基于氣象預(yù)報(bào)將需求響應(yīng)和舒適度反饋結(jié)合的供能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及新能源開發(fā)和暖通領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于氣象預(yù)報(bào)將需求響應(yīng)和舒 適度反饋結(jié)合的智能供能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)全球變暖的趨勢(shì)明顯，冰川融化、海平面上升、生態(tài)環(huán)境惡化，各種自然災(zāi) 害頻繁，社會(huì)各發(fā)展部口面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展已成為人類共 同追求的目標(biāo)。中國(guó)是《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》和《東京議定書》的締約國(guó)。碳減排任 務(wù)巨大，同時(shí)中國(guó)又是發(fā)展中國(guó)家，是能源消費(fèi)大國(guó)，能源消費(fèi)約占世界的11%，已躍居世 界第二位，然而我國(guó)每噸標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)出效率僅相當(dāng)于日本的10. 3 %，歐盟的16. 8 %，美國(guó)的 28. 6%，能源浪費(fèi)嚴(yán)重、利用效率低。因此，能源與環(huán)境問(wèn)題是我國(guó)當(dāng)前面臨的最大難題。
[0003] 事實(shí)上全球氣候變化不僅僅是能源和環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)也帶來(lái)了能源安全問(wèn)題。20 世紀(jì)70年代第一次石油危機(jī)爆發(fā)后，西方發(fā)達(dá)國(guó)家提出能源安全的概念。隨著伊朗革命， 波斯灣戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)加州電力事件，前蘇聯(lián)和日本核泄漏事故W及中國(guó)暴雪造成的大規(guī)模停 電等事件的陸續(xù)發(fā)生，能源安全越來(lái)越受到各國(guó)的重視。我國(guó)對(duì)能源的需求自九十年代開 始激增，并自1993年起從石油輸出國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)口國(guó)。因?yàn)閲?guó)內(nèi)對(duì)能源需求持續(xù)擴(kuò)大，讓我 國(guó)逐漸依賴國(guó)外能源進(jìn)口，相對(duì)于工業(yè)國(guó)家在石油項(xiàng)目上的90天戰(zhàn)略儲(chǔ)備，我國(guó)只有20多 天的準(zhǔn)備。能源結(jié)構(gòu)性矛盾突出，過(guò)多的依賴傳統(tǒng)化石能源，能源運(yùn)輸存在隱患等，該些都 是我國(guó)要解決能源安全問(wèn)題所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
[0004] 分布式供能系統(tǒng)是一種利用清潔能源，同時(shí)提供冷熱電負(fù)荷的供能方式。國(guó)內(nèi)外 學(xué)者對(duì)分布式系統(tǒng)已經(jīng)做了一些研究，中國(guó)的王江江W北京為例，W光伏，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，燃 氣鍋爐，太陽(yáng)能集熱器，熱回收及存儲(chǔ)裝置，電制冷和吸收式制冷構(gòu)建了一套多能混合的冷 熱電系統(tǒng)中國(guó)的吳瓊W日本為例，構(gòu)建了一套CCHP與輔助鍋爐結(jié)合的系統(tǒng)，W經(jīng)濟(jì)性、 環(huán)境性和一次能源節(jié)約率為目標(biāo)，對(duì)日本五個(gè)典型氣候城市的四種不同類型建筑進(jìn)行了對(duì) 比研究英國(guó)的PierluigiMancarellW倫敦為例，考慮電力回購(gòu)，構(gòu)建了一套簡(jiǎn)單冷熱 電聯(lián)供系統(tǒng)與補(bǔ)燃鍋爐、電熱累相結(jié)合系統(tǒng)，并針對(duì)不同季節(jié)的負(fù)荷需求對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn) 行了優(yōu)化W。
[0005] 然而由于分布式系統(tǒng)冷熱電負(fù)荷的匹配限制，負(fù)荷供需的不平衡W及智能化程度 不高等因素，造成分布式系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性不太理想，使其在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用受到了很大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種基于氣象預(yù)報(bào)將需求響應(yīng)控制和舒適度反饋結(jié)合的供能系統(tǒng)， 本發(fā)明在滿足用戶不同的舒適度需要的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，滿足了實(shí)際應(yīng)用中的需 要，詳見(jiàn)下文描述：
[0007] 一種基于氣象預(yù)報(bào)將需求響應(yīng)控制和舒適度反饋結(jié)合的供能系統(tǒng)，所述供能系統(tǒng) 包括：
[000引需求響應(yīng)控制模塊，用于對(duì)用戶的照明和室內(nèi)溫度信息進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行 信息、室內(nèi)溫度、亮度信息輸出用戶端設(shè)備的需求響應(yīng)控制策略，并將需求響應(yīng)控制策略傳 輸至負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊；
[0009] 負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊，用于通過(guò)預(yù)報(bào)的歷史負(fù)荷信息、氣象參數(shù)和建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行負(fù) 荷預(yù)測(cè)，并通過(guò)所述需求響應(yīng)控制策略對(duì)用能需求預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正；
[0010] 系統(tǒng)設(shè)備效能模型模塊，用于根據(jù)各設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)或廠家樣本數(shù)據(jù)，做出系統(tǒng) 設(shè)備效能模型，為能源管理中屯、的優(yōu)化目標(biāo)提供輸入數(shù)據(jù)；
[0011] 能源管理中屯、，用于通過(guò)修正后的用能需求預(yù)測(cè)結(jié)果和系統(tǒng)設(shè)備效能模型，根據(jù) 分布式供能系統(tǒng)的各設(shè)備效率隨負(fù)荷率和溫度的變化關(guān)系，W經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)或環(huán)境性最優(yōu)為 目標(biāo)函數(shù)，制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制，然后通過(guò)用戶端監(jiān)測(cè)模塊提供的信息對(duì)運(yùn)行策略再 進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。
[0012] 其中，所述系統(tǒng)設(shè)備效能模型具體為：
[0013] 設(shè)備的不同能量形式間轉(zhuǎn)化效率n或COP隨負(fù)荷率X和溫度T的變化關(guān)系。
[0014] 其中，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊的負(fù)荷預(yù)測(cè)具體為：
[0015] Q = f(Qh，L，T，cU)
[0016] 其中，Qh為歷史用能需求信息，T。為室外溫度，T為室內(nèi)要求的舒適溫度，d為室外 濕度，F(xiàn)為太陽(yáng)福射強(qiáng)度。
[0017] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑和區(qū)域的智能供能。 通過(guò)與需求響應(yīng)技術(shù)結(jié)合的精確的實(shí)時(shí)用能需求的預(yù)測(cè)，可W制定出分布式供能系統(tǒng)各設(shè) 備最優(yōu)的運(yùn)行策略，再通過(guò)用戶端監(jiān)測(cè)模塊系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行策略和需求響應(yīng)策略進(jìn)行修正，既 能滿足用戶不同的舒適度需要又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
【附圖說(shuō)明】
[001引圖1為該智能供能系統(tǒng)示意圖；
[0019] 圖2為分布式能源系統(tǒng)示意圖；
[0020] 附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：
[0021] 1 ;需求響應(yīng)控制模塊；2 ;分布式供能系統(tǒng)；
[002引 3;負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊； 4;能源管理中屯、；
[002引 5 ;用戶端監(jiān)測(cè)模塊； 6 ;系統(tǒng)設(shè)備效能模型模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步 地詳細(xì)描述。
[00巧]實(shí)施例1
[0026] 一種基于氣象預(yù)報(bào)將需求響應(yīng)控制和舒適度反饋結(jié)合的供能系統(tǒng)，參見(jiàn)圖1，該供 能系統(tǒng)包括：
[0027] 需求響應(yīng)控制模塊1，用于對(duì)用戶的照明和室內(nèi)溫度信息進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行 信息、室內(nèi)溫度、亮度信息輸出用戶端設(shè)備的需求響應(yīng)控制策略，并將需求響應(yīng)控制策略傳 輸至負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3 ;
[002引負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3,用于通過(guò)預(yù)報(bào)的歷史負(fù)荷信息、氣象參數(shù)和建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行負(fù) 荷預(yù)測(cè)，并通過(guò)需求響應(yīng)控制策略對(duì)用能需求預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正；
[0029] 系統(tǒng)設(shè)備效能模型模塊6,用于根據(jù)各設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)或廠家樣本數(shù)據(jù)，做出系統(tǒng) 設(shè)備效能模型，為能源管理中屯、4的優(yōu)化目標(biāo)提供輸入數(shù)據(jù)；
[0030] 能源管理中屯、4,用于通過(guò)修正后的用能需求預(yù)測(cè)結(jié)果和系統(tǒng)設(shè)備效能模型，根據(jù) 分布式供能系統(tǒng)2的各設(shè)備效率隨負(fù)荷率和溫度的變化關(guān)系，W經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)或環(huán)境性最優(yōu) 為目標(biāo)函數(shù)，制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制，然后通過(guò)用戶端監(jiān)測(cè)模塊5提供的信息對(duì)運(yùn)行策 略再進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。
[0031] 其中，系統(tǒng)設(shè)備效能模型具體為：
[0032] 設(shè)備的不同能量形式間轉(zhuǎn)化效率n或COP隨負(fù)荷率X和溫度T的變化關(guān)系。
[0033] 其中，負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3的負(fù)荷預(yù)測(cè)具體為：
[0034] Q = f(Qh，TD，T，cU)
[0035] 其中，Qh為歷史用能需求信息，T。為室外溫度，T為室內(nèi)要求的舒適溫度，d為室外 濕度，F(xiàn)為太陽(yáng)福射強(qiáng)度。
[0036] 下面結(jié)合具體的計(jì)算公式和例子對(duì)實(shí)施例1中的方案進(jìn)行詳細(xì)描述，詳見(jiàn)下文描 述：
[0037] 實(shí)施例2
[003引一種基于氣象預(yù)報(bào)將需求響應(yīng)控制和舒適度反饋結(jié)合的供能系統(tǒng)，該供能系統(tǒng)包 括；需求響應(yīng)控制模塊1、分布式供能系統(tǒng)2、負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3、能源管理中屯、4、用戶端監(jiān)測(cè) 模塊5和系統(tǒng)設(shè)備效能模型模塊6,其中，
[0039] 需求響應(yīng)控制模塊1，用于對(duì)用戶的照明和室內(nèi)溫度信息進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行 信息、室內(nèi)溫度、亮度信息輸出用戶端設(shè)備的需求響應(yīng)控制策略，并將需求響應(yīng)控制策略傳 輸至負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3。
[0040] 上述用戶端設(shè)備的需求響應(yīng)控制策略即：電力負(fù)荷高峰期將夏季室內(nèi)溫度較低 (冬季室內(nèi)溫度較高）的房間的空調(diào)強(qiáng)行關(guān)閉或者在電力高峰負(fù)荷之前將夏季室內(nèi)溫度較 高（冬季室內(nèi)溫度較低）的房間的空調(diào)強(qiáng)行提前開啟；將照明需求不高房間的照明設(shè)備強(qiáng) 行關(guān)閉；
[0041] 通過(guò)上述控制策略可有效的節(jié)省能源消耗，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電力負(fù)荷削峰填谷，保證其 安全運(yùn)行。具體的溫度、W及照明的亮度根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要進(jìn)行設(shè)定，例如：夏季室內(nèi) 溫度可W為26度。
[0042] 負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3,用于通過(guò)預(yù)報(bào)的歷史負(fù)荷信息、氣象參數(shù)（通過(guò)氣象局獲取，氣 象參數(shù)包括歷史負(fù)荷、室外溫度、濕度、太陽(yáng)福射強(qiáng)度、風(fēng)速等）和建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)（通過(guò)供能 建筑獲取，建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)包括建筑用途，墻體材料、厚度，n窗面積、朝向，室內(nèi)結(jié)構(gòu)、面積、 人員信息等）進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，需求響應(yīng)控制模塊1將自己的需求響應(yīng)控制策略傳遞給負(fù)荷 預(yù)測(cè)模塊3,對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行修正，最終得出與需求響應(yīng)技術(shù)結(jié)合的精確的用戶實(shí)時(shí) 負(fù)荷需求。
[0043] 其中，負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3是基于氣象預(yù)報(bào)，根據(jù)氣象參數(shù)和建筑信息對(duì)供能建筑或 區(qū)域進(jìn)行用戶用能需求的預(yù)測(cè)；并結(jié)合對(duì)室內(nèi)照明和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的需求響應(yīng)控制，對(duì)負(fù) 荷預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行修正，預(yù)測(cè)未來(lái)中期、短期的負(fù)荷需求。
[0044] 該負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊3是一種基于氣象預(yù)報(bào)，具有前饋特性的預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn) 確，方便能源管理中屯、4提前做出分布式供能系統(tǒng)2的調(diào)度策略。具體預(yù)測(cè)模型形式如下， 其中Qh為歷史用能需求信息，T。為室外溫度，T為室內(nèi)要求的舒適溫度，d為室