[發(fā)明專利]面向地下停車場燈光負(fù)荷的需求側(cè)響應(yīng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110401712.4
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN112996200B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬駿超;周自強(qiáng);耿光超;陸承宇;羅華峰;黃弘揚(yáng);于鶴洋;郭凱杰
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;浙江大學(xué)
• 主分類號: H05B47/10
• 分類號: H05B47/10
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.面向地下停車場燈光負(fù)荷的需求側(cè)響應(yīng)控制方法，其特征在于，包括步驟：

1)在用電高峰或高峰電價時，電網(wǎng)運(yùn)營商通過智能電能量測裝置獲得地下停車場燈光負(fù)荷用電功率，并向地下停車場發(fā)送期望的功率削減指令，該指令輸入到地下停車場中央控制器中；

2)根據(jù)地下停車場燈光負(fù)荷的發(fā)光特點，建立其照度與功率之間的函數(shù)關(guān)系，通過對其照度的調(diào)整實現(xiàn)功率的調(diào)整，考慮地下停車場照度標(biāo)準(zhǔn)，對照度調(diào)整范圍進(jìn)行限定；

3)根據(jù)地下停車場的照明設(shè)備分布位置、功能要求，以及其功率與照度關(guān)系，對照明設(shè)備進(jìn)行分組，并對每組照明設(shè)備進(jìn)行優(yōu)先級的排序，當(dāng)進(jìn)行功率調(diào)整時，優(yōu)先級低的燈光組優(yōu)先進(jìn)行功率調(diào)整；

4)地下停車場燈光負(fù)荷的控制系統(tǒng)建立需求側(cè)響應(yīng)控制策略的數(shù)學(xué)模型；該數(shù)學(xué)模型將目標(biāo)功率削減量、各燈光組的額定功率、最小功率、最低照度要求以及優(yōu)先級排序作為自變量，考慮各燈光組的優(yōu)先級，將整體燈光組相對照度變化差異性最小與考慮優(yōu)先級的功率降低加權(quán)后的和最小作為目標(biāo)函數(shù)；

5)基于上述建立的數(shù)學(xué)模型，對一個地下停車場的燈光負(fù)荷分組進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)控制，根據(jù)所述步驟1)中央控制器獲得目標(biāo)功率降低量，輸入各自變量，得到該地下停車場燈光負(fù)荷參與需求響應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，繼而進(jìn)行期望降低功率值的優(yōu)化分配計算；計算的結(jié)果即為地下停車場燈光負(fù)荷的需求側(cè)響應(yīng)控制策略；

所述步驟4)中的數(shù)學(xué)模型，在考慮地下停車場各燈光組優(yōu)先級的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮各區(qū)域整體相對照度變化的差異性；在進(jìn)行需求響應(yīng)時，優(yōu)先級低的燈光負(fù)荷優(yōu)先削減功率，但考慮到優(yōu)先級較低的燈光負(fù)荷功率降低到最小值，而優(yōu)先級高的燈光負(fù)荷因功率未調(diào)整造成的相對照度變化差異過大引起視覺上的不適，因此需在對各燈光負(fù)荷劃分優(yōu)先級的基礎(chǔ)上，考慮相對照度變化的差異性，合理降低各組照明設(shè)備的功率；

步驟4)中，將地下停車場燈光負(fù)荷進(jìn)行分組，分組為g∈{1，2，3，...，G}，G為分組總數(shù)，各組的每個照明設(shè)備l的額定功率以及優(yōu)先級保持一致，分別為P_(l，rate)、Pr_l；

各燈光組的優(yōu)先級Pr_l滿足式(1)

0≤Pr_l≤1 (1)

步驟4)中，通過調(diào)整各燈光組區(qū)域照度，利用各燈光組區(qū)域照度與照明設(shè)備功率的函數(shù)關(guān)系，進(jìn)而對各照明設(shè)備進(jìn)行功率調(diào)整；為便于建模，將停車場各區(qū)域分成很多矩形方塊s∈{1，2，3，...，S}，照明設(shè)備l在每個矩形方塊s區(qū)域產(chǎn)生的照度利用平方反比定律進(jìn)行計算，如式(2)所示；

其中，I_s，l為照明設(shè)備l在每個矩形方塊s區(qū)域產(chǎn)生的照度，單位為Lux，表示區(qū)域空間的平均光照強(qiáng)度；C_l為照明設(shè)備l的發(fā)光強(qiáng)度，單位為cd，表示照明設(shè)備給定方向單位立體角內(nèi)的光通量；D_s，l為照明設(shè)備l與矩形方塊區(qū)域s的水平距離，假設(shè)為照明設(shè)備中心與矩形方塊中心之間的水平距離，單位為m；H_s，l為照明設(shè)備l與矩形方塊區(qū)域s的垂直距離，單位為m；S表示矩形分塊總數(shù)；

假設(shè)各個燈光組中照明設(shè)備為理想的點光源，則照明設(shè)備的發(fā)光強(qiáng)度C_l與光通量具有線性關(guān)系，考慮到發(fā)光立體角度以及燈具反射特點與理想情況的差異，引入一個利用系數(shù)γ_l反映照明設(shè)備l的發(fā)光強(qiáng)度C_l與光通量之間的關(guān)系，如式(3)所示：

照明設(shè)備l的光通量與功率P_l具有線性關(guān)系，系數(shù)即為發(fā)光效率k_l，根據(jù)式(2)和式(3)，建立照明設(shè)備l的功率與其在每個矩形方塊s區(qū)域產(chǎn)生的照度之間的照度-功率關(guān)系，如式(4)所示；

根據(jù)各地下停車場照明設(shè)計，每個矩形方塊區(qū)域的照度由該區(qū)域的照明設(shè)備以及臨近矩形方塊區(qū)域照明設(shè)備決定；通過式(4)計算各照明設(shè)備在矩形方塊s區(qū)域產(chǎn)生的照度，將所有照明設(shè)備在矩形方塊s區(qū)域產(chǎn)生的照度進(jìn)行相加，得到矩形方塊s區(qū)域照度I_s，如式(5)所示：

輸入照明設(shè)備l的光通量與功率的發(fā)光效率k_l，利用系數(shù)γ_l以及與矩形方塊s的垂直距離H_s，l和水平距離D_s，l，得到矩形方塊s區(qū)域照度I_s只與各照明設(shè)備的功率有關(guān)，如式(6)：

I_s＝f(P₁，P₂，P₃，...，P_L) (6)

通過調(diào)整各組燈光負(fù)荷照度，進(jìn)而調(diào)整功率，各矩形方塊s區(qū)域總照度與各照明設(shè)備功率具有函數(shù)對應(yīng)關(guān)系，如式(6)所示；在一個需求響應(yīng)周期內(nèi)，當(dāng)中央控制器通過智能量測裝置接收來自電網(wǎng)的功率削減量指令ΔP_t，中央控制器通過計算分配給每個照明設(shè)備具體的功率削減量指令ΔP_(t，l)，此時矩形方塊s區(qū)域總照度為I_(s，t)；

步驟4)中，為充分利用地下停車場燈光負(fù)荷資源，整體燈光組相對照度變化差異性越小，則地下停車場照度變化給人帶來的不適感越小；將最小化相對照度變化差異性引入目標(biāo)函數(shù)，如式(11)所示：

其中，ΔE_s為矩形方塊s區(qū)域相對照度變化值，ΔI_s為矩形方塊s區(qū)域絕對照度變化值，同一組的照度變化相同，即ΔE_s＝ΔE_g，ΔE_g為第g組的照度變化值；

步驟4)中，將各照明設(shè)備優(yōu)先級以及最小化相對照度變化差異性引入目標(biāo)函數(shù)，如式(12)所示，

其中，ΔP_(t，l)為第l個照明設(shè)備功率削減量，w₁、w₂分別為考慮優(yōu)先級與相對照度差異性的加權(quán)系數(shù)；對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，結(jié)果為各個照明設(shè)備的功率調(diào)節(jié)量。