建筑电力弹性需求的评价方法及评价装置与流程

1.本技术涉及建筑节能技术领域，尤其涉及建筑电力弹性需求的评价方法及评价装置。


背景技术：

2.对于传统的建筑节能领域，建筑的节能是没有时间概念作为坐标的，即节约一度电无论是在早上还是在晚上都是一样的。如果从整体社会利益角度看待节能，同样生产一度电的成本，发生在电网尖峰短缺时刻和电网富裕时刻是不一样的。为了满足尖峰时刻的电力供给，需要建设调峰类电厂，该类型电厂全年运行小时数较低，导致成本高且效率低。而通过有电力需求弹性的建筑，通过实施需求响应控制，可作为“虚拟电厂”，能够起到调峰电厂相同的效果。因此，建筑用能评价不仅应该从总的节能角度上，而且需要从时间轴以及对整体社会效益层面考虑。然而，对于从时间维度上的能源效率以及建筑具有的电力需求弹性的评价是缺失的。


技术实现要素：

3.本技术提供建筑电力弹性需求的评价方法及评价装置，以解决现有技术中建筑节能没有从时间层面考虑的问题。
4.为解决上述技术问题，本技术提出一种建筑电力弹性需求的评价方法，包括：计算获得建筑的总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率；其中，弹性使用效率和弹性爬坡速率用于反映建筑用电的时间因素和响应速率；根据总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率获得建筑的电力需求的评价结果；其中，评价结果能够作为发电厂供电需求响应控制的因变量。
5.可选地，计算获得建筑的总弹性量，包括：根据建筑的蓄热体、空调系统、用电设备和用户行为计算各自的弹性量，并将多个弹性量汇总从而获得建筑的总弹性量。
6.可选地，计算获得建筑的弹性占比、弹性使用效率，包括：计算建筑的总弹性量与总用电量的比值以作为弹性占比；计算实际使用的弹性用量与建筑的总弹性量的比值以作为弹性使用效率。
7.可选地，计算获得效益因子，包括：根据以下公式计算获得效益因子f
cost
：
[0008]8.其中，c
dr
是需求响应控制下的电费；c
reference
是常规用电情况下电费；p
el，dr
(t)是需求响应控制下建筑电负荷；ζ(t)是实时电能费率；ψ是需求响应补贴；t
d
是需求响应时段。
[0009]
可选地，计算获得弹性爬坡速率，包括：根据以下公式计算获得弹性爬坡速率f
ramp
：其中，δt为计算时间间隔；f(t)为时间t下的弹性量；f(t+δ
t)为时间t+δt下的弹性量。
[0010]
为解决上述技术问题，本技术提出一种建筑电力弹性需求的评价装置，包括：数据获取模块，用于计算获得建筑的总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率；其中，弹性使用效率和弹性爬坡速率用于反映建筑用电的时间因素和响应速率；评价结果模块，用于根据总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率获得建筑的电力需求的评价结果；其中，评价结果能够作为发电厂供电需求响应控制的因变量。
[0011]
可选地，数据获取模块还用于：根据建筑的蓄热体、空调系统、用电设备和用户行为计算各自的弹性量，并将多个弹性量汇总从而获得建筑的总弹性量。
[0012]
可选地，数据获取模块还用于：计算建筑的总弹性量与总用电量的比值以作为弹性占比；计算实际使用的弹性用量与建筑的总弹性量的比值以作为弹性使用效率。
[0013]
可选地，数据获取模块还用于根据以下公式计算获得效益因子f
cost
：
[0014][0014]
其中，c
dr
是需求响应控制下的电费；c
reference
是常规用电情况下电费；p
el，dr
(t)是需求响应控制下建筑电负荷；ζ(t)是实时电能费率；ψ是需求响应补贴；t
d
是需求响应时段。
[0015]
可选地，数据获取模块还用于根据以下公式计算获得弹性爬坡速率f
ramp
：其中，δt为计算时间间隔；f(t)为时间t下的弹性量；f(t+δt)为时间t+δt下的弹性量。
[0016]
本技术提出建筑电力弹性需求的评价方法及评价装置，通过建筑的总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率这五个方面评价建筑的电力需求，以使得发电厂可以按照电力需求的评价结果为建筑进行供电，从时间轴以及对整体社会效益层面考虑了建筑的电力需求弹性，可以更好地响应建筑节能的要求。
附图说明
[0017]
为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式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技术的一些实施方式，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。
[0018]
图1是本技术建筑电力弹性需求的评价方法一实施例的流程示意图；
[0019]
图2是本技术建筑电力弹性需求的评价装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0020]
为使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术所提供建筑电力弹性需求的评价方法及评价装置进一步详细描述。
[0021]
本技术提出一种建筑电力弹性需求的评价方法，请参阅图1，图1是本技术建筑电力弹性需求的评价方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，可以包括步骤s110～s120，各步骤具体如下：
[0022]
s110：计算获得建筑的总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率。
[0023]
建筑电力弹性的评价指标体系主要从弹性大小、持续时间、响应速率及效益等角度进行评价。在本实施例中，弹性量及弹性占比是从弹性大小方面进行评价，弹性使用效率及弹性爬坡速率则是考虑了时间因素及响应速率，效益因子反映的是收益情况。
[0024]
(1)总弹性量f
[0025]
根据建筑的蓄热体、空调系统、用电设备和用户行为计算各自的弹性量，并将多个弹性量汇总从而获得建筑的总弹性量f。即有：
[0026][0027]
式(1)中，f
i
(t)表示第i个弹性源的弹性量，单位是w；n是弹性源的个数；弹性源包括蓄热体、空调系统、用电设备和用户行为。
[0028]
(2)弹性占比f
α
[0029]
计算建筑的总弹性量与总用电量的比值以作为弹性占比f
α
；弹性占比f
α
反映的是建筑中用电负荷需求的灵活性，弹性占比越大则用电灵活性越高。对于电网来说，弹性占比越大建筑与电网的交互的能力越强。即有：
[0030]
f
α
(t)＝f(t)/p
el，reference
(t)
……
(2)
[0031]
式(2)中：p
el，reference
(t)是常规用电情况下建筑用电负荷(也可以看作是总用电量)，单位是w。p
el，reference
(t)可以通过测量获得电费单查询获得。
[0032]
(3)弹性使用效率f
eff
[0033]
计算实际使用的弹性用量与建筑的总弹性量的比值以作为弹性使用效率f
eff
。弹性容量大的建筑并不代表弹性的利用效率高。像重型围护结构的蓄热能力较大，但围护结构热量的释放是一个缓慢的过程，热量在实际需求响应项目中很难全部加以利用，特别是对于短时需求响应项目。因此，弹性使用效率的概念被提出，f
eff
指的是实际使用的弹性量与总弹性容量的比值。弹性使用率则能够更加准确体现建筑弹性的实际使用情况，f
eff
计算式方法如下。
[0034]
f
eff
＝f
use
(t)/f(t)
……
(3)
[0035]
式(3)中，f
use
(t)是需求响应控制下建筑弹性用量(即实际使用的弹性用量)，单位是w。
[0036]
(4)效益因子f
cost
[0037]
对于建筑用户或者管理者来说，一个重要的指标就是利用建筑弹性实现相应经济效益。需求响应项目主要从两个方面得到经济的补偿，一是在用电高峰时期减少了建筑的用能，从而减少了用电费用，然而这部分用电需要考虑在用电低谷时用能补偿的增加量，在存在用电峰谷差的情形下总的用电费用将减小；另一部分则来自于需求响应项目负荷削减的补偿。f
cost
的计算方法如下：
[0038][0039][0040]
[0041]
其中，c
dr
是需求响应控制下的电费，单位是元；c
reference
是常规用电情况下电费，单位是元；p
el，dr
(t)是需求响应控制下建筑电负荷，单位是w；ζ(t)是实时电能费率，单位是元/kwh；ψ是需求响应补贴，单位是元/kwh；t
d
是需求响应时段，单位是，h或者min。
[0042]
c
dr
以及c
reference
可以通过供电公司的电费单查询获得，需求响应补贴ψ来自各地政策文件，用电负荷p
el，dr
(t)需要测量，需求响应时段t
d
由需求响应执行者(一般是政府或供电公司根据电力供需情况)决定。
[0043]
(5)弹性爬坡速率f
ramp
[0044]
弹性爬坡速率，f
ramp
(w/min)，是衡量建筑电力弹性响应速度的指标，反应不同弹性源在需求响应触发后的响应速度，由下式计算：
[0045][0046]
其中，δt为计算时间间隔；f(t)为时间t下的弹性量；f(t+δt)为时间t+δt下的弹性量。
[0047]
s120：根据总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率获得建筑的电力需求的评价结果；其中，评价结果能够作为发电厂供电需求响应控制的因变量。
[0048]
电力需求的评价结果能够作为发电厂供电需求响应控制的因变量，根据电力需求的评价结果不同，发电厂可以更改为不同的供电计划。
[0049]
具体地，可以是由总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率进行简单汇总获得电力需求的评价结果，电力需求的评价结果可以以表格的形式进行呈现。
[0050]
又或者，为了更直观的展示，电力需求的评价结果可以以五维雷达图的形式进行呈现。五维雷达图的五个维度分别是上面的5个指标，分别是弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子和弹性爬坡速率。
[0051]
本实施例提出一种建筑电力弹性需求的评价方法，通过建筑的总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率这五个方面评价建筑的电力需求，以使得发电厂可以按照电力需求的评价结果为建筑进行供电，从时间轴以及对整体社会效益层面考虑了建筑的电力需求弹性，可以更好地响应建筑节能的要求。
[0052]
基于上述的建筑电力弹性需求的评价方法，本技术还提出一种建筑电力弹性需求的评价装置，请参阅图2，图2是本技术建筑电力弹性需求的评价装置一实施例的结构示意图，在本实施例中，建筑电力弹性需求的评价装置可以包括以下模块：
[0053]
数据获取模块110，用于计算获得建筑的总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率；
[0054]
评价结果模块120，用于根据总弹性量、弹性占比、弹性使用效率、效益因子以及弹性爬坡速率获得建筑的电力需求的评价结果；其中，评价结果能够作为发电厂供电需求响应控制的因变量。
[0055]
可选地，数据获取模块110还用于：根据建筑的蓄热体、空调系统、用电设备和用户行为计算各自的弹性量，并将多个弹性量汇总从而获得建筑的总弹性量。
[0056]
可选地，数据获取模块110还用于：计算建筑的总弹性量与总用电量的比值以作为弹性占比；计算实际使用的弹性用量与建筑的总弹性量的比值以作为弹性使用效率。
[0057]
可选地，数据获取模块110还用于根据以下公式计算获得效益因子f
cost
：
[0058][0058]
其中，c
dr
是需求响应控制下的电费；c
reference
是常规用电情况下电费；p
el，dr
(t)是需求响应控制下建筑电负荷；ζ(t)是实时电能费率；ψ是需求响应补贴；t
d
是需求响应时段。
[0059]
可选地，数据获取模块110还用于根据以下公式计算获得弹性爬坡速率其中，δt为计算时间间隔；f(t)为时间t下的弹性量；f(t+δt)为时间t+δt下的弹性量。
[0060]
可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0061]
本技术中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0062]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0063]
以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。