参与负荷调节的电热水器控制方法、系统及控制器与流程

本发明属于建筑柔性负荷，具体涉及参与负荷调节的电热水器控制方法、系统及控制器。

背景技术：

1、在低碳发展的进程中，以可再生能源为主体的新型能源结构对电力系统提出了新的要求，可再生能源的间歇性、波动性、不可预测性使交流电网承受着新的压力。现有的建筑电力系统中，多采用交流配电，而家用电器多数为直流用电，需要频繁将交流转换为直流，降低了系统稳定性，增加了系统电耗，也难以进行统一控制。通过实现建筑柔性和建筑直流用电的方式，可以很大程度地消纳可再生能源，减轻对电网的依赖，促进电力系统的低碳化建设。

2、具有柔性调节能力、支持直流配电系统的家用电器控制系统具有广阔的应用前景。其中，电热水器因其对时间、功率要求较低的特殊性，是实现建筑柔性负荷调节的最佳选项之一。《民用建筑直流配电设计标准》虽然对直流母线电压主动变化，使用电负载功率变化进行了简单说明。然而，迄今为止，并未见有相关文献公开参与负荷响应的直流电热水器的具体控制过程。直流电热水器的智能控制策略亟待开发，以实现基于“光储直柔”系统原理的电器柔性用能调节。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中未公开电热水器具体如何参与负荷调节的不足，提供参与建筑柔性负荷调节的电热水器控统一制方法，根据直流母线电压调节电热水器功率，使电热水器参与负荷调节，提高建筑电器参与负荷调节的能力。本发明同时提供参与建筑柔性负荷调节的电热水器控一统制系统。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，所述参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法包括：

3、通过直流母线获取各电热水器的相关信息；

4、接收负荷调节指令，计算分配给所有电热水器的总响应功率；

5、根据总响应功率、各电热水器的相关信息，确定针对各电热水器的工作状态的控制策略；

6、将所述控制策略发送至各电热水器，各电热水器依据所述控制策略调整各自工作状态。

7、本发明的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，接收负荷调节指令，计算分配给所有电热水器的总响应功率即响应时段所有电热水器的总运行功率，根据总响应功率和各电热水器的相关信息，确定控制策略并调整各电热水器工作状态；通过直流母线获取各电热水器的相关信息，无需额外的通信手段。

8、作为改进，电热水器统一控制方法还包括预先获取各电热水器功率随直流母线电压变化的曲线，根据总响应功率、各电热水器的相关信息和各电热水器的曲线确定所述控制策略，所述控制策略包括统一的直流母线响应电压。各电热水器功率随直流母线电压变化的曲线上显示了热水器功率与直流母线电压值的对应关系。通过该曲线能够明确在某个直流母线电压值下电热水器的功率，从而可以确定合适的直流母线电压值，得各电热水器的总功率匹配总响应功率。统一的直流母线响应电压作为触发信号，各电热水器根据直流母线响应电压调整自身工作状态。在其它方案中，直流母线响应电压还可以是电压变化值。作为改进，电热水器的相关信息包括用户设定信息、状态信息和运行功率。

9、作为改进，电热水器的用户设定信息包括预设优先级、预设功率和/或预设温度，预设优先级包括跟随母线电压变化和停止加热。

10、作为改进，预设优先级还包括不参与负荷调节。

11、作为改进，对于被预设为不参与负荷调节的电热水器，其工作状态不受控制策略影响。

12、作为改进，控制策略优先设为功率跟随母线电压变化，当随母线电压变化不能满足需求时，使部分电热水器停止加热。

13、作为改进，所述控制策略还包括对优先级预设为停止加热的电热水器设置轮值序列。

14、作为改进，电热水器包括档位式电热水器和无级调节电热水器；

15、削峰时，档位式电热水器功率随母线电压变化的控制过程是：所述控制策略包括主动降低直流母线响应电压，当直流母线响应电压低于电压阈值，响应功率随着直流母线电压减小而逐级降低；当直流母线响应电压等于或大于电压阈值，响应功率将不随着直流母线响应电压变化；

16、削峰时，无级调节电热水器功率随母线电压变化的控制过程是：控制策略包括主动降低直流母线响应电压，当直流母线响应电压低于电压阈值，响应功率随着直流母线响应电压减小而连续降低；当直流母线电压等于或大于电压阈值，响应功率将不随着直流母线响应电压变化。

17、作为改进，电热水器的状态信息包括电热水器开机与否、电热水器的热水温度、热水流量和蓄水量。

18、参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制系统，所述参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制系统包括：

19、交流电网；

20、交流/直流变换器；

21、建筑直流母线；

22、多个电热水器及其对应的直流/直流变换器，至少一个电热水器的加热功率可调；

23、统一控制器；

24、其中，交流/直流变换器两端连接交流电网和直流母线，直流/直流变换器两端连接建筑直流母线和电热水器；

25、其中，统一控制器具有策略生成模块，策略生成模块根据负荷调节指令、各电热水器的相关信息确定针对各电热水器的工作状态的控制策略，统一控制器将所述控制策略发送至各电热水器，各所述电热水器依据所述控制策略调整各自工作状态，响应负荷调节。统一控制器，用于直流建筑上对电热水器进行控制，

26、所述统一控制器用于通过直流母线获取各电热水器的相关信息；

27、所述统一控制器还用于接收负荷调节指令，计算分配给所有电热水器的总响应功率；

28、所述统一控制器还用于根据总响应功率、各电热水器的相关信息，确定针对各电热水器的工作状态的控制策略；

29、所述统一控制器还用于将所述控制策略发送至各电热水器，各电热水器依据所述控制策略调整各自工作状态。

30、本发明的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法的有益效果是：根据负荷调节指令和各电热水器的相关信息，确定针对各电热水器的工作状态的控制策略，统一管理不同型号、采用不同工作方式的电热水器，实现电热水器主动参与负荷调节。

31、本发明的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制系统，采用本发明的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，具有本发明的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法的全部有益效果。

32、本发明的统一控制器，实现电热水器主动参与负荷调节。

技术特征：

1.参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：所述参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：电热水器统一控制方法还包括预先获取各电热水器功率随直流母线电压变化的曲线，根据总响应功率、各电热水器的相关信息和各电热水器的曲线确定所述控制策略，所述控制策略包括统一的直流母线响应电压。

3.根据权利要求2所述的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：电热水器的相关信息包括用户设定信息、状态信息和运行功率。

4.根据权利要求3所述的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：电热水器的用户设定信息包括预设优先级、预设功率和/或预设温度，预设优先级包括跟随母线电压变化和停止加热，预设优先级还包括不参与负荷调节，对于被预设为不参与负荷调节的电热水器，其工作状态不受控制策略影响。

5.根据权利要求4所述的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：控制策略优先设为功率跟随母线电压变化，当随母线电压变化不能满足需求时，使部分电热水器停止加热。

6.根据权利要求5所述的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：所述控制策略还包括对优先级预设为停止加热的电热水器设置轮值序列。

7.根据权利要求2所述的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：电热水器包括档位式电热水器和无级调节电热水器；

8.根据权利要求3所述的参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，其特征在于：电热水器的状态信息包括电热水器开机与否、电热水器的热水温度、热水流量和蓄水量。

9.参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制系统，其特征在于：所述参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制系统包括：

10.统一控制器，其特征在于：

技术总结
本发明属于建筑柔性负荷技术领域，具体涉及参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法及系统。针对现有技术中未公开电热水器具体如何参与负荷调节的不足，本发明采用如下技术方案：参与建筑柔性负荷调节的电热水器统一控制方法，包括：通过直流母线获取各电热水器的相关信息；接收负荷调节指令，计算分配给所有电热水器的总响应功率；根据总响应功率、各电热水器的相关信息，确定针对各电热水器的工作状态的控制策略；将所述控制策略发送至各电热水器，各电热水器依据所述控制策略调整各自工作状态。本发明的有益效果是：实现电热水器主动参与负荷调节。

技术研发人员：沈百强,王朝亮,许若虞,李少杰,芦鹏飞,张涛,刘晓华,肖涛,陆春光,刘炜,朱欢,刘主光,吴亮,刘惺惺,金挺超,李亦龙,章江铭,宋磊,王佳颖,周瑶,薛友,叶菁,徐耀辉
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16