含可再生能源的酒店能量管理控制

含可再生能源的酒店能量管理控制

论文全文

含可再生能源的酒店能量管理控制

陈长生 李少纲

(福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108)

摘要为实现建筑节能,将建筑光伏发电和电梯可再生能源进行综合利用,因此本文提出一种含可再生能源的酒店能量管理控制策略。通过检测故障信号、可再生能源和蓄电池的状态信号,来控制系统开关的开断状态,以达到可再生能源优先和不许断电负荷优先,从而提高可靠性和经济性。最后以嘉华酒店为例,进行了负荷匹配,通过仿真验证了所设计能量管理控制策略的有效性。

关键词:可再生能源;能量管理;协调控制

建筑能耗作为能源消耗的重要部分,在我国已经占到能源消耗总量的46%,居耗能首位。由于我国对建筑节能研究较晚,相关技术未能系统化、标准化,加上节能开发建设成本高,造成我国高能耗建筑比例大,在现有城乡建筑中,只有不超过 5%的建筑符合节能标准[1]。为了实现建筑节能,满足能源可持续发展,一方面需要大力发展节能技术,提高使用效率以节约能源;另一方面需要合理制定政策,发展节能市场,提倡可再生能源的利用,因此应将建筑节能与可再生能源进行有效结合[2]。太阳能具有取之不尽、用之不竭、无污染并且能够自由利用等优点,光伏发电系统可以被安装在建筑物的屋顶、外立面等构成建筑光伏发电系统[3]。同时现代酒店中电梯数量十分可观,电梯处于发电状态可产生大量的可再生能源。将建筑光伏发电和电梯可再生能源综合利用,进行互补发电,不仅可以获得可观的电能,还能使电能稳定[4]

可以笼统将酒店中的用电负荷分为照明负荷、动力负荷和工艺负荷,其中照明负荷包括照明灯具和插座用电,动力负荷包括风机、空调、电梯、水泵等,工艺负荷是指为了满足建筑生产、生活需要的用电负荷,如路由器、交换机等[5]。在这些负荷中,有些在紧急情况下是不允许断电的,如避难走道的应急照明和疏散指示标志等应急设备,电动防火卷帘等消防设备以及计算机控制系统,而有些在紧急情况下是可以断电的,如热水器、普通照明、风机和空调等[6]

目前酒店中常采用柴油发电机和蓄电池作为应急电源,存在不少缺点:噪声大、污染环境、过载能力小、抗冲击能力差、体积大及寿命短。建筑光伏发电和电梯可再生能源具有清洁无污染、成本低、使用灵活等优点,故可将其作为酒店的备用应急电源,以进一步提高可靠性[7]。目前对电梯可再生能源的主要利用途径是就地消耗或者供给其他负荷,将其用于备用应急电源尚处于起步阶段[8]。文献[9]指出能量管理目标是为系统提供可靠稳定的电力来源,并尽可能多地使用光伏等可再生能源,减少柴油的使用量,增加柴油发电机组的维护周期。文献[10]提出了由光伏、蓄电池、柴油发电机和负荷组成的光伏与柴油发电机互补微电网模型,并指出能量管理控制是以提供稳定的电能为首要目标,并尽可能多地利用光伏,同时使蓄电池比柴油发电机具有更高的优先使用级。文献[11]介绍了风光柴蓄分布式微电网的管理控制,包括整个微电网的电压稳定控制和发电系统与用电负荷的功率平衡两个方面。本文利用建筑光伏发电和电梯可再生能源联合发电,首先设计了酒店能量管理控制策略,核心就是通过检测市电故障信号,根据可再生能源和蓄电池的状态,通过开关的控制,实现对系统的能量管理,接着以嘉华酒店中的负荷为研究对象,进行负荷统计并进行负荷匹配,最后对控制策略进行了仿真。

在市场经济发展之时,负面现象,尤其是环境污染随之出现。为了营造碧水蓝天的生活环境,实现可续持续化发展,在2014年11月12日,国务院下发了《关于加强环境监管执法的通知》,要求全国各级地方政府重视环境执法工作,杜绝各种环境违法现象,着力提高环境质量水平。在2018年5月18日,国家主席习近平在全国生态环境保护大会上就环境执法工作重要性予以强调,并罗列若干事宜。依据上述内容,可以将环境执法界定为:以党政政策、法律法规为基准的,打击实施一切环境违法犯罪的活动。

1 电路原理图设计

本文综合利用建筑光伏发电和电梯可再生能源,一般情况下可再生能源不能满足酒店所有负荷,故需寻找与可再生能源功率相匹配的酒店负荷。以此为基础设计了酒店能量管理控制策略,其电路原理图如图1所示[12]

据哈里说,它能象征性地鞭挞白人所怀有的精神优越感,这种心理状态是历史所造成的,它已将非洲拖入野蛮的深渊。(2014:434)

由以上计算可得,系统总的可再生能量功率为

2 控制流程图

根据图 1的电路原理图和上文所说的工作原理,设计的能量管理控制策略流程图如图2所示。

其实,我和阿花也是老朋友了,阿花当年从韶关来深圳时,我们就认识了。林强信将雪茄掐在烟灰缸里,说,我们曾有过多次合作,而且很愉快。所以你去她厂里,我赞成。你帮她,就等于我在帮她嘛。哈哈哈……

客房客用电梯最大发电功率为

系统的能量管理控制策略:正常情况下,可以对允许断电负荷进行供电,当可再生能源充足时,由可再生能源向负荷供电,此时,若蓄电池能量不足,则可再生能源对蓄电池进行充电;当可再生能源不足时,若蓄电池能量充足,由蓄电池和可再生能源一起供电,若蓄电池能量不足,则由市电和可再生能源一起向负载供电。故障情况下,禁止断电负荷用电,当可再生能源充足时,由可再生能源向负荷供电,当可再生能源不足时,若蓄电池能量充足,则由蓄电池向负荷供电;若蓄电池能量不足,则由柴油发电机和可再生能源一起进行供电。

3 酒店负荷匹配

嘉华酒店的建筑光伏发电系统采用 2586块TSM-180的光伏电池,取综合系数为0.8,则系统提供的功率为[13]

嘉华酒店共有11部电梯,主要参数见表1,全部选用奥的斯Regen能源再生电梯。

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电梯满载下行或者空载上行时,发电功率最大,数值为[14-15]

消防电梯最大发电功率为

1)交通大数据的共享及挖掘利用. 北京市副中心只有打破数据共享的壁垒,实现交通数据的共享和多源数据的深度融合,才能产生1+1>2的效果.

客房服务电梯最大发电功率为

写字楼电梯最大发电功率为

考虑到电梯并未时时满载,且电梯运行时存在能量损耗,假定能量的转化系数为0.6,故总的发电功率为[16]

以往,血友病作为出血性疾病而为康复治疗所忽视。目前,血友病的治疗采取多学科综合治疗模式,包括血液科、儿科、康复科、影像科、骨科及口腔科等。康复治疗是以血友病患者为中心,在完善评估的基础上,根据患者的实际情况制定个体化的治疗方案,但患者接受康复治疗前必须保证出血已停止[12]。

图1 中,检测控制电路用于故障信号、可再生能源和蓄电池相关电参数的检测,并以此控制所有开关。开关K1为控制开关,用于控制蓄电池的充电。当可再生能源充足且蓄电池未充满时,K1闭合,可再生能源对蓄电池充电,此时应注意避免过充。开关K2为控制开关,用于控制蓄电池的放电。当可再生能源不足且蓄电池能量充足时,K2闭合,由蓄电池和可再生能源一起进行供电。当利用蓄电池供电时,应注意避免过放。开关K3为控制开关,用于控制市电或柴油发电机向负荷供电。当可再生能源与蓄电池能量不能满足负荷时,K3闭合,由市电或者柴油发电机进行供电。开关K4为控制开关,用于选择由柴油发电机供电。当可再生能源与蓄电池能量不能满足负荷且市电故障时,K4闭合,由柴油发电机供电,此时K3闭合。开关 K5为限制开关,用于限制允许断电负荷的用电,当市电故障时,K5断开,禁止用电;当市电无故障时,K5闭合,允许用电,由K2、K3、K4的组合选择由可再生能源、蓄电池或者市电供电。

嘉华酒店采用8台变压器,其中Tj5、Tj6为一组,两台分列运行,由 Tj5供电的五层和一层景观用电均为 64kW,夜景灯为 100kW,由Tj6变压器供电的应急照明功率为180kW,功率总和为408kW,小于系统总的可再生能量功率487.05kW,故可选择可再生能源对四者供电,消防设备和应急照明为不可停电负荷,景观用电和夜景灯为可停电负荷。

4 仿真验证

在酒店中未采用可再生能源,只由市电和柴油发电机进行供电时,市电电流和柴油发电机电流如图6所示。负荷的电压波形如图7所示。

经过仿真,可再生能源电流、蓄电池电流、市电电流和柴油发电机电流仿真结果如图4所示。

由图5可知,在t=0.15~0.35s时,市电故障,禁止景观用电和夜景灯用电,以保证应急照明的用电可靠;在整个期间,应急照明都没有断电。

负载的电压波形如图5所示。

由图4可知,在t=0~0.1s和t=0.4~0.65s时,可再生能源充足,由可再生能源供电;在t=0.1~0.25s和t=0.65~0.8s时,可再生能源不足且蓄电池能量充足,K2=1,由可再生能源和蓄电池一起供电;在t=0.25~0.35s时,可再生能源不足、蓄电池能量不足且市电故障,K3=1,K4=1,由柴油发电机和可再生能源一起供电;在t=0.35~0.4s时,可再生能源不足、蓄电池能量不足且市电无故障,K3=1,由市电和可再生能源一起进行供电。

根据图1的电路原理图和图2的流程图,结合嘉华酒店的负荷匹配,利用Matlab/Simulink进行仿真,仿真时间t=0.8s,蓄电池的额定容量取480A·h,标称电压取480V。将电源进行简化,假定市电、可再生能源和柴油发电机的额定电压均为380V,频率均为 50Hz;故障信号设置为 t=0.15~0.35s时,有故障,取高电平;可再生能源中的光伏发电受外界光照、温度等因素影响,电梯可再生能源受客流量等因素影响,假定在t=0.1~0.4s和t=0.65~0.8s时,可再生能源不足,取低电平;蓄电池可再生能源不足时,即在t=0.1s进行放电,经过 0.15s放电后蓄电池能量不足,当可再生能源充足且蓄电池未充满时,即在t=0.4s进行充电,假定在t=0.55s充电完成。各个控制信号设置如图3所示。

从图4至图7的结果可知,当未采用可再生能源时,虽然也能保持应急照明的不间断供电,但当市电故障时,只由柴油发电机供电,就会造成环境污染和可再生能源的浪费,同时当柴油发电机故障时,只有一路应急电源还会造成断电,而采用可再生能源,既能实现节能减排,又能提高供电可靠性。

所设计的变频器监控系统,是以西门子S7-200 PLC(CPU224以上核心)为监控主机,同时外扩西门子EM277通讯模块;西门子MP277触摸屏设计为人机交互界面,显示S7-200 PLC接收到的变频器参数与状态等相关信息, PLC用于监控多台具备modbus RTU通讯协议或USS通讯协议的低压变频器,具有modbus RTU通讯协议的变频器顺次串联接入PLC的端口0,具有USS通讯协议的变频器顺次串联接入PLC的通讯端口1,以实现PLC监控两种不同通讯协议变频器的功能。监控系统组成结构原理图如图1所示。

经过分析,可知仿真结果与设计的要求一致,说明本文所提出的能量管理控制策略能够保证应急照明的连续供电,协调分配可再生能源、蓄电池、市电和柴油发电机之间的能量,验证了能量管理控制策略的正确性和有效性。

5 结论

本文设计了一种酒店能量管理控制策略,其核心就是依据检测市电故障信号、可再生能源状态信号以及蓄电池状态信号,通过控制电路控制系统中5个开关的关断状态,从而实现系统的能量管理,保证可再生能源优先和不许断电负荷优先,提高系统供电的可靠性和经济性。仿真结果表明,所设计的能量管理控制策略能达到控制目的。

目前,风能也是常见的可再生能源,故应将风能引入酒店的能量管理控制策略中,以此进一步研究风能对该控制策略的影响。

参考文献

[1] 杨敏. 绿色建筑节能技术的发展研究[J]. 建材与装饰, 2017(27): 14-16.

[2] 周余斌. 建筑节能与可再生能源应用研究[D]. 重庆:重庆大学, 2007.

[3] 毛亮. 我国发展太阳能光伏发电的必要性及技术分析[J]. 科技传播, 2011(20): 66, 68.

[4] 胡锐, 周鹏飞, 王鸣, 等. 一种基于微网的电梯节能系统[J]. 科技视界, 2014(29): 66-67.

[5] 王鹏. 建筑光伏发电系统的供配电技术应用分析[D].哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2016.

[6] 苏家盛. 大型住宅小区消防应急负荷计算的探讨[J].建设科技, 2016(16): 135-136.

[7] 张伊美, 刘欣明. 户用屋顶分布式光伏发电成本效益分析[J].电气技术, 2018,19(8): 35-38, 45.

[8] 方耿华, 刘宇航, 韩涛. 深圳平安金融中心电梯再生能源回馈运用[J]. 建筑电气, 2017, 36(9): 36-38.

[9] 贾盼盼. 微电网的能量优化与协调控制研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2014.

[10] 于亮, 林诚, 陈宇辰. 海岛微电网光柴互补能量管理控制策略[J]. 机电设备, 2017, 34(6): 22-26.

[11] 陈楚南. 新能源分布式独立微电网的调度管理的研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2011.

[12] 代春燕. 基于可再生能源应急电源系统研究[D]. 宜昌: 三峡大学, 2016.

[13] 冯志. 光伏并网电站系统效率及改善措施浅析[J].城市建设理论研究(电子版), 2013(20): 175.

[14] 陶鹏. 节能电梯再生能量馈网系统研究[D]. 武汉:武汉理工大学, 2010.

[15] 周继超. 基于超级电容的电梯节能技术的研究[D].秦皇岛: 燕山大学, 2016.

[16] 姚泽华. 基于超级电容的电梯节能控制技术与能效评价方法研究[D]. 天津: 天津大学, 2012.

Hotel energy management control with renewable energy

Chen Changsheng Li Shaogang
(School of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108)

Abstract The paper uses the photovoltaic power and elevator regenerated energy as the power, in order to realize energy conservation.A hotel energy management control strategy is designed,which improves reliability and economy. The switch is controlled by detecting the fault signal, renewable energy and battery status signals, with the renewable energy and the no power off load preference. The load matching is performed based on JiaHua Hotel project case. The effectiveness of the strategy is verified by simulation.

Keywords:renewable energy; energy management; coordinated control

收稿日期:2018-09-19

作者简介

陈长生(1987-),男,福建省龙岩市人,硕士研究生,主要从事可再生能源应用的研究工作。

1口油井的套管气适不适合憋压,先关闭套管出口,如果原油增产了,继续憋压;如果产液量有降低的趋势,采取定压放气的方法,逐步再减压,最终,会出现合理的套压值。

文章来源

第一作者:陈长生

作者:陈长生,李少纲

作者单位:福州大学电气工程与自动化学院

栏目:工业技术,建筑科学,建筑基础科学,建筑物理学

第一关键词:可再生能源

关键词:可再生能源,能量管理,协调控制

摘要:为实现建筑节能,将建筑光伏发电和电梯可再生能源进行综合利用,因此本文提出一种含可再生能源的酒店能量管理控制策略。通过检测故障信号、可再生能源和蓄电池的状态信号,来控制系统开关的开断状态,以达到可再生能源优先和不许断电负荷优先,从而提高可靠性和经济性。最后以嘉华酒店为例,进行了负荷匹配,通过仿真验证了所设计能量管理控制策略的有效性。

基金:

分类号:TU111.195

期刊名称:电气技术

所属刊期:2019年4期

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