[发明专利]一种单个电热水器状态估计方法

权利要求书

1.一种单个电热水器状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）通过设置在电热水器水箱表面的温度传感器实时采集电热水器温度，通过家庭用电功率波动得到电热水器工作状态；

（2）将当前时刻采集到的温度减去上一采样时刻采集到的温度，得到初始温度差；若电热水器此时的工作状态为非加热状态，将得到的初始温度差减去电热水器因散热产生的温度差，得到仅由用热水行为决定的温度差；若电热水器处于加热状态，将得到的初始温度差减去电热水器因散热产生的温度差后，再加上电热水器因加热产生的温度差，得到仅由用热水行为决定的温度差；将各采样时刻得到的仅由用热水行为决定的温度差保存在一个数据库中，该数据库是一时间序列，即仅由用热水行为决定的温度差的时间序列；

（3）不同的用热水行为会产生不同的温度下降速率以及不同的持续时间，根据仅由用热水行为决定的温度差的时间序列辨识出用热水的行为；

（4）将步骤（3）辨识出的用热水行为带入基本的用热水行为模式中，修正用热水行为模式，得到新的用热水行为模式；基本的用热水行为模式与家庭人口、用水习惯、环境气候有关，通过调查用户日常行为习惯，将各种用热水行为和次数划分到各个时间段中，时间段长度由用户行为可能发生的时间范围决定，在某一时间段内产生的用热水行为在此时间段内产生的时间是随机的，因此，行为发生概率是相等的，据此产生的就是基本的用热水行为模式；

（5）通过由步骤（4）新生成的用热水行为模式以及此时电热水器温度，估计电热水器还需要加热多长时间或者还需要多少时间进入加热状态，即估计电热水器还能保持开或关状态不变的时间；

（6）重复步骤（1）-（5），实现电热水器状态连续估计，以方便直接负荷控制；

所述步骤（3）中，根据仅由用热水行为决定的温度差的时间序列辨识出用热水的行为的方法为：

在实际使用中，主要的用热水设备有：淋浴头、浴缸、水龙头以及洗衣机；对应的用热水行为有：洗澡、清洁、洗衣服；洗澡包括淋浴和采用浴缸洗澡；清洁包括洗手、洗食物、洗脸；其各自特征分别是：淋浴，持续时间为7-8分钟，全程基本保持持续放水，用水体积40-50L；浴缸，从电热水器放热水时间为4-5分钟，用水体积与浴缸大小相关，为30-40L；洗衣服，与选择的洗衣模式有关，若在洗衣过程中选择使用热水，漂洗和脱水过程不使用热水，用热水时间3-3.5 分钟，洗衣过程用水体积与洗衣机容量有关；水龙头是日常中使用最频繁的，主要洗手、洗餐具、洗食物放水时间较短，20-30秒，但发生频率较高，用水体积为2L；淋浴引起的温度下降3.3-4.1°C，温度下降速率峰值为0.10°C/10s，浴缸引起的温度下降2.5-3.3°C，温度下降速率峰值为0.19°C/10s，洗衣机引起的温度下降2.3-2.5°C，温度下降速率峰值为0.15°C/10s，水龙头引起的温度下降0.16°C，温度下降速率峰值为0.6°C/10s；

因各种用热水行为各有特点且相互间有差别，根据各种用热水行为的温度下降速率即采样时间间隔内温度下降差值构建模糊集，将用热水行为通过模糊辨识的手段辨识出来，也就是说，将仅由用热水行为决定的温度差的时间序列与所述模糊集比较，若仅由用热水行为决定的温度差的时间序列中某点值，在模糊集中某个用热水行为的温度差下降范围内，即位于模糊集中某个用热水行为的相邻两个采样时间间隔的温度下降差值之间；且，在由用热水行为决定的温度差的时间序列中，与所述点值连续的采样点所对应的时间长度处于相应用热水行为持续时间范围内，与所述点值连续的采样点的温度差均处于模糊集中相应用热水行为的温度差下降范围内，则认为此时有相应的用热水行为发生；

所述步骤（4）中，将步骤（3）辨识出的用热水行为带入基本的用热水行为模式中，修正用热水行为模式，得到新的用热水行为模式的方法为：

将某一固定用户的行为按时间段划分，某时间段的某个行为会发生在该时间段的任何时间点上；根据步骤（3）辨识的用热水行为，在某个时间段内某个行为已经发生，则在该时间段剩余时间内该行为发生的概率下降，相应地，若该行为没有发生，则在该时间段剩余时间内该行为发生的概率上升；对已辨识出的用热水行为，带入基本的用热水行为模式中，修正用热水行为模式，得到新的用热水行为模式。