CN114594708A - 一种多能协同优化能源控制系统及方法 - Google Patents

一种多能协同优化能源控制系统及方法 Download PDF

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李勇
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王士柏
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Abstract

本公开属于能源优化控制技术领域，提供了一种多能协同优化能源控制系统及方法，包括同步数据采集单元、智能执行单元和被控机电设备，以及分别与所述同步数据采集单元、所述智能执行单元和所述被控机电设备通信连接的数据优化处理单元；其中，所述数据优化处理单元用于接收并处理所述同步数据采集单元的数据；所述智能执行单元用于接收所述同步数据采集单元的动作指令并调节所对应的设备动作，同时将所述被控机电设备的状态通过通信方式传输给所述同步数据采集单元；所述数据优化处理单元、所述被控机电设备和所述智能执行单元之间构成无中心和扁平化的对等网络。

Description

一种多能协同优化能源控制系统及方法
技术领域
本公开属于能源优化控制技术领域，具体涉及一种多能协同优化能源控制系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在现有产业园的能源系统中，各能源(电/气/冷/热/交通)的控制和运行是独立进行的。但是，终端能源体现为多种形式，各能源之间存在着紧密的耦合关系。多种类型的产用能集成后体现为综合能源系统，与单一能源供应系统相比，综合能源系统可有效提高能源供应充裕性和安全性，提高系统能源的利用效率，促进可再生能源的利用。
因各能源物理特性之间的差异，综合能源系统内的多种能源在采集监测和控制的时间尺度上存在多种需求，导致无法满足综合能源系统对各能源协同控制的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本公开提出了一种多能协同优化能源控制系统及方法，基于数据优化处理单元、同步数据采集单元、被控机电设备和智能执行单元的共同作用，实现多个能源站的综合能耗最小、总能效最高或者总费用最小的集成优化运行，给出最优方案，从而提产业园的能效比。
根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种多能协同优化能源控制系统，采用如下技术方案：
一种多能协同优化能源控制系统，包括同步数据采集单元、智能执行单元和被控机电设备，以及分别与所述同步数据采集单元、所述智能执行单元和所述被控机电设备通信连接的数据优化处理单元；其中，所述数据优化处理单元用于接收并处理所述同步数据采集单元的数据；所述智能执行单元用于接收所述同步数据采集单元的动作指令并调节所对应的设备动作，同时将所述被控机电设备的状态通过通信方式传输给所述同步数据采集单元；所述数据优化处理单元、所述被控机电设备和所述智能执行单元之间构成无中心和扁平化的对等网络。
作为进一步的技术限定，所述数据优化处理单元包括通信连接的优化算法模块和数据处理模块。
作为进一步的技术限定，所述同步数据采集单元包括冷水机组智能节点、热泵智能节点、发电机组智能节点和电力并网智能节点。
进一步的，所述被控机电设备包括压缩式冷水机组、吸收式冷水机组、热泵、锅炉、发电机、光伏发电装置、风力发电装置、蓄冷蓄热装置和蓄电装置中的一种或多种。
进一步的，所述同步数据采集单元与所述被控机电设备之间通过CAN总线连接。
作为进一步的技术限定，所述智能执行单元包括阀门开度执行器，用于响应阀门开度指令，并发出阀门状态信息，参与控制参数的调节和运行工况的切换。
作为进一步的技术限定，所述多能协同优化能源控制系统还包括分别与所述数据优化处理单元电连接的数据加密模块和数据存储模块。
作为进一步的技术限定，所述多能协同优化能源控制系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块的一侧连接所述数据优化处理单元，另一侧连接PC终端。
根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种多能协同优化能源控制方法，采用如下技术方案：
一种多能协同优化能源控制方法，采用了第一方案中所述的多能协同优化能源控制系统，包括以下步骤：
获取不同种类的节点信息；
对所获取的节点信息进行初始化的优化控制，确定被控机电设备的最优运行参数；
基于所得到的最优运行参数调节设备处理，实现多能协同的优化控制。
作为进一步的技术限定，在获取不同种类的节点信息之前，自动分配所述同步数据采集单元中各个节点的以太网地址，形成控制信息网络，完成组网。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开对冷、热、电、汽等多能部件数据进行收集，收集后进行分析处理，以得到每个时刻每个能源站的最优制冷功率、制热功率、发电功率，以实现多个能源站的综合能耗最小、总能效最高或者总费用最小的集成优化运行，给出最优方案，从而提产业园的能效比。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例一中的多能协同优化能源控制系统的结构框图；
图2是本公开实施例一中的同步数据采集单元的结构框图。
图3是本公开实施例一中的多能协同优化能源控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
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公开的示例性实施方式。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。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本公开实施例一提供了一种多能协同优化能源控制系统。
如图1和图2所述的多能协同优化能源控制系统，包括数据优化处理单元10、同步数据采集单元20、被控机电设备30和智能执行单元40。
本实施例中，具体的，数据优化处理单元10根据各个智能节点通过分布式计算的方法，求解优化问题，确定最优的空调冷热水供水温度和流量、水泵转速、冷却塔风机转速、发电功率、市政电网取电/售电功率等最优运行参数，并把这些最优运行参数传递给相应设备，调节设备出力，达到最优运行参数的要求。
其中，数据优化处理单元10包括优化算法模块11和数据处理模块12，优化算法模块11和数据处理模块12之间电性连接，数据处理模块12分别与冷水机组智能节点21、热泵智能节点22、发电机组智能节点23和电力并网智能节点24之间电性连接。
本实施例中，具体的，优化算法模块11用于根据采集到的数据信息从优化算法库中调选优化算法，通过优化算法优化对数据的分析，以实现多个能源站的综合能耗最小、总能效最高或者总费用最小的集成优化运行。
本实施例中，数据处理模块12的型号为MPC8347CVRAGDB，具体的，数据处理模块12用于实现对采集到的数据信息进行处理分析，并由数据优化处理单元10进行优化分析。
进一步地，数据优化处理单元10用于对采集到的数据进行进一步计算、分析和处理等工作，同时将有效数据进行转发和存储。
进一步地，同步数据采集单元20用于将所测物理量的数值以通信方式传递给数据优化处理单元10。
进一步地，智能执行单元40用于接收同步数据采集单元20的动作指令并调节对应设备动作，并将被控机电设备30的状态以通信方式传递给同步数据采集单元20。
其中，同步数据采集单元20的输出端与数据优化处理单元10的输入端之间电性连接，数据优化处理单元10、被控机电设备30和智能执行单元40通过无线路由器与交换机连接，形成无中心和扁平化的对等网络。
其中，同步数据采集单元20包括冷水机组智能节点21、热泵智能节点22、发电机组智能节点23和电力并网智能节点24。
本实施例中，冷水机组智能节点21通过485总线与冷水机组本地控制器相连，具体的，用于读取冷水机组的运行参数。
本实施例中，热泵智能节点22通过485总线与热泵本地控制器相连，具体的，用于读取热泵的运行参数。
本实施例中，发电机组智能节点23通过485总线与发电机组本地控制器相连，具体的，用于读取发电机组的运行参数。
本实施例中，电力并网智能节点24通过485总线与并网控制器相连，具体的，用于读取电力的运行参数。
其中，被控机电设备30包括压缩式冷水机组、吸收式冷水机组、热泵、锅炉、发电机、光伏发电装置、风力发电装置、蓄冷蓄热装置和蓄电装置中的一种或多种。
其中，智能执行单元40包括阀门开度执行器，用于响应阀门开度指令，并发出阀门状态信息，参与控制参数的调节和运行工况的切换。
其中，还包括数据加密模块50，数据加密模块50用于实现对数据优化处理单元10内的数据进行加密保护，避免造成数据的被盗，保证了该系统的安全性。其中，数据加密模块50与数据优化处理单元10之间电性连接。
其中，还包括数据存储模块60，数据存储模块60用于存储有效数据。
其中，数据存储模块60与数据优化处理单元10之间电性连接。
其中，还包括无线通信模块70和PC终端80，用于实现整个协同优化系统的状态查看与运行参数设置。
其中，数据优化处理单元10通过无线通信模块70与PC终端80之间无线通信连接。
其中，PC终端70包括台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机。
本公开通过同步数据采集单元20能够实现对冷、热、电、汽等多能部件数据进行收集，收集后通过数据处理模块12进行分析处理，然后再通过优化算法模块11优化对数据的分析，以实现多个能源站的综合能耗最小、总能效最高或者总费用最小的集成优化运行，给出最优方案，然后根据最优方案控制智能执行单元40进行工作，进而控制参数的调节和运行工况的切换，从而提产业园的能效比。
实施例二
本公开实施例二提供了一种基于实施例一中所述的多能协同优化能源控制系统的多能协同优化能源控制方法。
如图3所示的一种多能协同优化能源控制方法，包括以下步骤：
获取不同种类的节点信息；
对所获取的节点信息进行初始化的优化控制，确定被控机电设备的最优运行参数；
基于所得到的最优运行参数调节设备处理，实现多能协同的优化控制。
具体的，系统启动后，各个智能节点通过无线路由器寻址，自动分配以太网地址，自动组成控制系统的信息网络；组网完成后，根据各个智能节点的默认初始化参数，按照内置的启动顺序启动相应设备，并调节设备出力，满足初始设定参数的要求，每个优化控制时间周期，例如每小时的整点时刻，发起优化控制计算，各个智能节点通过分布式计算的方法，求解优化问题，确定最优的空调冷热水供水温度和流量、水泵转速、冷却塔风机转速、发电功率、市政电网取电/售电功率等最优运行参数，并把这些最优运行参数传递给相应设备，调节设备出力，达到最优运行参数的要求，提产业园的能效比。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，包括同步数据采集单元、智能执行单元和被控机电设备，以及分别与所述同步数据采集单元、所述智能执行单元和所述被控机电设备通信连接的数据优化处理单元；其中，所述数据优化处理单元用于接收并处理所述同步数据采集单元的数据；所述智能执行单元用于接收所述同步数据采集单元的动作指令并调节所对应的设备动作，同时将所述被控机电设备的状态通过通信方式传输给所述同步数据采集单元；所述数据优化处理单元、所述被控机电设备和所述智能执行单元之间构成无中心和扁平化的对等网络。
2.如权利要求1中所述的一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，所述数据优化处理单元包括通信连接的优化算法模块和数据处理模块。
3.如权利要求1中所述的一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，所述同步数据采集单元包括冷水机组智能节点、热泵智能节点、发电机组智能节点和电力并网智能节点。
4.如权利要求3中所述的一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，所述被控机电设备包括压缩式冷水机组、吸收式冷水机组、热泵、锅炉、发电机、光伏发电装置、风力发电装置、蓄冷蓄热装置和蓄电装置中的一种或多种。
5.如权利要求4中所述的一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，所述同步数据采集单元与所述被控机电设备之间通过CAN总线连接。
6.如权利要求1中所述的一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，所述智能执行单元包括阀门开度执行器，用于响应阀门开度指令，并发出阀门状态信息，参与控制参数的调节和运行工况的切换。
7.如权利要求1中所述的一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，还包括分别与所述数据优化处理单元电连接的数据加密模块和数据存储模块。
8.如权利要求1中所述的一种多能协同优化能源控制系统，其特征在于，还包括无线通信模块，所述无线通信模块的一侧连接所述数据优化处理单元，另一侧连接PC终端。
9.一种多能协同优化能源控制方法，采用了权利要求1-8中任一项所述的多能协同优化能源控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
获取不同种类的节点信息；
对所获取的节点信息进行初始化的优化控制，确定被控机电设备的最优运行参数；
基于所得到的最优运行参数调节设备处理，实现多能协同的优化控制。
10.如权利要求9中所述的一种多能协同优化能源控制方法，其特征在于，在获取不同种类的节点信息之前，自动分配所述同步数据采集单元中各个节点的以太网地址，形成控制信息网络，完成组网。
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