一种智能楼宇的能源管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能楼宇的能源管理方法，包括：建立与实际楼宇相对应的虚拟楼宇模型，对楼宇内产生、消耗与储存能量的装置进行建模并设置约束条件；数据采集模块实时采集楼宇内的能源信息数据并传输到数据处理模块的模型中进行计算处理；根据功率平衡的条件对负荷侧、供电侧和储能侧的功率建立等式，以完全消纳楼宇内部发电电能为目标对楼宇的能源进行分配；还公开了包括数据采集模块、数据处理模块、总控制模块和设备控制模块的能源管理系统。本发明专利技术在楼宇上设置风力发电装置和光伏发电装置，以可再生资源发电来减少楼宇对电网供电的需求，达到节能的效果，同时在楼宇内设置储能系统，完成对风光发电资源的消纳，节约用电成本。电成本。电成本。

【技术实现步骤摘要】
一种智能楼宇的能源管理系统及方法


[0001]本专利技术涉及楼宇能源控制领域，尤其是涉及一种智能楼宇的能源管理系统及方法。

技术介绍

[0002]能源危机和环境保护成为了世界经济发展不可忽视的难题，这就导致了低碳经济概念的提出。低碳经济的核心是清洁能源技术和减排技术，于是可再生能源的使用成为新的议题。在众多可再生能源当中，风能和太阳能以其碳零排放的特性成为了21世界最被看好的可再生能源。利用风光电可以互补发电的特性可以全天候为一个微网供电。但是风光电都存在资源不确定性，需要有其他的能量加入形成一个多能源互补供能系统。同时随着中国建筑总量的不断攀升和居住舒适度要求的不断提升，建筑能耗呈急剧上扬趋势。目前已与工业能耗、交通能耗并列，成为我国能源消耗的三大“能耗大户”之一，建筑节能迫在眉睫。因此应着力提高电能在终端多能源消费中的比重，尽最大限度减少终端化石能源的燃烧排放，以缓解污染物排放对环境造成的压力。两相结合在楼宇处建立一个具备“源
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荷
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储”一体化的楼宇微电网能源系统，既能解决风光电资源不确定性的问题，又能减少楼宇向电网汲取的电量。
[0003]在中国专利文献上公开的“基于集成微电网系统的楼宇节能系统”，其公开号为CN114336727A，公开日期为2022
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12，涉及楼宇节能系统
，为解决现有提出楼宇节能系统不具备微电网系统，使楼宇节能系统不能够在运行成本上得到良好的改善的问题。设备内设置有分布式风力发电、光伏发电单元、区域供电单元、充电单元、储能单元和能源管理系统，分布式风力发电、光伏发电单元和区域供电单元与储能单元电性连接，分布式风力发电、光伏发电单元和区域供电单元与充电单元电性连接，能源管理系统包括、分布式监控单元、电负荷监控单元、充电监控单元、环境监控单元、主监控单元和操作界面单元。但是该技术中只说明了组建楼宇微电网系统的简单连接关系，缺少对楼宇内微电网系统的能源控制方案和风光发电这些不确定性电源的消纳措施。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中现代楼宇大部分采用电网外部输送电能，缺少利用楼宇本身优势建立结合风光发电和电网供电的楼宇微电网系统的技术，从而浪费资源的问题，提供了一种智能楼宇的能源管理系统及方法，在楼宇上设置风力发电装置和光伏发电装置，以可再生资源发电来减少楼宇对电网供电的需求，达到节能的效果，同时在楼宇内设置储能系统，完成对风光发电资源的消纳，节约用电成本。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种智能楼宇的能源管理系统，包括：
[0007]数据采集模块，用于采集楼宇内的能源信息数据并发送给数据处理模块，包括分别设置在负荷侧、供电侧和储能侧的数据采集装置；
[0008]数据处理模块，接收来自数据采集模块的能源信息数据进行建模和数据处理；
[0009]总控制模块，包括有人机交互单元和数据库单元，用于显示由数据处理模块处理过的虚拟楼宇模型和对应的能源信息数据并保存，同时下达设备控制指令；
[0010]设备控制模块，接收来自总控制模块的设备控制指令控制楼宇内设备工作。
[0011]本专利技术中数据采集模块采集的能源信息数据不仅包括用电设备、发电设备和储能设备在工作过程中的运行数据，还包括影响运行过程的坏境空间数据和楼宇内的几何参数和属性；人机交互单元中显示的虚拟楼宇模型可以等比例显示整个楼宇实体的状态，并在实际的数据采集装置对应的虚拟楼宇模型位置都显示有采集的数据信息，以便于查看和监测；同时这些保存的数据可以作为历史数据便于数据处理模块的模型建立和修正，使得虚拟楼宇模型更贴合实际；总控制模块根据处理后的数据信息和设置的能源管理方法规则下达相应的控制指令，由设备控制模块根据控制指令对楼宇内的设备进行控制，从而完成能源管理。
[0012]作为优选，所述负荷侧分为公共负荷侧和用户负荷侧；所述供电侧包括风光发电侧、循环回收侧和电网供电侧，所述循环回收侧分为电梯电能回收系统和水循环发电系统；所述储能侧包括电储能系统和水储能系统。
[0013]本专利技术中公共负荷侧指楼宇内公共区域的用电设备负荷，用户负荷侧指楼宇内每户住户的用电负荷；在本专利技术的供电侧中包括风力发电和光伏发电的风光发电侧，风光发电的位置根据设计需要确定，电网供电侧是楼宇与电网的电能双向传输部分；循环回收侧中，电梯电能回收系统是对电梯上下行过程中的势能和电能的转化，其回收的电能重新用于电梯的工作，水循环发电系统则是依靠水储能系统储存的水的势能向电能的转化。
[0014]作为优选，所述储能侧的水储能系统包括若干储水装置，当楼宇总共有2n+1层时，在所有奇数层都设置有储水装置，当楼宇总共有2n层时，在第2n层和所有奇数层都设置有储水装置，n为非负整数；所述供电侧的水循环发电系统包括若干设置有水泵的连通管和水力发电单元；所述水力发电单元连接在第一层和最顶层的储水装置之间，所述连通管用于连通相邻的两个储水装置，连通管的两端各设置有一个电磁阀。
[0015]本专利技术中储水装置内储存的水可以用于楼宇内日常用水的供应，也可以用于消防用水等，同时储水装置上都设置有进水口和出水口，可以通过水管进出水；更进一步地，电梯中的配重可以通过若干个单位体积的水箱叠加进行替代配重，在配重上升后可以将水抬升到不同楼层并转移到储水装置中，充分利用电梯工作的能量；另外储水装置中的水供应楼层数小于等于自身的用水，不需要将水再泵到更高楼层可以节约用电；设置的水力发电单元设置在第一层和最顶层的储水装置之间，靠近第一层的储水装置，提高水势能的转化效率，同时可以在楼宇最顶层额外设置更大的储水箱，既能防备停水时楼宇的用水不足，也能增加楼宇的水储能系统的储能量。
[0016]作为优选，所述连通管包括U形部，U形部的一端开口与长管部的一端连接，U形部的另一端开口与短管部的一端连接；对于相邻的两个储水装置，U形部高于较高的储水装置最高点倒置，短管部的另一端设置在较高的储水装置内靠近底面处，长管部的另一端设置在较低的储水装置内靠近底面处。
[0017]本专利技术中设置的连通管可以将一个储水装置底部的水抽出转移到另一个储水装置中，从而在储水装置的水转移过程中尽可能减少储水装置中的死水部分，设置在连通管
上的水泵可以将低处储水装置的水泵到高处的储水装置中；而当高处的水向低处转移时，连通管可以作为虹吸管将水进行转移。
[0018]一种智能楼宇的能源管理方法，包括：
[0019]建立与实际楼宇相对应的虚拟楼宇模型，对楼宇内产生、消耗与储存能量的装置进行建模并设置约束条件；
[0020]数据采集模块实时采集楼宇内的能源信息数据并传输到数据处理模块的模型中进行计算处理；根据功率平衡的条件对负荷侧、供电侧和储能侧的功率建立等式，以完全消纳楼宇内部发电电能为目标对楼宇的能源进行分配。
[0021]本专利技术中建立楼宇对应的虚拟楼宇模型，同时在虚拟楼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，包括：数据采集模块，用于采集楼宇内的能源信息数据并发送给数据处理模块，包括分别设置在负荷侧、供电侧和储能侧的数据采集装置；数据处理模块，接收来自数据采集模块的能源信息数据进行建模和数据处理；总控制模块，包括有人机交互单元和数据库单元，用于显示由数据处理模块处理过的虚拟楼宇模型和对应的能源信息数据并保存，同时下达设备控制指令；设备控制模块，接收来自总控制模块的设备控制指令控制楼宇内设备工作。2.根据权利要求1所述的一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，所述负荷侧分为公共负荷侧和用户负荷侧；所述供电侧包括风光发电侧、循环回收侧和电网供电侧，所述循环回收侧分为电梯电能回收系统和水循环发电系统；所述储能侧包括电储能系统和水储能系统。3.根据权利要求1或2所述的一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，所述储能侧的水储能系统包括若干储水装置，当楼宇总共有2n+1层时，在所有奇数层都设置有储水装置，当楼宇总共有2n层时，在第2n层和所有奇数层都设置有储水装置，n为非负整数；所述供电侧的水循环发电系统包括若干设置有水泵的连通管和水力发电单元；所述水力发电单元连接在第一层和最顶层的储水装置之间，所述连通管用于连通相邻的两个储水装置，连通管的两端各设置有一个电磁阀。4.根据权利要求3所述的一种智能楼宇的能源管理系统，其特征在于，所述连通管包括U形部，U形部的一端开口与长管部的一端连接，U形部的另一端开口与短管部的一端连接；对于相邻的两个储水装置，U形部高于较高的储水装置最高点，短管部的另一端设置在较高的储水装置内靠近底面处，长管部的另一端设置在较低的储水装置内靠近底面处。5.一种智能楼宇的能源管理方法，适用于如权利要求1
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4任一条所述的能源管理系统，其特征在于，包括：建立与实际楼宇相对应的虚拟楼宇模型，对楼宇内产生、消耗与储存能量的装置进行建模并设置约...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱伟杰，屠晓栋，周旻，杨强，于淼，陈蕾，陈超，龚利武，张炜，刘维亮，金祝飞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：