建筑和工业能效管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种建筑和工业能效管理系统，包括:能效云服务器接收需求响应指令和辅助服务控制指令并转发给能效云终端；能效云终端根据需求响应指令和辅助服务控制指令，采集每个负载设备的能效数据，并将能效数据上传至能效云服务器，以及能效云终端进一步根据需求响应指令和辅助服务控制指令设置能效优化模式对多个负载设备进行能效优化控制。本发明将需求响应、辅助服务与用户能效综合考虑，各个子系统统一控制，实现能效的全局最优，提升建筑和工业能效水平。
【专利说明】
建筑和工业能效管理系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及能效管理技术领域，特别涉及一种建筑和工业能效管理系统。
【背景技术】
[0002]现有建筑和工业能效管理系统可以实现对用户侧的分布式电源的管理，诊断和分析用户能效水平，可提供能效优化方案等。但截至目前，现有技术中还没有考虑对分布式电源、储能、电动汽车充放电、需求响应、辅助服务的统一设计和控制，导致各个子系统自行控制，无法实现能效的全局最优。
[0003]专利CN105021931A公开了一种智能电力能效监测装置，采集单相或多相的电力能效数据，将数据结果传送至控制中心的主控制模块，根据要求控制电源管理模块各路电源输出的顺序，可以有效提高数据处理速度，使电力能效数据结果的精度显著提高，也使得在电力能效数据的展现上更直观，更流畅。但是，该专利仅是针对电力能效数据的采集和监测，并没有结合供电方的需求响应和辅助服务，不能实现对能效的优化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0005]为此，本发明的目的在于提出一种建筑和工业能效管理系统，可以将需求响应、辅助服务与用户能效综合考虑，各个子系统统一控制，实现能效的全局最优，提升建筑和工业能效水平。
[0006]为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种建筑和工业能效管理系统，包括:能效云服务器和能效云终端，其中，所述能效云服务器与需求响应系统和辅助服务系统进行通信，用于接收来自所述需求响应系统的需求响应指令，以及接收来自所述辅助服务系统的辅助服务控制指令，并将所述需求响应指令和所述辅助服务控制指令转发给所述能效云终端;所述能效云终端与所述能效云服务器和多个负载设备进行通信，用于根据所述需求响应指令和辅助服务控制指令，采集每个所述负载设备的能效数据，并将所述能效数据上传至所述能效云服务器，以及所述能效云终端进一步根据所述需求响应指令和辅助服务控制指令设置能效优化模式，其中，可选的能效优化模式包括:需求响应模式、辅助服务模式和能效优化模式，所述能效云终端根据选择的能效优化模式对所述多个负载设备进行能效优化控制。
[0007]进一步，所述需求响应指令为供电方向用电方发送的减少电力负荷的指令。
[0008]进一步，所述辅助服务控制指令包括:调速控制指令、自动发电控制指令、有功备用量控制指令、无功支持量控制指令、电压控制指令、甩负荷控制指令、黑启动服务指令和电能质量服务控制指令。
[0009]进一步，所述需求响应系统和辅助服务系统还与所述能效云终端进行通信，用于直接将所述需求响应指令和所述辅助服务控制指令发送至所述能效云终端。
[0010]进一步，所述能效优化模式进一步包括:分布式电源最大化利用子模式、储能调节分布式电源输出功率子模式和综合最优控制子模式。
[0011]进一步，在所述分布式电源最大化利用子模式下，采用所述负荷装置与分布式电源装置协调优化的控制策略，根据所述分布式电源装置的输出功率来对所述负荷装置进行投切控制。
[0012]进一步，在所述储能调节分布式电源输出功率子模式下，采用储能装置与分布式电源装置协调优化的控制策略，通过调节所述储能装置的充放电来平滑所述分布式电源装置的输出功率。
[0013]进一步，在所述综合最优控制子模式下，采用所述储能装置和所述电动汽车充放电，所述分布式电源装置、所述负荷装置与电网协调优化的控制策略，根据电网电价来进行最优控制，在电网电价最高时段，调节所述储能装置进行放电、所述电动汽车停止或减少充电、所述分布式电源装置由PQ模式变换至最大功率跟踪模式、停止所述负荷装置;在电网电价优惠时段，调节所述储能装置进行充电、所述电动汽车进行充电、所述分布式电源装置依最大功率跟踪模式或恒功率PQ模式运行、投运所述负荷装置。
[0014]根据本发明实施例的建筑和工业能效管理系统，通过能效云终端的数据通信接口实现对居民用户、楼宇用户、工业用户等用水量、用气量、负荷、电动汽车、储能等用能信息的采集与监测、实现智能用电设备、智能负荷投切、分布式电源、储能、电动汽车充放电的监测与控制，并完成需求响应、辅助服务指令的执行，将需求响应、辅助服务与用户能效综合考虑，各个子系统统一控制，实现能效的全局最优，提升建筑和工业能效水平。
[0015]具体地，本发明实施例的建筑和工业能效管理系统可以通过以下方式提高能效水平:负荷与分布式电源的协调优化控制;储能与分布式电源的协调优化控制;储能、电动汽车充放电、分布式电源与负荷的协调优化控制;储能、电动汽车充放电、分布式电源、负荷与电网的协调优化控制。
[0016]此外，本发明通过将能效监测及管理、需求响应、辅助服务、负载监控及管理等统一在云平台上实现，节约了投资成本。
[0017]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0018]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0019]图1为根据本发明实施例的建筑和工业能效管理系统的结构图；
[0020]图2为根据本发明实施例的建筑和工业能效管理系统的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0022]如图1所示，本发明实施例的建筑和工业能效管理系统，基于云架构设计，包括:能效云服务器I和能效云终端2。
[0023]能效云服务器I与需求响应系统3和辅助服务系统4进行通信，用于接收来自需求响应系统3的需求响应指令，接收来自辅助服务系统4的辅助服务控制指令，并将需求响应指令和辅助服务控制指令转发给能效云终端2分别执行。
[0024]在本发明的一个实施例中，需求响应指令为供电方向用电方发送的减少电力负荷的指令。具体地，当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，发出需求响应指令以改变电力用户固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。
[0025]辅助服务是指为维持电力系统的安全稳定运行或恢复系统安全，以及为保证电能供应，满足电压、频率质量等要求所需要的一系列服务。辅助服务控制指令包括:
[0026]与频率稳定相关的服务:调速控制指令、自动发电控制指令、有功备用量控制指令(旋转备用和非旋转备用)；
[0027]与电压稳定相关的服务:无功支持量控制指令、电压控制指令；
[0028]与暂态稳定相关的服务:甩负荷控制指令；
[0029]其他类型的辅助服务:黑启动服务指令和电能质量服务控制指令。
[0030]进一步，需求响应系统3和辅助服务系统4还可以与能效云终端2进行通信，用于直接将需求响应指令和辅助服务控制指令发送至能效云终端2。
[0031]具体而言，需求响应系统3的需求响应指令和辅助服务系统4的辅助服务控制指令一般由能效云服务器I转发给能效云终端2。但是，在特殊情况下(例如:重要能效用户)，需求响应系统3和辅助服务系统4也可以不经能效云服务器，而直接将控制指令转发给能效云终端2。
[0032]能效云终端2与能效云服务器I和多个负载设备5进行通信，用于根据需求响应指令和辅助服务控制指令，采集每个负载设备5的能效数据，并将能效数据上传至能效云服务器I。
[0033]在本发明的一个实施例中，能效数据可以包括:电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波、用水量、用气量等数据。需要说明的是，能效数据的类型不限于上述举例，还可以为负载设备的其他类型数据，在此不再赘述。
[0034]此外，能效云终端2进一步根据需求响应指令和辅助服务控制指令设置能效优化模式。然后，能效云终端2根据选择的能效优化模式对多个负载设备5进行能效优化控制。
[0035]具体地，如图2所示，多个负载设备5可以包括:分布式电源装置51、储能装置52、电动汽车53和负荷装置54。其中，负载设备5通过能量变换装置55与能效云终端2和电网相连。
[0036]优选的，负荷装置54可以为照明办公设备、空调热力设备、给排水设备、电梯、变压器、电机类设备等。
[0037]在本发明的一个实施例中，可选的能效优化模式包括:需求响应模式、辅助服务模式和能效优化模式。即，能效云终端2可以根据接收的控制指令从上述三种模式中选取一个作为目前采取的能效优化模式。
[0038]下面分别对每种能效优化模式下的优化控制策略进行说明。
[0039](I)需求响应模式或辅助服务模式
[0040]采用储能装置52和电动汽车53进行充放电、分布式电源装置51和负荷装置54协调优化的控制策略，根据辅助服务控制指令中的减负荷量控制指令(kW)、有功备用量控制指令(kw)或无功支持量控制指令(kVar)，分别依次调节储能装置52进行放电、停止或减少电动汽车53的充电、对分布式电源装置51提供无功支持、停止负荷装置54，直至达到控制要求。
[0041](2)能效优化模式
[0042]其中，能效优化模式进一步包括:分布式电源最大化利用子模式、储能调节分布式电源输出功率子模式和综合最优控制子模式。
[0043](2.1)分布式电源最大化利用子模式
[0044]采用负荷装置54与分布式电源装置51协调优化的控制策略，根据分布式电源装置51的输出功率来对负荷装置54进行投切控制。
[0045](2.2)储能调节分布式电源输出功率子模式
[0046]采用储能装置52与分布式电源装置51协调优化的控制策略，通过调节储能装置52的充放电来平滑分布式电源装置51的输出功率。
[0047](2.3)综合最优控制子模式
[0048]采用储能装置52和电动汽车53充放电，分布式电源装置51、负荷装置54与电网协调优化的控制策略，根据电网电价来进行最优控制，
[0049]在电网电价最高时段，调节储能装置52进行放电、电动汽车53停止或减少充电、分布式电源装置51由恒功率PQ模式变换至最大功率跟踪模式、停止负荷装置54，上述调节顺序不区分优先级；
[0050]在电网电价优惠时段，调节储能装置52进行充电、电动汽车53进行充电、分布式电源装置51依最大功率跟踪模式(缺省)或恒功率PQ模式(按控制指令要求)运行、投运负荷装置54，上述调节顺序不区分优先级。
[0051]根据本发明实施例的建筑和工业能效管理系统，通过能效云终端的数据通信接口实现对居民用户、楼宇用户、工业用户等用水量、用气量、负荷、电动汽车、储能等用能信息的采集与监测、实现智能用电设备、智能负荷投切、分布式电源、储能、电动汽车充放电的监测与控制，并完成需求响应、辅助服务指令的执行，将需求响应、辅助服务与用户能效综合考虑，各个子系统统一控制，实现能效的全局最优，提升建筑和工业能效水平。
[0052]具体地，本发明实施例的建筑和工业能效管理系统可以通过以下方式提高能效水平:负荷与分布式电源的协调优化控制;储能与分布式电源的协调优化控制;储能、电动汽车充放电、分布式电源与负荷的协调优化控制;储能、电动汽车充放电、分布式电源、负荷与电网的协调优化控制。
[0053]此外，本发明通过将能效监测及管理、需求响应、辅助服务、负载监控及管理等统一在云平台上实现，节约了投资成本。
[0054]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0055]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
【主权项】
1.一种建筑和工业能效管理系统，其特征在于，包括:能效云服务器和能效云终端，其中， 所述能效云服务器与需求响应系统和辅助服务系统进行通信，用于接收来自所述需求响应系统的需求响应指令，以及接收来自所述辅助服务系统的辅助服务控制指令，并将所述需求响应指令和所述辅助服务控制指令转发给所述能效云终端； 所述能效云终端与所述能效云服务器和多个负载设备进行通信，用于根据所述需求响应指令和辅助服务控制指令，采集每个所述负载设备的能效数据，并将所述能效数据上传至所述能效云服务器，以及所述能效云终端进一步根据所述需求响应指令和辅助服务控制指令设置能效优化模式，其中，可选的能效优化模式包括:需求响应模式、辅助服务模式和能效优化模式，所述能效云终端根据选择的能效优化模式对所述多个负载设备进行能效优化控制，其中，所述多个负载设备包括:分布式电源装置、储能装置、电动汽车和负荷装置，其中，所述负载设备通过能量变换装置与所述能效云终端和电网相连，在所述需求响应模式或辅助服务模式下，采用所述储能装置和所述电动汽车进行充放电、所述分布式电源装置和所述负荷装置协调优化的控制策略，根据所述辅助服务控制指令中的减负荷量控制指令、有功备用量控制指令或无功支持量控制指令，分别依次调节所述储能装置、所述电动汽车、所述分布式电源装置、所述负荷装置。2.如权利要求1所述的建筑和工业能效管理系统，其特征在于，所述需求响应指令为供电方向用电方发送的减少电力负荷的指令。3.如权利要求1所述的建筑和工业能效管理系统，其特征在于，所述辅助服务控制指令包括:调速控制指令、自动发电控制指令、有功备用量控制指令、无功支持量控制指令、电压控制指令、甩负荷控制指令、黑启动服务指令和电能质量服务控制指令。4.如权利要求1-3任一项所述的建筑和工业能效管理系统，其特征在于，所述需求响应系统和辅助服务系统还与所述能效云终端进行通信，用于直接将所述需求响应指令和所述辅助服务控制指令发送至所述能效云终端。5.如权利要求1所述的建筑和工业能效管理系统，其特征在于，所述能效优化模式进一步包括:分布式电源最大化利用子模式、储能调节分布式电源输出功率子模式和综合最优控制子模式。6.如权利要求5所述的建筑和工业能效管理系统，其特征在于， 在所述分布式电源最大化利用子模式下，采用所述负荷装置与分布式电源装置协调优化的控制策略，根据所述分布式电源装置的输出功率来对所述负荷装置进行投切控制。7.如权利要求5所述的建筑和工业能效管理系统，其特征在于， 在所述储能调节分布式电源输出功率子模式下，采用储能装置与分布式电源装置协调优化的控制策略，通过调节所述储能装置的充放电来平滑所述分布式电源装置的输出功率。8.如权利要求5所述的建筑和工业能效管理系统，其特征在于， 在所述综合最优控制子模式下，采用所述储能装置和所述电动汽车充放电，所述分布式电源装置、所述负荷装置与电网协调优化的控制策略，根据电网电价来进行最优控制， 在电网电价最高时段，调节所述储能装置进行放电、所述电动汽车停止或减少充电、所述分布式电源装置由恒功率PQ模式变换至最大功率跟踪模式、停止所述负荷装置； 在电网电价优惠时段，调节所述储能装置进行充电、所述电动汽车进行充电、所述分布式电源装置依最大功率跟踪模式或恒功率PQ模式运行、投运所述负荷装置。
【文档编号】G06Q50/08GK105844368SQ201610227032
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】吕斌, 徐大青, 郭雪梅, 罗文 , 刘志强
【申请人】江西仪能新能源微电网协同创新有限公司