的电气量数据，所述电气量数据包括电压、电流、功率，该配用电系统节能设备进线端与出线端应具备计量表计，通过计量表计采集上述电气量数据；
S2、根据企业用户负载功率变化特点将一日内的负荷用电数据划分为n个时段，对每个时段内的企业用户负载端进行电压调节测试以识别企业用户的静态负荷模型参数。所述功率变化特点为两相邻数据采集周期的功率数据满足：
Figure 47570DEST_PATH_IMAGE001
若上述算式成立，则以该功率对应时间点为分界，将其前后时间分为两个时段，重复上述计算直到将一日内的用电数据划分为n个时段，其中
Figure 906985DEST_PATH_IMAGE002
为两相邻采集周期的负荷用电功率，
Figure 985799DEST_PATH_IMAGE003
为功率变化率。根据该配用电系统日负荷功率曲线的状态，可将其功率变化率设定为0.05，即当相邻数据采集周期内的功率变化率大于0.05时，即以该时间点为分界，设置为不同的时间段。所述的电压调节测试方法为：在第i个数据采集周期内，利用节能设备电压调节功能，调节负载电压于负载额定电压至企业用户端配电变压器输出电压间变动，测量不同电压下的负载功率，得到多组电压-功率对
Figure 483777DEST_PATH_IMAGE004
，其中j是在第i个数据采集周期中采集到的多组电压-功率对，例如第i个数据采集周期时间为15分钟，该周期内采集到15组电压-功率对，则j就是1~15，Pj是单个时间点的功率值而Pi是15分钟的功率平均值。所述的静态负荷模型采用如下形式：
Figure 380057DEST_PATH_IMAGE005
其中
Figure 330696DEST_PATH_IMAGE006
分别为电压、功率测试值，
Figure 337835DEST_PATH_IMAGE007
分别为用户端额定电压与额定功率，
Figure 690319DEST_PATH_IMAGE008
为企业用户的用电负荷中恒阻抗负荷占比参数，
Figure 632867DEST_PATH_IMAGE009
为企业用户的用电负荷中恒电流负荷占比参数，
Figure 195435DEST_PATH_IMAGE010
为企业用户的用电负荷中恒功率负荷占比参数，k为修正参数，计算静态负荷模型时修正参数k设为1，静态负荷模型参数识别方法为：利用最小二乘法拟合第i个时段内所得电压-功率对，得到静态负荷模型中的参数
Figure 616052DEST_PATH_IMAGE011
的值。具体的，选取该配用电系统某一种时段为例，求取静态负荷模型参数，在该时段内利用节能设备的电压调节功率，调节负载电压于负载额定电压至用户端配电变压器输出电压间变动，测量不同电压下的负载功率，得到多组电压-功率对，将所得数据在坐标上进行静态负荷模型曲线的数据拟合，得到如图4的曲线结果，经参数求解得
Figure 88622DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 326705DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 251936DEST_PATH_IMAGE020
；
S3、结合节能设备投运时段与企业用户负荷用电功率，选取步骤S2中得到的一组静态负荷模型参数，结合节能设备安装位置前后的电气量数据，计算在第i个时段节能设备投运产生的节电量与节电率，节能设备安装位置是指节能设备安装的电路位置，例如变压器后端、用电设备前端等；具体的，步骤S3中所述节电量与节电率求解包括如下步骤：S3.1、选取第i个时段内静态负荷模型参数，将节能设备出线端电压测试值与进线端功率测试值代入静态负荷模型，计算修正参数k的值；S3.2、将节能设备进线端电压测试值、修正参数k的值代入静态负荷模型，得到无节能设备投入时第i个时段内负荷计算功率
Figure 600878DEST_PATH_IMAGE012
；S3. 3、按以下公式计算节电量
Figure 662375DEST_PATH_IMAGE013
与节电率
Figure 946725DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 483886DEST_PATH_IMAGE015
其中
Figure 511885DEST_PATH_IMAGE016
为测量时间，
Figure 818101DEST_PATH_IMAGE017
为节能设备投运时当前系统消耗功率。
根据步骤S2中的求解结果，按照静态负荷模型的公式与节能量计算方法，计算该时段内的节电量与节电率分别为2.8kW和2.5%；
S4、将计算得到的节电量、节电率与对应的静态负荷模型参数储存于服务器，供计算调用。
按照上述方法对该配用电系统划分的时段进行电压调节测试，并通过曲线拟合技术求解静态负荷模型参数，通过静态负荷模型得到节能设备不投运下的系统功率值，并结合节电量与节电率的计算公式计算各个时段内节能设备投运下产生的节电量与节电率，所得到的日负荷、电压运行结果如图5所示，所得到的节电量与节电率运行结果如图6所示。
由上述实施例可见，应用本发明的配用电系统节能设备节能量计量方法的计算结果能有效地反映节能设备投运与非投运状态下的系统用电功率状态并计算得到相应的节电量、节电率数据。
需要说明的是，上述装置和系统内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种配用电系统节能设备节能量计量方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种配用电系统节能设备节能量计量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采集配用电系统节能设备进线端与出线端的电气量数据，所述电气量数据包括电压、电流、功率；
S2、根据企业用户负载功率变化特点将一日内的负荷用电数据划分为n个时段，对每个时段内的企业用户负载端进行电压调节测试以识别企业用户的静态负荷模型参数；
S3、结合节能设备投运时段与企业用户负荷用电功率，选取步骤S2中得到的一组静态负荷模型参数，结合节能设备安装位置前后的电气量数据，计算在第i个时段节能设备投运产生的节电量与节电率；
S4、将计算得到的节电量、节电率与对应的静态负荷模型参数储存于服务器。
2.根据权利要求1所述的一种配用电系统节能设备节能量计量方法，其特征在于，步骤S2中所述功率变化特点为两相邻数据采集周期的功率数据满足：
Figure 245431DEST_PATH_IMAGE001
若上述算式成立，则以该功率对应时间点为分界，将其前后时间分为两个时段，重复上述计算直到将一日内的用电数据划分为n个时段，其中
Figure 214524DEST_PATH_IMAGE002
为两相邻采集周期的负荷用电功率，
Figure 41666DEST_PATH_IMAGE003
为功率变化率。
3.根据权利要求1所述的一种配用电系统节能设备节能量计量方法，其特征在于，步骤S2中所述的电压调节测试方法为：在第i个数据采集周期内，利用节能设备电压调节功能，调节负载电压于负载额定电压至企业用户端配电变压器输出电压间变动，测量不同电压下的负载功率，得到多组电压-功率对
Figure 310973DEST_PATH_IMAGE004
，其中j是在第i个数据采集周期中采集到的多组电压-功率对。
4.根据权利要求3所述的一种配用电系统节能设备节能量计量方法，其特征在于，步骤S2中所述的静态负荷模型采用如下形式：
Figure 581680DEST_PATH_IMAGE005
其中
Figure 38069DEST_PATH_IMAGE006
分别为电压、功率测试值，
Figure 668901DEST_PATH_IMAGE007
分别为用户端额定电压与额定功率，
Figure 261557DEST_PATH_IMAGE008
为企业用户的用电负荷中恒阻抗负荷占比参数，
Figure 201700DEST_PATH_IMAGE009
为企业用户的用电负荷中恒电流负荷占比参数，
Figure 879806DEST_PATH_IMAGE010
为企业用户的用电负荷中恒功率负荷占比参数，k为修正参数，计算静态负荷模型时修正参数k设为1，静态负荷模型参数识别方法为：利用最小二乘法拟合第i个时段内所得电压-功率对，得到静态负荷模型中的参数
Figure 314329DEST_PATH_IMAGE011
的值。
5.根据权利要求4所述的一种配用电系统节能设备节能量计量方法，其特征在于，步骤S3中所述节电量与节电率求解包括如下步骤：
S3.1、选取第i个时段内静态负荷模型参数，将节能设备出线端电压测试值与进线端功率测试值代入静态负荷模型，计算修正参数k的值；
S3.2、将节能设备进线端电压测试值、修正参数k的值代入静态负荷模型，得到无节能设备投入时第i个时段内负荷计算功率
Figure 27070DEST_PATH_IMAGE012
；
S3. 3、按以下公式计算节电量
Figure 374000DEST_PATH_IMAGE013
与节电率
Figure 804982DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 43196DEST_PATH_IMAGE015
其中
Figure 610444DEST_PATH_IMAGE016
为测量时间，
Figure 626810DEST_PATH_IMAGE017
为节能设备投运时当前系统消耗功率。
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