CN113883688A - 一种基于需求响应的中央空调控制系统及方法 - Google Patents

一种基于需求响应的中央空调控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于需求响应的中央空调控制系统及方法，包括用于接收和反馈需求响应调控信息的需求响应预约模块、中心处理模块、中央空调管控模块和房间状态检测模块，以及相应的中央空调控制方法。本发明通过需求响应预约模块接收预约信息，通过房间状态检测模块采集各房间的温度变化情况和门窗闭合情况，通过温度变化分析模块对房间升温速率进行排序，中心处理模块根据房间状态信息和需求响应要求设置调控方案，需求响应预约模块提前提醒中心处理模块对房间进行降温操作，避开用电高峰。将酒店空调负荷的调控即用户侧的负荷调控纳入电力调控系统，再结合供电侧的电力调控，有效缓解电网运行压力，提升系统电力调控效率。

Description

一种基于需求响应的中央空调控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于需求响应的中央空调控制系统及方法。
背景技术
需求响应是指电力市场价格明显升高（降低）或系统安全可靠性存在风险时，电力用户根据价格信号或激励措施，改变其用电行为，减少（增加）用电，从而促进电力供需平衡、保障电网稳定运行。通过实施需求响应，运用经济杠杆，引导电力用户提高电能精细化管理水平；通过主动开展需求响应，对缓解电网运行压力、保障工业生产、优化能源配置具有十分重要的意义。
但目前因开展需求响应的时间较短，在对需求响应的综合研究和实践上还不够。我国实施需求响应项目主要为了在夏季削减高峰负荷，因为商业楼宇全年用电高峰集中在夏季，其中空调负荷占比最大，但目前已有的电力调控系统大多对供电侧进行管控，没有较好的对企业设备用电进行需求响应控制的调控系统。
如中国专利CN108512303A，公开日2018年9月7日，一种电力调控系统，其包括变电站子系统模块、区域分系统模块、中心调度模块和电力监测模块，变电站子系统模块包括信号收发、指令传输和以太网，区域分系统模块包括网络传输、区域控制、信息分类和电压保护，中心调度模块包括电力控制、信息分发、电力调控和权限控制，电力监测模块包括电力监测和数据整合，所述电力监测和数据整合都安转在电力监测模块内。器电力调控系统采用变电站子系统和区域分系统的互相连接，解决了电力调控需要手动测量的问题，无需手动测量，误差较小，反应速度快，调配较快，调配的电力较为均匀，效率更高。但其主要针对于供给侧的电力调度，没有结合用户侧，缺少对商业楼宇如酒店内空调负荷的调控，整个系统调控效率不高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前的电力调控系统缺少对酒店空调负荷的调控导致系统电力调控效率不高的技术问题。提出了一种能够对酒店的空调负荷进行需求响应控制进而提高系统电力调控效率的基于需求响应的中央空调控制系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于需求响应的中央空调控制系统，包括用于接收和反馈需求响应调控信息的需求响应预约模块、中心处理模块、中央空调管控模块和房间状态检测模块，所述中心处理模块分别与所述需求响应预约模块、所述中央空调管控模块和所述房间状态检测模块连接。一种基于需求响应的中央空调控制系统，通过需求响应预约模块接收预约信息，通过房间状态检测模块采集各房间的温度变化情况和门窗闭合情况，通过温度变化分析模块对房间升温速率进行排序，中心处理模块根据房间状态信息和需求响应要求设置调控方案，需求响应预约模块反馈调控方案并提前一定时间a提醒中心处理模块对房间进行降温操作，避开用电高峰。将酒店空调负荷的调控即用户侧的负荷调控纳入电力调控系统，再结合供电侧的电力调控，实施需求响应，有效缓解电网运行压力，提升系统电力调控效率。一定时间a可根据不同酒店状况进行调整，可以提前15分钟或半小时对房间进行缓慢降温。
作为优选，所述房间状态检测模块包括房间温度检测单元、室外温度检测单元和门窗检测单元，所述房间温度检测单元、所述室外温度检测单元和所述门窗检测单元均与所述中心处理模块连接。通过房间温度检测单元和室外温度检测单元检测收集不同房间的温度变化情况，通过门窗检测单元对各个房间的门窗是否关闭进行检测。可在房间门窗上均设置传感器，当门和窗关闭时，相应的传感器向门窗检测单元发送闭合信号。
作为优选，本系统还包括温度变化分析模块，所述温度变化分析模块包括房间温差变化计算单元和升温速率对比单元，所述房间温差变化计算单元与所述房间状态检测模块连接，所述升温速率对比单元分别与所述房间温差变化计算单元和所述中心处理模块连接。根据房间状态检测模块收集的室内外温度数据，通过温度变化分析模块的房间温差变化计算单元记录分析每个房间不同时段室内外温差的变化情况，通过升温速率对比单元根据室内外温差的变化情况进一步计算不同房间的温差缩小时的速度即不同房间升温的速度，根据不同房间升温的速度情况进行排序，将房间排序发送给中心处理模块。房间温度检测单元和所述室外温度检测单元可通过温度变化分析模块中的房间温差变化计算单元和升温速率对比单元与中心处理模块连接。
作为优选，所述需求响应预约模块包括预约信息传输单元和用于提前提醒中心处理模块进行降温操作的定时提醒单元，所述预约信息传输单元与所述中心处理模块连接，所述定时提醒单元分别与所述预约信息传输单元和所述中心处理模块连接。空调进行需求响应的负荷调节一般可采用提前降温的方式，错过用电高峰时的负荷消耗，所以预约信息传输单元将预约通过的消息进行反馈时，可将预约的需求响应时间信息传输给定时提醒单元，定时提醒单元提前一定时间提醒中心处理模块进行提前降温操作。
作为优选，所述中心处理模块包括信息分析单元和方案处理单元，所述信息分析单元与所述需求响应预约模块、所述房间状态检测模块和所述温度变化分析模块连接，所述方案处理单元分别与所述信息分析单元和所述中央空调管控模块连接。通过信息分析单元整合其他模块的信息数据，通过方案处理单元设置需求响应调控方案，按调控方案对中央空调管控模块的空调机组进行控制。
作为优选，本系统还包括调控信息存储模块，所述调控信息存储模块与所述中心处理模块连接。通过调控信息存储模块存储每次需求响应错峰调控的记录，包括需求响应调控的负荷量、调控房间等信息。
作为优选，所述中央空调管控模块包括若干个空调机组。通过关闭部分空调机组调整空调运转功率或提前对房间进行降温的方式配合电力系统实现空调负荷需求响应错峰调控。
一种基于需求响应的中央空调控制方法，利用上述系统，包括如下步骤：
S1：需求响应预约模块接收预约信息；
S2：通过房间状态检测模块采集各房间的温度变化情况和门窗闭合情况；
S3：通过温度变化分析模块对房间升温速率进行排序，将排序结果传输给中心处理模块；
S4：中心处理模块根据房间状态信息和需求响应要求设置调控方案；
S5：需求响应预约模块反馈调控方案并提前一定时间a提醒中心处理模块对房间进行降温操作，避开用电高峰期。
门窗闭合情况，当检测到房间门窗未闭合时，标记该房间，在需求响应时段停止对房间的降温操作，直到检测到房间门窗闭合。同时，可通过温度变化分析模块检测到的房间升温速度情况，对房间升温速度过快的门窗闭合房间进行二次门窗闭合情况检测，增加房间门窗闭合情况检测的准确率，有效降低用电高峰期的空调负荷消耗。
调控方案为按照需求响应要求在用电高峰期限制空调运转负荷，关闭部分空调机组，根据房间状态信息即房间升温速度情况，提前一定时间a（例如提前15分钟或半小时）按照房间升温速度从慢到快的顺序对对房间进行降温操作。通过在用电高峰期即需求响应调控时段之前提前对房间进行降温操作，在用电高峰期限制空调运转效率的方式，有效缓解电网运行压力，提升电力系统调控效率。
本发明的实质性效果是：本发明通过需求响应预约模块接收预约信息，通过房间状态检测模块采集各房间的温度变化情况和门窗闭合情况，通过温度变化分析模块对房间升温速率进行排序，中心处理模块根据房间状态信息和需求响应要求设置调控方案，需求响应预约模块反馈调控方案并提前一定时间a提醒中心处理模块对房间进行降温操作，避开用电高峰期。将酒店空调负荷的调控即用户侧的负荷调控纳入电力调控系统，再结合供电侧的电力调控，实施需求响应，有效缓解电网运行压力，提升系统电力调控效率。
附图说明
图1为本实施例的组成示意图；
图2为本实施例实施步骤的流程图。
其中：1、需求响应预约模块，2、中心处理模块，3、中央空调管控模块，4、房间状态检测模块，5、温度变化分析模块，6、调控信息存储模块，7、房间温度检测单元，8、室外温度检测单元，9、门窗检测单元，10、房间温差变化计算单元，11、升温速率对比单元，12、预约信息传输单元，13、定时提醒单元，14、信息分析单元，15、方案处理单元。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
一种基于需求响应的中央空调控制系统，如图1所示，包括用于接收和反馈需求响应调控信息的需求响应预约模块1、中心处理模块2、中央空调管控模块3和房间状态检测模块4，中心处理模块2包括信息分析单元14和方案处理单元15，信息分析单元14与需求响应预约模块1、房间状态检测模块4和温度变化分析模块5连接，方案处理单元15分别与信息分析单元14和中央空调管控模块3连接。通过信息分析单元14整合其他模块的信息数据，通过方案处理单元15设置需求响应调控方案，按调控方案对中央空调管控模块3的空调机组进行控制。
中心处理模块2分别与需求响应预约模块1、房间状态检测模块4和中央空调管控模块3连接。需求响应预约模块1包括预约信息传输单元12和用于提前提醒中心处理模块2进行降温操作的定时提醒单元13，预约信息传输单元12与中心处理模块2连接，定时提醒单元13分别与预约信息传输单元12和中心处理模块2连接。空调进行需求响应的负荷调节一般可采用提前降温的方式，错过用电高峰时的负荷消耗，所以预约信息传输单元12将预约通过的消息进行反馈时，可将预约的需求响应时间信息传输给定时提醒单元13，定时提醒单元13提前一定时间提醒中心处理模块2进行提前降温操作。
房间状态检测模块4包括房间温度检测单元7、室外温度检测单元8和门窗检测单元9，房间温度检测单元7、室外温度检测单元8和门窗检测单元9均与中心处理模块2连接。通过房间温度检测单元7和室外温度检测单元8检测收集不同房间的温度变化情况，通过门窗检测单元9对各个房间的门窗是否关闭进行检测。可在房间门窗上均设置传感器，当门和窗关闭时，相应的传感器向门窗检测单元9发送闭合信号。
本实施例还包括温度变化分析模块5，温度变化分析模块5包括房间温差变化计算单元10和升温速率对比单元11，房间温差变化计算单元10与房间状态检测模块4连接，升温速率对比单元11分别与房间温差变化计算单元10和中心处理模块2连接。根据房间状态检测模块4收集的室内外温度数据，通过温度变化分析模块5的房间温差变化计算单元10记录分析每个房间不同时段室内外温差的变化情况，通过升温速率对比单元11根据室内外温差的变化情况进一步计算不同房间的温差缩小时的速度即不同房间升温的速度，根据不同房间升温的速度情况进行排序，将房间排序发送给中心处理模块2。
中央空调管控模块3包括若干个空调机组。通过关闭部分空调机组调整空调运转功率或提前对房间进行降温的方式配合电力系统实现空调负荷需求响应错峰调控。本实施例还包括调控信息存储模块6，调控信息存储模块6与中心处理模块2连接。通过调控信息存储模块6存储每次需求响应错峰调控的记录，包括需求响应调控的负荷量、调控房间等信息。
一种基于需求响应的中央空调控制方法，如图2所示，包括如下步骤：
S1：需求响应预约模块1接收预约信息；
S2：通过房间状态检测模块4采集各房间的温度变化情况和门窗闭合情况；
S3：通过温度变化分析模块5对房间升温速率进行排序，将排序结果传输给中心处理模块2；
S4：中心处理模块2根据房间状态信息和需求响应要求设置调控方案；
S5：需求响应预约模块1反馈调控方案并提前一定时间a提醒中心处理模块2对房间进行降温操作，避开用电高峰期。
门窗闭合情况，当检测到房间门窗未闭合时，标记该房间，在需求响应时段停止对房间的降温操作，直到检测到房间门窗闭合。同时，可通过温度变化分析模块5检测到的房间升温速度情况，对房间升温速度过快的门窗闭合房间进行二次门窗闭合情况检测，增加房间门窗闭合情况检测的准确率，有效降低用电高峰期的空调负荷消耗。
调控方案为按照需求响应要求在用电高峰期限制空调运转负荷，关闭部分空调机组，根据房间状态信息即房间升温速度情况，提前一定时间a（一定时间a可根据不同酒店状况进行调整，可以提前15分钟或半小时对房间进行缓慢降温。）按照房间升温速度从慢到快的顺序对对房间进行降温操作。通过在用电高峰期即需求响应调控时段之前提前对房间进行降温操作，在用电高峰期限制空调运转效率的方式，有效缓解电网运行压力，提升电力系统调控效率。
本实施例通过需求响应预约模块1接收预约信息，通过房间状态检测模块4采集各房间的温度变化情况和门窗闭合情况，通过温度变化分析模块5对房间升温速率进行排序，中心处理模块2根据房间状态信息和需求响应要求设置调控方案，需求响应预约模块1反馈调控方案并提前一定时间a提醒中心处理模块2对房间进行降温操作，避开用电高峰。将酒店空调负荷的调控即用户侧的负荷调控纳入电力调控系统，再结合供电侧的电力调控，实施需求响应，有效缓解电网运行压力，提升系统电力调控效率。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于需求响应的中央空调控制系统，其特征在于，包括用于接收和反馈需求响应调控信息的需求响应预约模块（1）、中心处理模块（2）、中央空调管控模块（3）和房间状态检测模块（4），所述中心处理模块（2）分别与所述需求响应预约模块（1）、所述中央空调管控模块（3）和所述房间状态检测模块（4）连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于需求响应的中央空调控制系统，其特征在于，所述房间状态检测模块（4）包括房间温度检测单元（7）、室外温度检测单元（8）和门窗检测单元（9），所述房间温度检测单元（7）、所述室外温度检测单元（8）和所述门窗检测单元（9）均与所述中心处理模块（2）连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于需求响应的中央空调控制系统，其特征在于，还包括温度变化分析模块（5），所述温度变化分析模块（5）包括房间温差变化计算单元（10）和升温速率对比单元（11），所述房间温差变化计算单元（10）与所述房间状态检测模块（4）连接，所述升温速率对比单元（11）分别与所述房间温差变化计算单元（10）和所述中心处理模块（2）连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于需求响应的中央空调控制系统，其特征在于，所述需求响应预约模块（1）包括预约信息传输单元（12）和用于提前提醒中心处理模块（2）进行降温操作的定时提醒单元（13），所述预约信息传输单元（12）与所述中心处理模块（2）连接，所述定时提醒单元（13）分别与所述预约信息传输单元（12）和所述中心处理模块（2）连接。
5.根据权利要求3所述的一种基于需求响应的中央空调控制系统，其特征在于，所述中心处理模块（2）包括信息分析单元（14）和方案处理单元（15），所述信息分析单元（14）与所述需求响应预约模块（1）、所述房间状态检测模块（4）和所述温度变化分析模块（5）连接，所述方案处理单元（15）分别与所述信息分析单元（14）和所述中央空调管控模块（3）连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种基于需求响应的中央空调控制系统，其特征在于，还包括调控信息存储模块（6），所述调控信息存储模块（6）与所述中心处理模块（2）连接。
7.根据权利要求1或5所述的一种基于需求响应的中央空调控制系统，其特征在于，所述中央空调管控模块（3）包括若干个空调机组。
8.一种基于需求响应的中央空调控制方法，利用如权利要求1-7所述的任意一项系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1：需求响应预约模块（1）接收预约信息；
S2：通过房间状态检测模块（4）采集各房间的温度变化情况和门窗闭合情况；
S3：通过温度变化分析模块（5）对房间升温速率进行排序，将排序结果传输给中心处理模块（2）；
S4：中心处理模块（2）根据房间状态信息和需求响应要求设置调控方案；
S5：需求响应预约模块（1）反馈调控方案并提前一定时间a提醒中心处理模块（2）对房间进行降温操作，避开用电高峰期。
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