[發(fā)明專利]熱水器節(jié)能方法、熱水器節(jié)能系統(tǒng)和熱水器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310367696.0
• 申請(qǐng)日: 2023-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116358167A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;田東東;代學(xué)冬;孟博;呂東澔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F24H15/144
• 分類號(hào): F24H15/144;F24H15/156;F24H15/37;G06F30/20;G06Q50/06;G06F111/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)創(chuàng)理想知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛(wèi)安樂(lè)

1.一種熱水器節(jié)能方法，其特征在于，所述熱水器節(jié)能方法包括以下步驟：

步驟1、接收來(lái)自熱水器的用戶使用熱水器的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)至少包括用水溫度t_i,j、用水時(shí)間τ_i,j和用水流量v_i,j，其中，i代表采集數(shù)據(jù)的第i天，j代表一天中的第j次采樣時(shí)刻，Δτ＝τ_i,j+1-τ_i,j代表相鄰采樣時(shí)刻之間的間隔，其中，還將用水流量v_i,j用于確定是否用水；

步驟2、根據(jù)采集的所述數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建用戶使用熱水器的用水概率并將多個(gè)用水概率進(jìn)行計(jì)算，得到用戶每天用水的時(shí)間的概率分布f(τ)；

步驟3、根據(jù)非用水時(shí)段停止熱水器的工作、而在用水時(shí)段控制熱水器的工作方式，建立按用水時(shí)段控制熱水器的溫度模型為：

其中，t_j是τ_j時(shí)刻的水溫，t_j+1是τ_j+1時(shí)刻的水溫，t_en,j是τ_j時(shí)刻的外部環(huán)境溫度，P_r是加熱功率，C_p是水的比熱容，KF是熱水器導(dǎo)熱系數(shù)，V是熱水器體積，ρ是水的比熱容，為非用水時(shí)段開(kāi)始時(shí)刻；為非用水時(shí)段結(jié)束時(shí)刻；當(dāng)時(shí)，x_j＝0；為用水時(shí)段開(kāi)始時(shí)刻；為用水時(shí)段結(jié)束時(shí)刻；當(dāng)時(shí)，x_j＝1；時(shí)，x_j＝0，在初始階段，概率閾值ρ_l是設(shè)定的，而在再學(xué)習(xí)階段，概率閾值ρ_l是通過(guò)之前的計(jì)算步驟中的數(shù)據(jù)處理過(guò)程得出的；

步驟4、計(jì)算對(duì)按用水時(shí)段控制熱水器耗電量以獲得目標(biāo)函數(shù)：

其中，J₂是無(wú)用水情況時(shí)電熱水器按用水時(shí)段和非用水時(shí)段優(yōu)化控制一天的耗電量；

步驟5：構(gòu)建一個(gè)以概率閾值ρ_l為自變量的用戶需求目標(biāo)函數(shù)，

其中，J是用戶對(duì)用水時(shí)段需求的數(shù)學(xué)表示值，是用水時(shí)段的重要程度；

步驟6、使用POA優(yōu)化算法，根據(jù)所述用戶需求目標(biāo)函數(shù)得出最滿足用戶需求的概率閾值ρ_l；

步驟7、使用最佳概率閾值反向推導(dǎo)得出用戶的用水時(shí)段，將用戶使用熱水器時(shí)間分布f₁(τ)的值低于概率閾值ρ_l的時(shí)段作為停止熱水器的加熱操的非用水時(shí)段，將用戶使用熱水器時(shí)間分布f₁(τ)的值高于概率閾值ρ_l的時(shí)段作為對(duì)熱水器進(jìn)行加熱操作的用水時(shí)段，并將非用水時(shí)段和用水時(shí)段發(fā)送到熱水器以控制熱水器的加熱操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水器節(jié)能方法，其特征在于，如果以m天為采集樣本的時(shí)段，第τ_i,j采樣時(shí)刻的用水情況有兩種情況，x_i,j＝1，也就是τ_i,j時(shí)刻用戶正在用水，或者是x_i,j＝0，表示τ_i,j時(shí)刻用戶未用水,即，τ_i,j時(shí)刻用戶是否用水的表達(dá)式如下：

其中，x_i,j是指示τ_i,j時(shí)刻用戶是否用水的表達(dá)值，x_i,j＝1表示用戶在用熱水，x_i,j＝0表示用戶未用水，τ_i,j是指第i天的第τ_j時(shí)刻，i＝1,2,…,m、j＝1,2,…,n，其中n是最大采樣點(diǎn)。