一种调节供电和冷水的冷电调度系统，包括水源热泵、太阳能发电机组、水源热泵热水出口处安装的集中式热吸收式制冷机、空调器、电能表、风机盘管、冷水计量表及采集所述电能表检测的耗电数据及冷水计量表检测的冷水消耗数据的第一和二远程集中控制器、通过第一和第二程集中控制器控制所述水源热泵、太阳能发电机组、空调器及风机盘管运行的调度控制装置。本发明通过采集用户至机组的管道距离，利用该管道距离合理将供电出力和冷水出力进行调度，将太阳能的发电出力预测值与发电出力的实际值相接近，避免浪费燃料资源，同时使得调度更加的及时、准确。
1.一种对用户制冷的机组联合调度系统，其特征在于，包括：供给侧设备、检测及控制设备和多个用户侧设备；
供给侧设备包括：用于提供热水的水源热泵(A)和发电的太阳能发电机组（B），以及水源热泵热水出口处安装的集中式热吸收式制冷机以使水源热泵能够提供冷水；
每个用户侧设备包括：由上述机组发出的电力驱动的制冷装置(108)；风机盘管(110)，由上述制冷机提供冷水制冷；非制冷耗电装置；
远程集中控制器，采集一段时间内的以下数据：所述水源热泵的冷水出力量和耗电量；
太阳能发电机组的发电出力量；冷水的耗能量；每个用户与热源即上述水源热泵之间的距离；
综合调度控制装置(115)，根据上述距离，计算下一时段由于减少冷水供应导致的风机盘管中的冷水供应不足的量，该供应不足的量用所述制冷装置的制冷量来补充，即制冷装置耗电制冷；根据水源热泵和热泵装置的耗电量，计算下一时段太阳能的等效发电功率，使该等效发电功率与太阳能发电机组发出的目标电力相接近，从而得到水源热泵的冷水出力量控制信号、耗电量信号及制冷装置用电量控制信号和制冷量信号；
远程集中控制器根据水源热泵的冷水出力量控制信号或耗电量信号，控制水源热泵的冷水出力量和耗电量；并根据制冷装置用电量控制信号和制冷量信号分别控制制冷装置制冷量和关闭风机盘管量。
2.根据权利要求1所述的调度系统，其特征在于：所述制冷装置为空调。
3.根据权利要求2所述的调度系统，其特征在于：所述远程集中控制器包括第一远程集中控制器和第二远程集中控制器，第一远程集中控制器采集供给侧设备的信息，第二远程集中控制器采集用户侧设备的信息。
4.根据权利要求3所述的调度系统，其特征在于：所述检测及控制设备还包括：检测所述耗电装置耗电量的电表；控制所述制冷装置的制冷量的遥控开关(117)；用于检测所述风机盘管(110)冷水消耗的数据的消耗计量表(111)；控制风机盘管(110)的水流阀门遥控开关(116)；水源热泵的控制执行装置（118）。
5.根据权利要求4所述的调度系统，其特征在于，所述综合调度控制装置（115）包括：接收用户非制冷耗电数据、用户冷水消耗数据、用户管道距离信息、水源热泵的冷水出力量和耗电量、太阳能发电机组的发电出力量的第一数据接收单元（201）；
将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元（202）；
对解码后的所有数据进行存储的数据存储器单元（203）；
生成调度控制信号的调度控制信号计算单元（204）；
将所述调度控制信号进行编码的信号编码器（205）；及将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器（1121）、第二远程集中控制器（1122）的发送单元（206）。
6.根据权利要求5所述的调度系统，其特征在于，所述控制执行装置（118）包括调度控制信号收发编码存储器（302）、驱动电路（303）及控制装置（304），调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器解码以后生成水源热泵调度控制指令，经过驱动电路输出的信号触发控制装置，控制装置再控制水源热泵的阀门动作。
7.根据权利要求6所述的调度系统，其特征在于，综合调度控制装置（115）通过电力光纤（120）与云计算计算服务系统（917）连接，对采集的数据进行云计算。
8.根据权利要求7所述的调度系统，其特征在于，第二远程集中控制器包括依次连接的空调电表脉冲计数器、冷水流量脉冲计数器、编码存储器，及相互连接的控制信号接收解码器和遥控信号发生器。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的调度系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：i.测量
a）水源热泵的耗电量PWSHP和恒定制冷出力功率即额定功率HWSHP；
b）0～M号太阳能发电机组以前各时段的发电出力 ，j=0～M；
以ΔT为采样周期，采集0～T时间段内以下数据：b）0～N个用户以前各时段的冷水消耗功率Hi(t)；
（2）根据（1）中计算出的 预测未来一段时间T～2T的太阳能出力功率PPV(t)；
（3）用户分组：计算每个用户到机组的等效距离 将相同的si的用户分为同一组，计为第l组，l=si，总计为L组，L为自然数，v为水流在管道中的流速，ΔT为单位调节时间即上述采样周期；
Hload(l)=∑Hi(t,l)；Hi(t,l)为第l组用户i在t时刻的冷水消耗功率；
pPV(t)为调节后的等效太阳能发电出力， 为太阳能发电出力的目标值；其中：pPV(t)=PPV(t)+(PWSHP-pWSHP(t))-pEHPs(t)； （2）其中，pWSHP(t)是调节后的水源热泵的耗电量，pEHPs(t)是t时所有用户耗电功率；
空调用电制冷代替水源热泵冷水供应不足是方法的核心，如果Δh(t)表示第t时段制冷不足的功率，则，其表达式为：Δh(t)=|HWSHP-hWSHP(t)| (3)其中，hWSHP(t)是调节后水源热泵的冷出力功率；
第t时段水流供给不足将由0～L用户组的空调分别在t～t+L时段通过用电来补偿，具体公式为：hEHP(t+l,l)为t+l时刻第l组用户空调的制冷功率之和；hEHP(t,l)为t时刻第l组用户空调的制冷功率之和；
如果式中hEHP(t,l)取0的话，一方面，某些时段并不是所有用户组都参与补偿；另一方面，如果超过了规定的总调度时间，水流供给不足仍未影响到处于远端的用户组，那么这些用户组也将不参与补偿；
0≤hWSHP(t)≤HWSHP （5）水源热泵热电比约束：
hWSHP(t)=COPWSHP·pWSHP(t) （6）其中，HWSHP为水源热泵额定容量；COPWSHP为水源热泵性能系数；hWSHP(t)为水源热泵t时段的冷出力；pWSHP(t)为水源热泵t时段的耗电功率；
hEHP(t,l)=COP·pEHP(t,l) (7)空调出力上限：
0≤pEHP(t,l)≤min(PEHP(l),Hload(l)/COP) (8)其中，COP分散式空调热电比系数；
最后空调耗电制冷既可以补偿冷水制冷的不足，也可以增加电力低谷时段的负荷，因此，需要求出各时段所有用户组的制冷耗电量之和：其中pEHP(t,l)是t时第l组用户空调的耗电功率；
将步骤i中的PWSHP，HWSHP；步骤ii中计算变量PPV(t)，Hload(l)，PEHP(l)代入公式(1)～(9)中并进行联合求解，在目标函数Δp为最小值时，求得优化后所得执行变量：水源热泵的耗电功率pWSHP(t)和冷出力hWSHP(t)、用户不同时刻空调耗电量pEHP(t,l)和制冷量hEHP(t,l)；
根据iii的优化后所得执行变量，将变量信号发送至供给侧和用户，执行具体动作，如下：根据水源热泵的耗电功率pWSHP(t)或冷出力hWSHP(t)，控制水源热泵在未来调节时间内各时段的动作；
根据用户不同时刻空调耗电量pEHP(t,l)和制冷量hEHP(t,l)，控制用户侧不同距离用户使用空调制冷量，以及关闭风机盘管量。
利用太阳能发电的水源热泵冷电联合调度系统及调度方法
技术领域
[0001] 本发明涉及城市综合能源供应系统，尤其涉及一种利用对冷负荷的调度实现电力系统最优化控制的方法。
背景技术
[0002] 由于我国经济的发展和产业结构的调整，电力系统存在的电力峰谷差在逐年增长。电力峰谷差拉大使电力设备平均利用小时数下降，发电效率下降，经济效益降低，电网安全运行受到巨大威胁。现在电网调峰主要采用纯凝式火电机组，但其特点是：容量不足、能耗巨大、经济性差；而抽凝式热电联机组按有关的规定，以“以热定电”方式运行，造成电力负荷低谷期发电量过剩，而电力负荷高峰期发电量不足。图1为电力负荷曲线。
[0003] 水源热泵产出的采暖热水，由于输送距离及热水流速的限制，送达用户具有一定的距离，而产出的电力则可以瞬间到达用户；现有技术中，没有根据水源热泵与用户之间的距离，合理对水源热泵进行调度控制的系统及方法，使得调度更加的及时、准确，避免浪费能源。
发明内容
[0004] 本发明的目的是建立一种对用户制冷的机组联合调度系统及调度方法，利用太阳能发出的电量驱动水源热泵，使之产出热水。水源热泵产出的热水制冷后得到冷水，采用该冷水通过风机盘管对用户进行制冷，当需要降低水流供应量时，通过空调进行制冷，补充由于降低水流供应量导致的制冷不足。该系统根据水源热泵与用户之间的距离，合理对水源热泵冷出力量和耗电量，以及空调用户的耗电量和制冷量进行控制，调节在用电高峰和低谷时的能耗。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种对用户制冷的机组联合调度系统，包括：供给侧设备、检测及控制设备和多个用户侧设备；供给侧设备包括：用于提供热水的水源热泵和发电的太阳能发电机组，以及水源热泵热水出口处安装的集中式热吸收式制冷机以使水源热泵能够提供冷水；每个用户侧设备包括：由上述机组发出的电力驱动的制冷装置；风机盘管，由上述制冷机提供冷水制冷；非制冷耗电装置；检测及控制设备包括：远程集中控制器，采集一段时间内的以下数据：所述水源热泵的冷水出力量和耗电量；太阳能发电机组的发电出力；冷水的耗能量；每个用户与热源即上述水源热泵之间的距离；综合调度控制装置，根据上述距离，计算下一时段由于减少冷水供应导致的风机盘管中的冷水供应不足的量，该供应不足的量用所述制冷装置的制冷量来补充，即制冷装置耗电制冷；根据水源热泵和热泵装置的耗电量，计算下一时段太阳能的等效发电功率，使该等效发电功率与太阳能发电机组发出的目标电力相接近，从而得到水源热泵的冷水出力量控制信号、耗电量信号及制冷装置用电量控制信号和制冷量信号；
[0007] 远程集中控制器根据水源热泵的水流出力控制信号或耗电量信号，控制水源热泵的冷水出力量和耗电量；并根据制冷装置用电量控制信号和制冷量信号分别控制制冷装置制冷量和关闭风机盘管量。
[0008] 所述制冷装置为空调。
[0009] 所述远程集中控制器包括第一远程控集中制器和第二远程控集中制器，第一远程集中控制器采集供给侧设备的信息，第二远程集中控制器采集用户侧设备的信息。
[0010] 所述检测和控制设备还包括：检测所述耗电装置耗电量的电表；控制所述制冷装置的制冷量的遥控开关；用于检测所述风机盘管冷水消耗的数据的消耗计量表；控制风机盘管的水流阀门遥控开关；水源热泵的控制执行装置。
[0011] 所述综合调度控制装置包括：接收用户非制冷耗电数据、用户冷水消耗数据、用户管道距离信息、水源热泵的冷水出力量和耗电量、太阳能发电机组的发电出力量的发电出力电量的第一数据接收单元；将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元；对解码后的所有数据进行存储的数据存储器单元；生成调度控制信号的调度控制信号计算单元；将所述调度控制信号进行编码的信号编码器；及将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器、第二远程集中控制器的发送单元。
[0012] 所述控制执行装置包括调度控制信号收发编码存储器、驱动电路及控制装置，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器解码以后生成水源热泵调度控制指令，经过驱动电路输出的信号触发控制装置，控制装置再控制水源热泵的阀门动作。
[0013] 综合调度控制装置通过电力光纤与云计算计算服务系统连接，对采集的数据进行云计算。
[0014] 第二远程集中控制器包括依次连接的空调电表脉冲计数器、冷水流量脉冲计数器、编码存储器，及相互连接的控制信号接收解码器和遥控信号发生器。
[0015] 还提出了一种针对上述调度系统的调度控制方法，对机组进行合理地调度控制。
[0016] 现对于现有技术，本发明的有益效果在于：将太阳能的发电出力预测值与发电出力的实际值相接近，避免浪费太阳能，同时使得调度更加的及时、准确。
附图说明
[0017] 图1为本发明的热电联合调度系统电路图；
[0018] 图2为第二远程集中控制器的组成图；
[0019] 图3为水源热泵控制执行装置118的组成图；
[0020] 图4为综合调度控制装置115的组成图；
[0021] 图5为云计算计算服务系统917的连接图；
[0022] 图6(a)，(b)，(c)分别是太阳能实际发电曲线，预测的太阳能发电曲线和等效后的太阳能发电曲线。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
[0024] 请参照图1所示，本发明的一种热电联合调度系统包括：供给侧设备、检测及控制设备和用户侧设备。
[0025] 供给侧设备包括：用于产出热水的水源热泵和发电的太阳能发电机组B，以及热水出口处安装的集中式热吸收式制冷机用于输出冷水；该机组在其减小热水供应量时，只能够提高发电量；
[0026] 用户侧设备包括：
[0027] 通过电力电缆113与所述太阳能发电机组并联的空调器108，所述空调器108由所述太阳能发电机组产生的电能驱动而制冷；以及太阳能发电机组供电的非制冷耗电装置(附图1中未画出)；
[0028] 通过管道114与所述水源热泵的冷水出水口相连接的风机盘管110，由水源热泵提供冷水制冷；
[0029] 检测及控制设备包括：
[0030] 电能表109，用于检测耗电数据；
[0031] 控制空调器108的空调器遥控开关117；
[0032] 风机盘管水流消耗计量表111，用于检测所述风机盘管110水流消耗的数据；
[0033] 控制风机盘管110的流水阀门遥控开关116；
[0034] 第一远程集中控制器1121，采集水源热泵的冷出力量和耗电量、太阳能发电装置的发电出力量；并传送给综合调度控制装置115；
[0035] 第二远程集中控制器1122，采集所述空调器热泵专用电能表109检测的耗电数据；记载风机盘管110与水源热泵之间的管道距离信息；采集风机盘管水流消耗计量表111检测的水流消耗数据；然后再将空调器的耗电数据、风机盘管110的管道距离信息、水流消耗数据传送给综合调度控制装置115；
[0036] 综合调度控制装置115，由水源热泵的冷水流量和耗电量、用户的风机盘管110的管道距离信息、用户的非制冷用电数据，生成调度控制信号；
[0037] 第一远程集中控制器1121接收综合调度控制装置115所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号控制水源热泵的控制执行装置118动作；
[0038] 第二远程集中控制器1122接收综合调度控制装置115所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号分别驱动空调器遥控开关117、风机盘管流水阀门遥控开关116执行开关机动作；
[0039] 在水源热泵的热水出水口处安装的集中式热吸收式制冷机(附图1中未画出)，将热水制冷后送到风机盘管110用于制冷。
[0040] 请参照图1，所述电能表109与所述空调器108耦合；空调器遥控开关117连接空调器108，用于控制空调器108的开关。电能表109通过导线与空调器108单独连接，用于检测所述空调器108制冷的耗电数据。所述水流消耗计量表111，与所述风机盘管110相耦合，用于检测所风机盘管110的制冷耗能数据。所述风机盘管110设有开关阀门⑥。
[0041] 第二远程集中控制器1122，采集空调器专用电能表109检测的耗电数据并传送给综合调度控制装置115；采集风机盘管水流消耗计量表111检测的水流消耗数据，并记载该风机盘管110与水源热泵之间管道距离信息，然后再将冷水消耗数据和管道距离信息传送给综合调度控制装置115。
[0042] 请参照图2所示，第二远程集中控制器1122包括空调电表脉冲计数器、非制冷电表脉冲计数器(未图示)、水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、计量信号放大发射器，控制信号接收解码器和控制信号遥控发射器；空调电表脉冲计数器连接空调器专用电能表109，用于检测空调器专用电能表109检测的耗电数据，空调电表脉冲计数器检测得到的耗电数据脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置115；
[0043] 非制冷电表脉冲计数器连接用户非制冷电表，用于检测用户非制冷耗电数据(即，除空调制冷耗电以外的用户耗电数据)，用户非制冷耗电数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置115；
[0044] 水流量脉冲计数器连接水流消耗计量表111，用于检测水流消耗计量表111的流量数据，流量数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后和风机盘管110与水源热泵之间的管道距离信息传送至综合调度控制装置115；
[0045] 控制信号接收解码器，接收综合调度控制装置115发出的调度控制信息并进行解码，然后通过控制信号遥控发射器将控制信号发送给空调器遥控开关117、流水阀门遥控开关116执行动作。
[0046] 请参照图3所示，机组控制执行装置118包括调度控制信号收发编码存储器302、驱动电路303及控制装置304，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器302解码以后生成机组调度控制指令，经过驱动电路303输出的动信号触发控制装置304，控制装置304再控制水源热泵的阀门动作。
[0047] 请参照图4，综合调度控制装置115包括：
[0048] 接收用户非制冷耗电数据、用户水流消耗数据、用户管道距离信息、水源热泵的冷水流量和耗电量、太阳能发电机组发电出力量的第一数据接收单元201；将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元202；对解码后的所有数据进行存储的数据存储器单元203；生成调度控制信号的调度控制信号计算单元204；将所述调度控制信号进行编码的信号编码器205；及将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器1121、第二远程集中控制器1122的发送单元206。
[0049] 请参照图5，综合调度控制装置115通过电力光纤120与云计算计算服务系统917连接，并驱动云计算计算服务系统917计算，以获得调度控制信号；综合调度控制装置115通过电力光纤120接收云计算计算服务系统917计算获得的调度控制信号，然后经由电力电缆或无线传输方式发布该调度控制信号给第一远程集中控制器、第二远程集中控制器。
[0050] 本发明调度系统的调度方法包括以下步骤：
[0051] 2研究步骤
[0052] i.测量
[0053] (1)测量供给侧：
[0054] (2)a)水源热泵的耗电量PWSHP和恒定制冷出力功率即额定功率HWSHP；
[0055] (3)b)0～M号太阳能发电机组以前各时段的发电出力 j＝0～M；
[0056] (2)测量用户侧：(i＝0～N)；
[0057] a)0～N个用户距机组的管道距离Si；
[0058] 以ΔT为采样周期，采集0～T时间段内以下数据：
[0059] b)0～N个用户以前各时段的冷水消耗功率Hi(t)；
[0060] c)0～N个用户以前各时段的空调的装机容量
[0061] ii计算
[0062] (1)计算太阳能发电机组以前总出力
[0063] (2)根据(1)中计算出的 预测未来一段时间T～2T的太阳能出力功率PPV(t)；
[0064] (3)用户分组：计算每个用户到机组的等效距离 并 将相同的si的用户分为同一组，计为第l组，l＝si，总计为L组，L为自然数，v为水流在管道中的流速，ΔT为单位调节时间即上述采样周期；
[0065] (4)对(3)中分得的L组，分别求出：
[0066] Hload(l)＝∑Hi(t，l)；Hi(t，l)为第l组用户i在t时刻的冷水消耗功率；
[0067] 为第l组用户i的空调的装机容量；
[0068] iii.控制计算
[0069] (1)目标函数
[0070]
[0071] pPV(t)为调节后的等效太阳能发电出力， 为太阳能发电出力的目标值；其中：
[0072] pPV(t)＝PPV(t)+(PWSHP-pWSHP(t))-pEHPs(t)； (4)
[0073] 其中，pWSHP(t)是调节后的水源热泵的耗电量，pEHPs(t)是t时所有用户耗电功率；
[0074] (2)约束方程
[0075] a)冷负荷平衡方程
[0076] 制冷装置用电制冷水源热泵冷水的制冷不足是方法的核心，如果Δh(t)表示第t时段制冷不足的功率，则，其表达式为：
[0077] Δh(t)＝|HWSHP-hWSHP(t)| (3)
[0078] 其中，hWSHP(t)是调节后水源热泵冷出力功率；
[0079] 第t时段冷水供给不足是由各个用户组使用空调耗电制冷获得的，由于冷水传输的延时性，冷水不足的影响也存在延时，而这个延时随着用户组距离的变化而变化；例如，根据上文中将所有用户分为近似的0，1，..，l，..，L用户组，对于第1用户组，冷水流到其的时间为一个单位调度时长，所以冷水不足也将会在第t+1时段影响到第1用户组，同理，冷水不足将会在第t+1影响到第l用户组；终上所述，第t时段水流供给不足将由0～L用户组的空调分别在t～t+L时段通过用电来补偿，具体公式为：
[0080]
[0081] hEHP(t+l，l)为t+l时刻第l组用户空调的制冷功率之和；hEHP(t，l)为t时刻第l组用户空调的制冷功率之和；
[0082] 如果式中hEHP(t，l)可以取0的话，一方面，某些时段并不是所有用户组都参与补偿；另一方面，如果超过了规定的总调度时间，水流供给不足仍未影响到处于远端的用户组，那么这些用户组也将不参与补偿；
[0083] b)水源热泵：
[0084] 冷出力限制：
[0085] 0≤hWSHP(t)≤HWSHP (5)
[0086] 水源热泵热电比约束：
[0087] hWSHP(t)＝COPWSHP·pWSHP(t) (6)
[0088] 其中，HWSHP为水源热泵额定容量；COPWSHP为水源热泵性能系数；hWSHP(t)为水源热泵t时段的冷出力；pWSHP(t)为水源热泵t时段的耗电功率；
[0089] c)用户侧空调约束
[0090] 热电比约束：
[0091] hEHP(t，l)＝COP·pEHP(t，l) (7)
[0092] 空调出力上限：
[0093] 0≤pEHP(t，l)≤min(PEHP(l)，Hload(l)/COP) (8)
[0094] 其中，COP分散式空调热电比系数；
[0095] 最后空调耗电制冷既可以补偿冷水制冷的不足，也可以增加电力低谷时段的负荷，因此，需要求出各时段所有用户组的制冷耗电量之和：
[0096]
[0097] 其中pEHP(t，l)是t时第l组用户空调的耗电功率；
[0098] 将步骤i中直接采集变量PWSHP，HWSHP；步骤ii中计算变量PPV(t)，Hload(l)，PEHP(l)代入公式(1)～(9)中并进行联合求解，在目标函数Δp为最小值时，求得优化后所得执行变量：水源热泵的耗电功率pWSHP(t)和冷出力hWSHP(t)、用户不同时刻空调耗电量pEHP(t，l)和制冷量hEHP(t，l)；
[0099] iv.发送控制信号到供给和用户执行动作
[0100] 根据iii的优化后所得执行变量，将变量信号发送至供给侧和用户，执行具体动作，如下：
[0101] 根据水源热泵的耗电功率pWSHP(t)或冷出力hWSHP(t)，控制水源热泵在未来调节时间内各时段的动作；
[0102] 根据用户不同时刻空调耗电量pEHP(t，l)和制冷量hEHP(t，l)，控制用户侧不同距离用户使用空调制冷量，以及关闭风机盘管量。
