專利名稱：一種負(fù)荷管理的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力負(fù)荷管理技術(shù)，尤其涉及一種負(fù)荷管理的方法及裝置。

背景技術(shù)：
隨著能源的供應(yīng)與消耗之間矛盾的日益加劇，許多電力供應(yīng)商采用了對峰谷時段采用不同費率的策略，以均衡電力負(fù)荷，從而節(jié)約能源。許多用戶因此希望能夠?qū)ψ约旱挠秒娫O(shè)備進行負(fù)荷管理，例如，對用電設(shè)備的運行時間表進行優(yōu)化，以盡可能地避免在用電高峰時段運行設(shè)備，從而節(jié)約電費開支。
對用電設(shè)備的運行時間表進行優(yōu)化是負(fù)荷管理的一個方面，在現(xiàn)有技術(shù)中，負(fù)荷管理的功能由能源管理系統(tǒng)(Energy Management System，簡稱EMS)實現(xiàn)。能源管理系統(tǒng)一般用于象大型制造企業(yè)這樣的能耗較大的場合，它通常建立在通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，可以通過像電力表、電力監(jiān)測設(shè)備(PowerMonitoring Device，簡稱PMD)等各種設(shè)備從不同局域范圍內(nèi)(如各個車間)的用電設(shè)備(如機器)處采集與設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)據(jù)匯總到具有強大功能的處理平臺上，然后進行負(fù)荷管理。由于需要處理與整個網(wǎng)絡(luò)中的大量設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)，對基于能源管理系統(tǒng)的負(fù)荷管理而言，當(dāng)前的研究趨勢是，采用象模糊邏輯、整數(shù)線性規(guī)劃等復(fù)雜的技術(shù)來實現(xiàn)負(fù)荷管理中優(yōu)化運行時間表的功能。當(dāng)然，一個具有強大處理能力的能源管理系統(tǒng)是通過上述復(fù)雜算法來實現(xiàn)負(fù)荷管理的基礎(chǔ)。
然而，有很大一部分用戶雖然希望能夠通過一些手段對其用電設(shè)備進行運行時間表的優(yōu)化，但因其需要管理的設(shè)備規(guī)模并不大，目前尚不希望采用復(fù)雜、昂貴的能源管理系統(tǒng)。因此，需要為這部分用戶提供一種成本低的解決方案，來實現(xiàn)負(fù)荷管理中優(yōu)化運行時間表的功能。
電力監(jiān)測設(shè)備通常用于對用電設(shè)備進行監(jiān)測，以獲得與用電設(shè)備相關(guān)的電流、電壓、功率和能量值等電力參數(shù)。電力監(jiān)測設(shè)備一般對局域范圍內(nèi)的待測對象進行監(jiān)測，因此電力監(jiān)測設(shè)備具有物理尺寸較小、成本較低的特點。同時，依靠技術(shù)的發(fā)展，電力監(jiān)測設(shè)備可以提供越來越多的監(jiān)測分析功能和越來越強大且友好的用戶界面。電力監(jiān)測設(shè)備正逐步得到越來越廣泛的應(yīng)用。


發(fā)明內(nèi)容
因此，希望利用電力監(jiān)測設(shè)備來同時實現(xiàn)負(fù)荷管理中優(yōu)化運行時間表的功能，以獲得一種高效、低成本的電力監(jiān)測及負(fù)荷管理的雙重解決方案。但是，電力監(jiān)測設(shè)備的尺寸小、成本低決定了其處理能力遠不及前面所述的能源管理系統(tǒng)，現(xiàn)有的能源管理系統(tǒng)中所使用的那些復(fù)雜的優(yōu)化運行時間表的技術(shù)并不適用于電力監(jiān)測設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一種簡單、有效的負(fù)荷管理方法，使得能夠基于電力監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)運行時間表的優(yōu)化。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)該方法的負(fù)荷管理裝置，該負(fù)荷管理裝置可基于電力監(jiān)測設(shè)備來實現(xiàn)，從而實現(xiàn)低成本的負(fù)荷管理，特別是運行時間表的優(yōu)化。
本發(fā)明的負(fù)荷管理方法包括 步驟1接收與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件； 步驟2根據(jù)所述運行約束條件對管理對象進行分組； 步驟3確定各組的候選運行時間表，使得各管理對象均滿足所述運行約束條件； 步驟4基于電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)，計算出所述候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額； 步驟5從各組的所述候選運行時間表中選擇出所述電力費用額最少的一個作為該組的優(yōu)選運行時間表。
所述方法可以進一步包括 步驟6將各組的所述優(yōu)選運行時間表合成為一個最佳運行時間表。
在一個優(yōu)選實施例中，所述步驟1為接收用戶輸入的與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件。
在另一個優(yōu)選實施例中，所述步驟1為接收用戶輸入的與時段相關(guān)的電力費率信息和與管理對象相關(guān)的運行約束條件，并接收通過采集和處理得到的、與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)。
所述步驟1還可以進一步包括將接收到的所述與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件進行存儲。
具體地，所述電力參數(shù)為所述管理對象的額定功率。
具體地，所述運行約束條件可以包括管理對象允許運行的時間段、管理對象必須運行的時間長度和管理對象運行的相互關(guān)系。這時，所述步驟2為根據(jù)所述管理對象運行的相互關(guān)系對管理對象進行分組，使得每組僅包括一個與其它管理對象不存在相互關(guān)系的管理對象、或每組包括的管理對象僅與本組中的其它管理對象存在相互關(guān)系。
本發(fā)明的負(fù)荷管理裝置包括 一個輸入單元，用于接收電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件； 一個分組單元，用于根據(jù)來自所述輸入單元的所述運行約束條件對管理對象進行分組； 一個確定單元，用于確定各組的候選運行時間表，使得各管理對象均滿足來自所述輸入單元的所述運行約束條件； 一個計算單元，用于基于來自所述輸入單元的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)，計算出所述候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額； 一個選擇單元，用于根據(jù)所述計算單元的計算結(jié)果，從各組的所述候選運行時間表中選擇出所述電力費用額最少的一個作為該組的優(yōu)選運行時間表。
所述負(fù)荷管理裝置還可以進一步包括 一個合成單元，用于將從選擇單元獲得的各組的所述優(yōu)選運行時間表合成為一個最佳運行時間表。
在一個優(yōu)選實施例中，所述負(fù)荷管理裝置還包括一個監(jiān)測單元，用于采集和處理與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)；所述輸入單元包括一個鍵盤模塊，用于接收用戶輸入的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的運行約束條件；一個接收模塊，用于接收來自所述監(jiān)測單元的、與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)。
所述輸入單元還可以進一步包括 一個存儲模塊，用于存儲接收到的所述電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件。
本發(fā)明的負(fù)荷管理根據(jù)運行約束條件對管理對象進行分組，然后分別進行分析計算，可減少運算量并降低對設(shè)備處理能力的要求，使得能夠利用電力監(jiān)測設(shè)備來實現(xiàn)優(yōu)化運行時間表的功能。本發(fā)明的負(fù)荷管理還可以利用電力監(jiān)測設(shè)備對電力參數(shù)的監(jiān)測功能，從而可以將現(xiàn)場獲得的實際數(shù)據(jù)應(yīng)用于負(fù)荷管理的優(yōu)化過程，使優(yōu)化結(jié)果更符合實際應(yīng)用情況。
本發(fā)明的負(fù)荷管理可在最接近于現(xiàn)場的電力監(jiān)測設(shè)備中實現(xiàn)，還可以和電力監(jiān)測設(shè)備中的監(jiān)測功能結(jié)合使用，實現(xiàn)了高效且低成本的負(fù)荷管理，且便于用戶的使用。



圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法的流程示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明的負(fù)荷管理裝置的組成示意圖； 圖3為本發(fā)明的一個實施例的工作流程示意圖； 圖4為圖3中分支1的工作流程示意圖； 圖5為圖3中分支2的工作流程示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。

具體實施例方式 為了使負(fù)荷管理(特別是運行時間表的優(yōu)化功能)能夠通過電力監(jiān)測設(shè)備來實現(xiàn)，本發(fā)明的思路是，設(shè)計一種簡單的、運算量盡可能小的優(yōu)化分析方法，以適應(yīng)低成本的電力監(jiān)測設(shè)備的處理能力。本發(fā)明的這種負(fù)荷管理的方法如圖1所示，包括以下幾個步驟 步驟1接收與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件； 實際應(yīng)用中，電力供應(yīng)商會根據(jù)一定的定價策略，將供電時間劃分成若干時段，并分別針對各時段來制定電力費率。因此，與時段相關(guān)的電力費率信息應(yīng)包括時段的劃分以及與各時段對應(yīng)的費率，以用于電力費用額的計算。
本發(fā)明所說的管理對象均是需要用電的設(shè)備，例如車間中用于生產(chǎn)的機器。
與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)主要用于計算相應(yīng)的機器所消耗的電能，所使用的電力參數(shù)可以根據(jù)實際場合來具體選擇。一種最簡單的方式是選擇機器的額定功率作為用于計算所消耗的電能的電力參數(shù)。當(dāng)然，也可以從實際場合例如通過電力監(jiān)測設(shè)備獲取與實際功率相關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，進而分析得到機器運行時的平均功率、或是機器在不同時段運行時的平均功率等等。因此，也可以采用這些電力參數(shù)相應(yīng)地用于計算機器所消耗的電能。
與管理對象相關(guān)的運行約束條件是決定運行時間表的關(guān)鍵因素。運行約束條件同樣需要根據(jù)實際場合來具體選擇，比較通用的運行約束條件可以是管理對象允許運行的時間段、管理對象必須運行的時間長度(可以是連續(xù)運行的時間長度，也可以是累計運行的時間長度)和管理對象運行的相互關(guān)系等。這些運行約束條件主要是由管理對象(例如生產(chǎn)車間中的機器)在整個系統(tǒng)運行過程中所具有的物理特性和/或所起的作用來決定的，例如機器在生產(chǎn)線的工序中所處的位置、它與其它機器在時間上的相互配合關(guān)系、為達到加工目的其操作必須執(zhí)行的時間長度等等。
上述信息可以是完全由用戶輸入的，也可以是例如通過監(jiān)測單元采集和處理后得到一部分信息(例如與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)等信息)，而由用戶輸入其它信息(例如電力費率信息、與管理對象相關(guān)的運行約束條件等)。這里所說的監(jiān)測單元可以是電力監(jiān)測設(shè)備中能夠獲取與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)的相關(guān)功能模塊。
所接收到的信息可以直接提供給后續(xù)步驟使用，也可以先存儲起來，之后再提供給后續(xù)步驟使用。
步驟2根據(jù)所述運行約束條件對管理對象進行分組； 對管理對象進行分組然后再執(zhí)行進一步的分析，便于分析運算。優(yōu)選地，根據(jù)所述管理對象運行的相互關(guān)系對管理對象進行分組，使得每組中的管理對象僅與本組中的其它管理對象存在相互關(guān)系。這樣，可減少運算量并降低對設(shè)備處理能力的要求。
步驟3確定各組的候選運行時間表，使得各管理對象均滿足所述運行約束條件； 為了獲得一個實用的運行時間表，即一個使實際系統(tǒng)能夠正常運行的時間表，首先必須保證各管理對象(例如生產(chǎn)車間中的機器)在按照該運行時間表運行時，均滿足所述運行約束條件。因此，本步驟通過排除不滿足運行約束條件的情況，從而進一步縮小了選擇的范圍。
步驟4基于電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)，計算出所述候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額； 假設(shè)采用管理對象的額定功率作為計算用的電力參數(shù)，則電力費用額的計算原理是電力費用額＝額定功率×運行的時間長度×電力費率。候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額應(yīng)根據(jù)各個候選運行時間表的具體安排來進行具體的計算。
步驟5從各組的所述候選運行時間表中選擇出所述電力費用額最少的一個作為該組的優(yōu)選運行時間表。
為用戶減少電力費用開支是負(fù)荷管理中優(yōu)化功能的主要目標(biāo)，因此，在本步驟中，以電力費用額的多少來作為最終選擇的判據(jù)。
此外，為了更直觀地將優(yōu)化結(jié)果提供給用戶，本發(fā)明的方法還可以進一步包括 步驟6將各組的所述優(yōu)選運行時間表合成為一個最佳運行時間表。
之后，可以通過顯示屏等輸出裝置將完整的一個最佳運行時間表輸出給用戶。此外，也可以將各組的優(yōu)選運行時間表或最終的最佳運行時間表提供給其它控制裝置，用于對各機器的運行時間進行相應(yīng)地控制。
以上方法可以通過圖2所示的一種負(fù)荷管理裝置來得到實現(xiàn)。該負(fù)荷管理裝置包括一個輸入單元、一個分組單元、一個確定單元、一個計算單元和一個選擇單元。
所述輸入單元用于接收電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件。
作為一種具體實施方式
，輸入單元可以只包括一個鍵盤模塊，即電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件等均由用戶從鍵盤輸入。
作為另一種具體實施方式
，即在負(fù)荷管理裝置還包括一個用于采集和處理與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)的監(jiān)測單元的情況下，可以通過監(jiān)測單元來采集和處理得到與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)，而由用戶輸入電力費率信息及與管理對象相關(guān)的運行約束條件。這時，所述輸入單元包括一個鍵盤模塊，用于接收用戶輸入的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的運行約束條件；和一個接收模塊，用于接收來自所述監(jiān)測單元的、與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)。這樣做的優(yōu)點是，可以根據(jù)現(xiàn)場獲得的實際數(shù)據(jù)來用于負(fù)荷管理的優(yōu)化過程，可以使優(yōu)化結(jié)果更符合實際應(yīng)用情況。
需要說明的是，能夠采集處理與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)的監(jiān)測單元可以由電力監(jiān)測設(shè)備來實現(xiàn)，也可以由系統(tǒng)中其它的控制裝置來實現(xiàn)。可見，本發(fā)明的負(fù)荷管理裝置可以靈活地通過各種手段得到所需的信息。
此外，所述輸入單元還可進一步包括一個存儲模塊，用于存儲接收到的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件，之后再提供給其它單元使用。
所述分組單元用于根據(jù)來自所述輸入單元的所述運行約束條件對管理對象進行分組。
所述確定單元用于確定各組的候選運行時間表，使得各管理對象均滿足來自所述輸入單元的所述運行約束條件。
所述計算單元用于基于來自所述輸入單元的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)，計算出所述候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額。
所述選擇單元用于根據(jù)所述計算單元的計算結(jié)果，從各組的所述候選運行時間表中選擇出所述電力費用額最少的一個作為該組的優(yōu)選運行時間表。
本發(fā)明的裝置還可進一步包括一個合成單元，用于將從選擇單元獲得的各組的所述優(yōu)選運行時間表合成為一個最佳運行時間表。
特別地，本發(fā)明的負(fù)荷管理裝置可基于現(xiàn)有的電力監(jiān)測設(shè)備的平臺來具體實現(xiàn)。這時，本發(fā)明的負(fù)荷管理裝置可以看成一個增強的電力監(jiān)測設(shè)備。這種情況下，電力監(jiān)測設(shè)備的待測對象可以包括負(fù)荷管理裝置管理對象，也可以不包括負(fù)荷管理裝置管理對象。但優(yōu)選的方案是，所述待測對象包括所述管理對象，這樣，負(fù)荷管理裝置的監(jiān)測單元就可以重用電力監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測功能，所監(jiān)測到的電力參數(shù)，一方面可以作為電力監(jiān)測設(shè)備的直接輸出信息，另一方面可以提供給負(fù)荷管理裝置，用于后續(xù)的負(fù)荷管理優(yōu)化過程。
下面通過一個實施例來詳細說明本發(fā)明。本實施例的負(fù)荷管理裝置需要對N個管理對象(即N個機器)的運行時間表進行優(yōu)化，以得到一個電力費用總額最少的最佳運行時間表。
假定本實施例將每天按小時劃分為24個時段，各時段依次編號為1至24。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，也可以有其它的時間段劃分方式，如基于15或30分鐘來劃分，或基于5天、1個月來劃分等等。
圖3給出了本實施例中負(fù)荷管理優(yōu)化過程的一個示例性流程圖。
步驟301中，本實施例的負(fù)荷管理裝置通過輸入裝置接收相關(guān)信息，包括與時段相關(guān)的電力費率信息、機器的額定功率和運行約束條件。
需要說明的是，為了便于在負(fù)荷管理裝置中實現(xiàn)分析及運算，以上運行約束條件在本實施例中可通過數(shù)學(xué)表達式來進行描述。但在用戶通過輸入裝置進行輸入時，輸入裝置可以提供較友好的用戶界面模塊來接收用戶的輸入信息，然后再通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換模塊來將所述輸入信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達方式。
具體地，與時段相關(guān)的電力費率的數(shù)學(xué)表達式C(t)為 其中， L為電力費率段的數(shù)量； K1，K2，...，KL-1分別為電力費率段的分割點，K1，K2，...，KL-1∈{0，1，...，24}； D1，D2，..，DL分別為各電力費率段的費率，費率的單位在本實施例中假定為元/千瓦小時(或表示為￥/kwh)。
對每個機器設(shè)定的三個基本的運行約束條件是 1、機器允許運行的時間段。例如，機器mi(i為機器的編號，i＝1，2，...，N)允許在時段Ti，s至?xí)r段Ti，e之間運行，則以數(shù)學(xué)表達式描述為 0≤Ti，s≤ti，s≤ti，e≤Ti，e≤24 其中， Ti，s為機器mi允許的最早開始運行時段； Ti，e為機器mi允許的最遲停止運行時段； ti，s為機器mi的開始運行時段； ti，e為機器mi的停止運行時段。
2、機器必須運行的時間長度。例如，設(shè)定機器mi必須連續(xù)運行的時間長度為Fi個時段，則以數(shù)學(xué)表達式描述為 其中， ti，s為機器mi的開始運行時段； ti，e為機器mi的停止運行時段； Ti，s為機器mi允許的最早開始運行時段； Ti，e為機器mi允許的最遲停止運行時段。
3、機器運行的相互關(guān)系。例如，假設(shè)機器mi必須比機器mi早運行Ri，1個時段，比機器m2晚運行Ri，2個時段，比機器m5早運行Ri，5個時段，則以數(shù)學(xué)表達式描述為 其中， ti，s為機器mi的開始運行時段； t1，s為機器m1的開始運行時段； t2，s為機器m2的開始運行時段； t5，s為機器m5的開始運行時段。
有了上述輸入的信息，負(fù)荷管理裝置就可以開始執(zhí)行下面的優(yōu)化過程。
步驟302分組單元根據(jù)機器運行的相互關(guān)系對所要管理的機器進行分組。本實施例中，先將所有的機器劃分成Mre和Mirr兩大類，Mre類包括S個與其它機器存在相互關(guān)系的機器，Mirr類包括T個與其它機器不存在任何相互關(guān)系的機器，其中，S+T＝N。
對于Mirr類中的各個機器，執(zhí)行分支1，具體如圖4中所示。
步驟313對于Mirr類中的各個機器，因為它們相互之間并不存在任何關(guān)系，實際上可以進一步將每個機器作為一個獨立的組。
步驟314確定單元針對每個機器分別根據(jù)其它兩個約束條件作進一步的分析，以確定各機器的候選運行時間表。
以機器mirr，i為例，假定它允許在時段Ti，s至?xí)r段Ti，e之間運行，且必須連續(xù)運行的時間長度為Fi個時段，以數(shù)學(xué)表達式描述為 其中， ti，s為機器mirr，i的開始運行時段； ti，e為機器mirr，i的停止運行時段。
則分析得到的結(jié)果應(yīng)該是機器mirr，i符合上述條件的x個可行的候選運行時間表{ti，s，1，ti，e，1}，{ti，s，2，ti，e，2}，...，{ti，s，x，ti，e，x}。其中，{ti，s，1，ti，e，1}為機器mirr，i的第1個候選運行時間表，在該候選時間表中，ti，s，1為機器mirr，i的開始運行時段，ti，e，1為機器mirr，i的停止運行時段，依此類推。
步驟315計算單元分別針對機器mirr，i的每個候選運行時間表來計算對應(yīng)的電力費用額。例如，對于候選運行時間表{ti，s，1，ti，e，1}，其對應(yīng)的電力費用額Ei，1為 其中， Pirr，i為機器mirr，i的額定功率； C(k)為與時段相關(guān)的電力費率的數(shù)學(xué)表達式； ti，s，1為該候選運行時間表中機器mirr，i的開始運行時段； ti，e，1為該候選運行時間表中機器mirr，i的停止運行時段。
依此類推。
步驟316選擇單元從機器mirr，i的所有候選運行時間表中選擇一個具有最低電力費用額Ei，min的候選運行時間表作為機器mirr，i的優(yōu)選運行時間表。用數(shù)學(xué)表達式來表示，即 假定，選擇結(jié)果為 那么，就將候選運行時間表{ti，s，1，ti，e，1}作為機器mirr，i的優(yōu)選運行時間表{ti，s，ti，e}，即機器mirr，i的開始運行時段ti，s取ti，s，1，停止運行時段ti，e取ti，e，1。
分別針對Mirr類中的其它機器重復(fù)步驟314至步驟316，即可得到它們各自的優(yōu)選運行時間表。這樣，Mirr類中各機器的優(yōu)選運行時間表的集合就是{{t1，s，t1，e}，{t2，s，t2，e}，...，{ti，s，ti，e}，...，{tT，s，tT，e}}。
對于Mre類中的各個機器，執(zhí)行分支2，具體如圖5所示。
步驟323對于Mre類中的那些機器，進一步將它們分組，使得分組后每組中的機器僅與本組中的其它機器存在相互關(guān)系。假設(shè)在本實施例中，可以根據(jù)機器之間存在的相互關(guān)系將Mre類中的S個機器劃分為q個組，每個組用Gi表示，則 Gi＝{mgi，1，mgi，2，...，mgi，j，...，mgi，Si} 其中， Si為Gi組中機器的數(shù)目； q為Mre類中組的數(shù)目； S為Mre類中機器的數(shù)目； mgi，j為Gi組中編號為j的機器。
步驟324確定單元根據(jù)三個約束條件針對Gi組中的所有機器進行分析，確定適合Gi組中所有機器運行的若干候選運行時間表。
假設(shè)在Gi組中，機器mgi，j允許在時段T′i，s至?xí)r段T′i，e之間運行，且必須連續(xù)運行的時間長度為F′i個時段，且mgi，j必須比mgi，1先運行R′i，1個時段，等等，則以數(shù)學(xué)表達式描述為 其中， t′i，s為機器mgi，j的開始運行時段； t′i，e為機器mgi，j的停止運行時段。
根據(jù)上述約束條件分析得到Gi組的y個候選運行時間表 第一候選運行時間表{{t′1，s，1，t′1，e，1}，...，{t′j，s，1，t′j，e，1}，...，{t′Si，s，1，t′Si，e，1}}； 第二候選運行時間表{{t′1，s，2，t′1，e，2}，...，{t′j，s，2，t′j，e，2}，...，{t′Si，s，2，t′Si，e，2}}； 第y候選運行時間表{{t′1，s，y，t′1，e，y}，...，{t′j，s，y，t′j，e，y}，...，{t′Si，s，y，t′Si，e，y}}。
其中，{t′1，s，1，t′1，e，1}為機器mgi，1的運行時間段，t′1，s，1為機器mgi，1的開始運行時間段，t′1，e，1為機器mgi，1的停止運行時間段，依此類推。
步驟325計算單元對Gi組的每個候選運行時間表進行電力費用額的計算。
例如，對于第一候選運行時間表{{t′1，s，1，t′1，e，1}，...，{t′j，s，1，t′j，e，1}，...，{t′Si，s，1，t′Si，e，1}}， 其中機器mgi，1對應(yīng)的電力費用額Egi，1為 其中， Pgi，1為機器mgi，1的額定功率； C(k)為與時段相關(guān)的電力費率的數(shù)學(xué)表達式； t′1，s，1為第一候選運行時間表中機器mgi，1的開始運行時段； t′1，e，1為第一候選運行時間表中機器mgi，1的停止運行時段； 同理，可計算出Gi組的其它機器對應(yīng)的電力費用額。
那么，第一候選運行時間表對應(yīng)的電力費用額為 同理，可計算出Gi組的其它候選運行時間表對應(yīng)的電力費用額。
步驟326選擇單元從Gi組的所有候選運行時間表中選擇一個具有最低電力費用額E′Gi，min的候選運行時間表作為Gi組的優(yōu)選運行時間表。用數(shù)學(xué)表達式來表示，即 E′Gi，min＝min{E′Gi，1，E′Gi，2，...，E′Gi，y} 假設(shè)選擇結(jié)果為E′Gi，min＝E′Gi，1，那么Gi組的優(yōu)選運行時間表就是{{t′1，s，1，t′1，e，1}，{t′2，s，1，t′2，e，1}，...，{t′Si，s，1，t′Si，e，1}}。
對Mre類中的其它各組分別重復(fù)步驟323至步驟326的分析計算，即可分別得到各組的優(yōu)選運行時間表。
需要說明的是，分支1和分支2可以同時執(zhí)行，也可以不同時執(zhí)行。
在得到各組的優(yōu)選運行時間表之后，可以進一步執(zhí)行步驟337合成單元將Mre類和Mirr類中各組的優(yōu)選運行時間表合成在一起，最后得到一個適合于所有N個機器的最佳運行時間表。按照這個最佳運行時間表，所有機器運行將花費的電力費用總額將是最少的。
需要說明的是，應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置約束條件，使各約束條件之間不相互矛盾，否則，將不能得到適合于所有機器的最佳運行時間表。
下面用一個更具體的例子來說明本發(fā)明。本例中，將每天按整點劃分為24個時間段。假設(shè)用戶通過負(fù)荷管理裝置的輸入單元為負(fù)荷管理的優(yōu)化過程輸入了以下信息 1、一個工廠有四臺機器Mi(i＝1，2，3，4)，它們的額定功率Pi(i＝1，2，3，4)如表1所示。
表1 2、每臺機器必須至少連續(xù)運行的時間長度和允許運行的時間段如表2所示。
表2 3、這些機器之間運行的相互關(guān)系如表3所示。
表3 4、各時段的費率標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。
表4 那么，負(fù)荷管理裝置在執(zhí)行優(yōu)化過程時，首先分組單元將這4個機器進行分組。M4與其它機器無相互關(guān)系，因此獨立成為第一組。其它3個存在相互關(guān)系的機器M1、M2、M3成為第二組。
然后，確定單元根據(jù)上述運行約束條件，分別確定各組的候選運行時間表。
對于第一組的機器M4，根據(jù)表2的約束條件，它允許在全天的任何時段運行，因此有24個候選運行時間表，即 候選運行時間表1從0:00起連續(xù)運行20小時； 候選運行時間表2從1:00起連續(xù)運行20小時； 候選運行時間表24從23:00起連續(xù)運行20小時。
對于第二組的機器M1、M2、M3，根據(jù)表2和表3的約束條件，可以分析得出3個可行的候選運行時間表1’至候選運行時間表3’，如表5至表7所示。
表5候選運行時間表1’ 表6候選運行時間表2’ 表7候選運行時間表3’ 確定了各組的候選運行時間表后，計算單元基于表4所示的費率信息、表1所示的各機器的額定功率和表2所示的各機器至少連續(xù)運行的時間長度，計算出各候選運行時間表對應(yīng)的電力費用額。
例如，對于第一組的候選運行時間表2，即機器4從1:00起連續(xù)運行20小時，其對應(yīng)的電力費用額為 E2＝50kw*7h*0.7￥/kwh+50kw*5h*1.7￥/kwh+50kw*5h*1.1￥/kwh+50kw*3h*1.9￥/kwh＝￥1230 同理，可得到第一組的其它23個候選運行時間表對應(yīng)的電力費用額E1，E3，...，E24。
按照上述計算原理，同樣也可以計算得到第二組中各候選運行時間表對應(yīng)的電力費用額，如表8所示。
表8 最后，選擇單元根據(jù)上述計算結(jié)果，選擇出電力費用額最少的候選運行時間表作為各組的優(yōu)選運行時間表。
對于第一組，從其24個候選運行時間表的電力費用額中確定最少的電力費用額，即 Emin＝min{E1，E2，...，E24}＝￥1110 也就是，第一組中候選運行時間表23和24所對應(yīng)的電力費用額最少，它即被選擇單元作為第一組的優(yōu)選運行時間表。
對于第二組，從表8所列的3個候選運行時間表的電力費用額中確定最少的電力費用額，即 Emin’＝min{E1’，E2’，E3’}＝￥3136 也就是，第二組中候選運行時間表2’所對應(yīng)的電力費用額最少，它即被選擇單元作為第二組的優(yōu)選運行時間表。
進一步地，可以通過一個合成單元將各組的優(yōu)選運行時間表合成為一個最佳運行時間表，如表9所示。
表9 表11所示的最佳運行時間表可以最終通過一個友好的用戶界面顯示給用戶。按照這兩個最佳運行時間表，所有機器運行所耗費的電力費用總額將是￥1110+￥3136＝￥4246. 以上實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種負(fù)荷管理方法，包括
步驟1接收與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件；
步驟2根據(jù)所述運行約束條件對管理對象進行分組；
步驟3確定各組的候選運行時間表，使得各管理對象均滿足所述運行約束條件；
步驟4基于電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)，計算出所述候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額；
步驟5從各組的所述候選運行時間表中選擇出所述電力費用額最少的一個作為該組的優(yōu)選運行時間表。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷管理方法，其特征在于，所述方法進一步包括
步驟6將各組的所述優(yōu)選運行時間表合成為一個最佳運行時間表。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷管理方法，其特征在于，所述步驟1為接收用戶輸入的與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷管理方法，其特征在于，所述步驟1為接收用戶輸入的與時段相關(guān)的電力費率信息和與管理對象相關(guān)的運行約束條件，并接收通過采集和處理得到的、與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)。
5、根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的負(fù)荷管理方法，其特征在于，所述步驟1還包括將接收到的所述與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件進行存儲。
6、根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的負(fù)荷管理方法，其特征在于，所述電力參數(shù)為所述管理對象的額定功率。
7、根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的負(fù)荷管理方法，其特征在于，所述運行約束條件包括管理對象允許運行的時間段、管理對象必須運行的時間長度和管理對象運行的相互關(guān)系。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的負(fù)荷管理方法，其特征在于，所述步驟2為根據(jù)所述管理對象運行的相互關(guān)系對管理對象進行分組，使得每組僅包括一個與其它管理對象不存在相互關(guān)系的管理對象、或每組包括的管理對象僅與本組中的其它管理對象存在相互關(guān)系。
9、一種負(fù)荷管理裝置，包括
一個輸入單元，用于接收電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件；
一個分組單元，用于根據(jù)來自所述輸入單元的所述運行約束條件對管理對象進行分組；
一個確定單元，用于確定各組的候選運行時間表，使得各管理對象均滿足來自所述輸入單元的所述運行約束條件；
一個計算單元，用于基于來自所述輸入單元的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)，計算出所述候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額；
一個選擇單元，用于根據(jù)所述計算單元的計算結(jié)果，從各組的所述候選運行時間表中選擇出所述電力費用額最少的一個作為該組的優(yōu)選運行時間表。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)荷管理裝置，其特征在于，所述負(fù)荷管理裝置還包括
一個合成單元，用于將從選擇單元獲得的各組的所述優(yōu)選運行時間表合成為一個最佳運行時間表。
11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的負(fù)荷管理裝置，其特征在于，所述負(fù)荷管理裝置還包括一個監(jiān)測單元，用于采集和處理與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)；
所述輸入單元包括
一個鍵盤模塊，用于接收用戶輸入的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的運行約束條件；
一個接收模塊，用于接收來自所述監(jiān)測單元的、與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)。
12、根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的負(fù)荷管理裝置，其特征在于，所述輸入單元還包括
一個存儲模塊，用于存儲接收到的所述電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種負(fù)荷管理方法，該方法包括以下步驟接收與時段相關(guān)的電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件；根據(jù)所述運行約束條件對管理對象進行分組；確定各組的候選運行時間表，使得各管理對象均滿足所述運行約束條件；基于電力費率信息以及與管理對象相關(guān)的電力參數(shù)和運行約束條件，計算出所述候選運行時間表各自對應(yīng)的電力費用額；從各組的所述候選運行時間表中選擇出所述電力費用額最少的一個作為該組的優(yōu)選運行時間表。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)該方法的負(fù)荷管理裝置。
文檔編號H02J3/00GK101640417SQ20081014413
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者吳劍強, 俞毅剛, 越 卓, 挺 謝, 李劍鐸, 胡飛凰, 湯光強 申請人:西門子公司