CN207339413U - 一种空调自动需求响应控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种空调自动需求响应控制系统，系统包括：需求响应控制终端以及自动需求响应服务器，所述需求响应控制终端与自动需求响应服务器通信连接，所述需求响应控制终端与被控空调一一对应对被控空调进行开关控制；所述需求响应控制终端包括：主控装置、红外收发器、计量装置以及通信装置，所述的红外收发器、计量装置以及通信装置均与主控装置相连接，所述的需求响应控制终端通过通信装置与自动需求响应服务器通信连接，所述的计量装置与被控空调相连接采集被控空调的用电数据。本实用新型为负荷聚合商集成分体空调参与自动需求响应提供了可用系统，解决了家用空调资源分散、无法集中控制、无法自动控制、无法自动获取用户实时用电数据的问题。

Description

一种空调自动需求响应控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制技术，具体的讲是一种空调自动需求响应控制系统。

背景技术

我国经济处于快速增长期，全国电力消费保持较快增长，电力供需总体偏紧，用电峰谷差逐年拉大。电力需求响应是指电力用户对实施机构发布的价格信号或激励机制做出响应，并改变电力消费模式的一种参与行为。在用电高峰期实施需求响应，可利用经济手段引导用户主动削减尖峰负荷，对缓解电网运行压力、保证电网运行安全、优化能源配置具有很重要的意义。

发展至今，需求响应的发展历经3个阶段：人工需求响应、半自动需求响应和全自动需求响应。最初的人工需求响应需要调度部门通过邮件、电话或简讯将需求响应信号告知用户侧，管理人员或操作人员手动关停设备或调整设备的运行功率，从需求响应信号的传输到对用电设备的控制都完全依赖于人工操作，呈现出响应速度慢、可靠性低、灵活性差和效率低下等问题；半自动需求响应是指由管理人员通过集中控制系统触发需求响应程序，需求响应的效率和可靠性有所提高；美国基于智能电网技术，提出的全自动需求响应不依赖于任何人工操作，通过接受外部信号触发用户侧需求响应程序，大大提高了需求响应的可靠性、再现性、鲁棒性和成本效益。可见，自动需求响应是需求响应的最终发展方向。

随着智能电网的不断发展，发达国家出现一种新的专业化需求响应提供商-负荷聚合商。负荷聚合商负责整合负荷侧资源，为中小负荷提供参与需求响应的机会，还能通过专业的技术手段挖掘负荷侧资源，进一步延缓电力系统建设投资，降低电力系统运营成本。国内也已开展负荷聚合商参与需求响应的项目，但是目前负荷聚合商参与需求响应属于起步阶段，面临着多方面的困难。

随着我国电力市场改革的稳步推进，交叉补贴会被逐步取消，现存的以工商业电价补贴居民电价的局面将会被打破，而取消交叉补贴后，居民电价势必上涨。同时，随着我国经济实力和居民生活水准的提高，家庭用电设备的种类也会随之增多，居民用电量将不断增加。因此，电费支出在未来的家庭消费占比中会有明显提升，居民用户参与需求响应的积极性也将得到极大的调动。现阶段家庭用电的基本负荷主要由电冰箱、电热水器、空调等组成，其中电热水器只在要用热水时才打开使用因此这部分基本负荷变为峰值负荷；空调及取暖器构成家庭用电的季节性负荷且集中在晚间高峰时使用。在使用时间的分布上，居民主要在电网高峰用电。尤其是迎峰度夏期间，居民空调用电所占比例最大且其可控性高，短时停电对居民生活的影响不大。且居民空调数量众多，是一个容量巨大的需求响应资源。这些资源需要负荷聚合商来整合吗，从而参与电力需求响应。但家用空调资源分散，类型众多，且不具备自动需求响应功能，不利于负荷聚合商的统一控制和管理。

负荷聚合商开展自动需求响应项目的过程中，技术扮演极为重要的角色。在用户侧，需要有先进的计量技术和智能控制技术；在通信层，需要有先进的远方通信技术；在电网侧，需要有自动需求响应服务器。负荷聚合商作为用户与电网的纽带，必须具备先进的计量技术、控制技术和远方通信技术，拥有完善的自动需求响应系统，设计合适的调度、控制和评估策略，才能充分发挥整合需求侧资源、挖掘需求侧资源潜力的作用。

现有技术中，负荷聚合商参与需求响应的模式仍停留在人工需求响应阶段，即需要用户进行手动响应，负荷聚合商不能控制用户用电设备参与需求响应。另外，负荷聚合商无法自动监测参与需求响应的设备用电数据。这些过程都没有实现自动化。

对于负荷聚合商来说，最大的价值是整合需求侧资源。目前国内负荷聚合商的主要集成对象是大型企业用户，忽略了总量巨大、资源分散的小型企业用户和居民用户。负荷聚合商缺乏良好的技术和实施机制去整合和管理这些资源。

另外现有技术中的基线的计算普遍采用需求响应事件前几天的负荷曲线进行。比如，取需求响应执行日前5个正常运行日对应需求响应时段的负荷曲线的平均曲线作为负荷基线。需求响应执行日当日的负荷曲线的平均负荷与负荷基线的平均负荷之差就是需求响应的响应量。

上述方法对连续运行、负荷具有规律的需求响应资源有效，对于像空调这类的负荷并不适用。空调负荷资源众多，且运行状态受到用户及环境的影响较大，每一台空调在需求响应前几日的状态不同且不具备规律性。如果按照上述方法计算基线负荷，无法得到准确的响应量。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种空调自动需求响应控制系统，系统包括：需求响应控制终端以及自动需求响应服务器，所述需求响应控制终端与自动需求响应服务器通信连接，所述需求响应控制终端与被控空调一一对应对被控空调进行开关控制；其中，

所述需求响应控制终端包括：主控装置、红外收发器、计量装置以及通信装置，所述的红外收发器、计量装置以及通信装置均与主控装置相连接，所述的需求响应控制终端通过通信装置与自动需求响应服务器通信连接，所述的计量装置与被控空调相连接采集被控空调的用电数据。

本实用新型一实施例中，所述的系统还包括：云平台服务器，与所述需求响应控制终端通信连接。

本实用新型一实施例中，所述的通信装置通过GPRS或WIFI与自动需求响应服务器通信连接。

本实用新型一实施例中，所述的系统还包括：温度传感器，与所述主控装置相连接。

本实用新型为负荷聚合商集成分体空调参与自动需求响应提供了可用系统，解决了家用空调资源分散、无法集中控制、无法自动控制、无法自动获取用户实时用电数据的问题。本实用新型利用先进的物联网技术实现用户空调用电采集的低成本建设，解决了负荷聚合商无法自动获取用户实时用电数据的问题。通过本实用新型，负荷聚合商能够更好的为中小负荷提供参与电力市场调节的机会，更好的整合负荷资源，充分发挥负荷资源为电力系统的运行和电力市场的发展带来巨大效益。

为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种空调自动需求响应控制系统的示意图；

图2为本实用新型提供的一种空调自动需求响应控制系统的示意图；

图3为本实用新型的一实施例示意图；

图4为利用本实用新型公开的控制系统进行进行负荷聚合商集成家用空调参与需求响应的流程图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为将分散的需求响应资源进行集中控制，为负荷集成商集成分散资源参与需求响应提供一种可行的技术方案，本实用新型提供一种空调自动需求响应控制系统，如图1所示，系统包括：需求响应控制终端101以及自动需求响应服务器102，所述需求响应控制终端101与自动需求响应服务器102通信连接，所述需求响应控制终端与被控空调一一对应对被控空调进行开关控制；其中，

所述需求响应控制终端101包括：主控装置1011、红外收发器1012、计量装置1013以及通信装置1014，红外收发器1012、计量装置1013以及通信装置1014均与主控装置1011相连接，需求响应控制终端通过通信装置1014与自动需求响应服务器102通信连接，所述的计量装置1013与被控空调相连接采集被控空调的用电数据。红外收发器1012对被控空调发送红外控制信号。

一实施方式中，采用如图3技术方案实现对分体空调的智能化控制及需求响应的自动执行：一种基于云平台的自动需求响应控制系统，包括云平台、自动需求响应系统、智能终端。

本实施例通过在家用空调上加装具备需求响应功能的智能插座，即本实用新型的需求响应控制终端。本实施例中的智能插座硬件包括红外收发器、红外延长线、通讯模块、温度传感器、计量芯片、系统指示灯、复位按钮(RESET键)、系统时钟和处理芯片。智能插座功能包括远程控制、数据采集、数据自动上传、红外码存储及学习、需求响应指令接收及执行。红外收发器用于接收控制家用空调的红外码指令。

计量芯片采用专用计量芯片，实现用电监测，可采集家用空调的电压、电流、功率等电气量，计量精度不低于1级，确保数据的准确性。该数据由智能插座主动上报，是负荷聚合商评估设备的需求响应量提供可靠依据。

通讯模块采用GPRS或WIFI连接主站，发送计量芯片采集的数据，接收主站的需求响应指令，实现需求响应的执行。处理芯片存储需求响应指令并执行。系统时钟负责计时，确保需求响应指令执行时间准确，确保采集的数据时间间隔准确。

本实施例中的智能插座与分体空调一一对应，其对应关系存储于云平台中，作为需求响应用户档案。计量芯片采集的数据也存储于云平台。

智能插座通讯模块通过GPRS通信单元与自动需求响应系统相连。智能模块采用GPRS连接云平台，模块内置云平台及红外码库系统等连接信息并支持重新设置。智能模块安装完成后，接通电源后自动连接云平台完成组网。采用GPRS通讯可保证智能插座在线率，比其他通讯方式更加可靠。

自动需求响应系统主站软件采用B/S方式，支持通过任意形式的WEB浏览器直接访问。自动需求响应系统包括数据分析模块及调度模块两部分。数据分析模块通过智能插座获得分体空调的负荷数据，提供能效管理、需求响应效果评估等服务。调度模块负责需求响应的执行，包括邀约管理和效果核算。

自动需求响应系统对智能插座的控制通过红外码库系统实现。红外码库负责分体空调的协议匹配及下载。智能模块采集空调遥控器开机红外指令后与红外码库系统进行匹配，匹配成功自动下载相关协议。

本实用新型实施例中进一步提供了实现自动需求响应的流程：

需求响应执行前，负荷聚合商通过与用户签订自动需求响应协议，明确用户参与自动需求响应的空调设备、设备负荷大小、可参与需求响应的时间等信息，并约定用户签订协议即同意参与自动需求响应，负荷聚合商可对协议设备进行控制，不再另行征得用户同意。协议签订后，负荷聚合商对协议设备加装具备需求响应功能的智能插座设备。

需求响应正式执行前，需求响应中心告知负荷聚合商本次响应的时间及所需响应量。负荷聚合商收到通知后，确定响应设备，向参与本次响应的设备的智能插座发送自动需求响应指令，该指令内容包括本次需求响应执行的时间以及智能插座在该时间点需进行的操作，如关闭设备或调节设备负荷。达到需求响应执行时间，负荷聚合商无需再次发送执行指令，智能插座会按照自动需求响应指令执行相应的操作，从而完成自动需求响应。

需求响应期间，智能插座将采集到的家用空调用电数据上报负荷聚合商处，实现数据采集的自动化。需求响应结束后，负荷聚合商根据上报数据计算设备的实际响应量。计算方法如下。首先计算设备的负荷基线。取需求响应执行时间前的1小时作为基线时段，根据智能插座在该时间段内采集的负荷数据计算负荷最大值，为基线负荷。然后根据智能插座在响应时间段内采集的负荷数据计算响应时间段负荷平均值，为响应负荷。响应负荷与基线负荷之差即为本次需求响应该设备的实际响应量。

通过智能插座监测空调运行状态；通过智能插座接收需求响应指令，自动执行需求响应。根据用户实际响应量，负荷聚合商按照比例发放需求响应激励。响应激励来自负荷聚合商领取的需求响应中心发放的需求响应补贴。

本实用新型的执行步骤总结如下：

步骤一，负荷聚合商与用户签订家用空调自动需求响应协议，即用户同意负荷聚合商取得家用空调用电管理权；

步骤二，家用空调加装具备需求响应功能的智能插座设备；

步骤三，需求响应中心下发需求响应指令；

步骤四，负荷聚合商向智能插座发送自动需求响应指令；

步骤五，达到需求响应执行时间，智能插座根据指令自动执行需求响应；智能插座主动上报需求响应效果评估所需的用电数据；

步骤六，负荷聚合商评估设备响应情况；

步骤七，负荷聚合商根据响应情况向用户账户发放补贴。

如图4所示为利用本实用新型公开的控制系统进行上述进行负荷聚合商集成家用空调参与需求响应的流程图。

负荷聚合商与某用户签订自动需求响应协议，该用户同意负荷聚合商在需求响应执行期间对其一台家用空调进行控制，即负荷聚合商获得该台的用电管理权。协议中明确用户参与需求响应的方式为自动需求响应，响应执行前负荷聚合商会进行告知。

负荷聚合商为该台参与需求响应的空调安装智能插座，负荷聚合商能够控制该空调的运行状态并获得该空调的用电数据，该空调具有参与自动需求响应的能力。

电网启动需求响应，向参与需求响应的电力用户和负荷聚合商下发需求响应指令，内容包括需求响应执行时间段(2015年8月4日14：30-15:00)及需响应的负荷(1万kW)。

负荷聚合商接到需求响应指令后，向所有签约用户的智能插座下发需求响应指令，该指令包括需求响应执行时间和智能插座的操作命令。本实施例的执行时间为2015年8月4日14：30，操作命令为关闭空调。

到达需求响应执行时间，智能插座自动触发关闭空调的操作。2015年8月4日14:30该台空调自动关闭。

需求响应结束后，负荷聚合商评估设备响应效果，以智能插座上报的用电数据为依据，先计算需求基线负荷，再计算响应负荷，二者之差为设备响应量。该台空调2015年8月4日14:15-14:30之间的最大负荷为0.96kW，14:30-15:00的平均负荷为0.00kW。二者之差0.96kW为该台空调本次响应的实际响应量。

负荷聚合商根据用户实际响应情况发放补贴。补贴按照用户实际响应量占负荷聚合商总响应量的比例发放。本次响应负荷聚合商共响应1万kW，获得补贴10万元。则该台空调响应补贴为10万元*0.96kW/1万kW＝9.6元。

本实用新型为负荷聚合商集成分体空调参与自动需求响应提供了可用系统，解决了家用空调资源分散、无法集中控制、无法自动控制、无法自动获取用户实时用电数据的问题。本实用新型利用先进的物联网技术实现用户空调用电采集的低成本建设，利用云平台技术实现用户系统主站的零成本建设，解决了负荷聚合商无法自动获取用户实时用电数据的问题。通过本实用新型，负荷聚合商能够更好的为中小负荷提供参与电力市场调节的机会，更好的整合负荷资源，充分发挥负荷资源为电力系统的运行和电力市场的发展带来巨大效益。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种空调自动需求响应控制系统，其特征在于，所述的系统包括：需求响应控制终端以及自动需求响应服务器，所述需求响应控制终端与自动需求响应服务器通信连接，所述需求响应控制终端与被控空调一一对应对被控空调进行开关控制；其中，

所述需求响应控制终端包括：主控装置、红外收发器、计量装置以及通信装置，所述的红外收发器、计量装置以及通信装置均与主控装置相连接，所述的需求响应控制终端通过通信装置与自动需求响应服务器通信连接，所述的计量装置与被控空调相连接采集被控空调的用电数据。

2.如权利要求1所述的空调自动需求响应控制系统，其特征在于，所述的系统还包括：云平台服务器，与所述需求响应控制终端通信连接。

3.如权利要求1所述的空调自动需求响应控制系统，其特征在于，所述的通信装置通过GPRS或WIFI与自动需求响应服务器通信连接。

4.如权利要求1所述的空调自动需求响应控制系统，其特征在于，所述的系统还包括：温度传感器，与所述主控装置相连接。