[发明专利]面向地下停车场灯光负荷的需求侧响应控制方法

权利要求书

1.面向地下停车场灯光负荷的需求侧响应控制方法，其特征在于，包括步骤：

1)在用电高峰或高峰电价时，电网运营商通过智能电能量测装置获得地下停车场灯光负荷用电功率，并向地下停车场发送期望的功率削减指令，该指令输入到地下停车场中央控制器中；

2)根据地下停车场灯光负荷的发光特点，建立其照度与功率之间的函数关系，通过对其照度的调整实现功率的调整，考虑地下停车场照度标准，对照度调整范围进行限定；

3)根据地下停车场的照明设备分布位置、功能要求，以及其功率与照度关系，对照明设备进行分组，并对每组照明设备进行优先级的排序，当进行功率调整时，优先级低的灯光组优先进行功率调整；

4)地下停车场灯光负荷的控制系统建立需求侧响应控制策略的数学模型；该数学模型将目标功率削减量、各灯光组的额定功率、最小功率、最低照度要求以及优先级排序作为自变量，考虑各灯光组的优先级，将整体灯光组相对照度变化差异性最小与考虑优先级的功率降低加权后的和最小作为目标函数；

5)基于上述建立的数学模型，对一个地下停车场的灯光负荷分组进行需求侧响应控制，根据所述步骤1)中央控制器获得目标功率降低量，输入各自变量，得到该地下停车场灯光负荷参与需求响应的目标函数，继而进行期望降低功率值的优化分配计算；计算的结果即为地下停车场灯光负荷的需求侧响应控制策略；

所述步骤4)中的数学模型，在考虑地下停车场各灯光组优先级的基础上，进一步考虑各区域整体相对照度变化的差异性；在进行需求响应时，优先级低的灯光负荷优先削减功率，但考虑到优先级较低的灯光负荷功率降低到最小值，而优先级高的灯光负荷因功率未调整造成的相对照度变化差异过大引起视觉上的不适，因此需在对各灯光负荷划分优先级的基础上，考虑相对照度变化的差异性，合理降低各组照明设备的功率；

步骤4)中，将地下停车场灯光负荷进行分组，分组为g∈{1，2，3，...，G}，G为分组总数，各组的每个照明设备l的额定功率以及优先级保持一致，分别为P_(l，rate)、Pr_l；

各灯光组的优先级Pr_l满足式(1)

0≤Pr_l≤1 (1)

步骤4)中，通过调整各灯光组区域照度，利用各灯光组区域照度与照明设备功率的函数关系，进而对各照明设备进行功率调整；为便于建模，将停车场各区域分成很多矩形方块s∈{1，2，3，...，S}，照明设备l在每个矩形方块s区域产生的照度利用平方反比定律进行计算，如式(2)所示；

其中，I_s，l为照明设备l在每个矩形方块s区域产生的照度，单位为Lux，表示区域空间的平均光照强度；C_l为照明设备l的发光强度，单位为cd，表示照明设备给定方向单位立体角内的光通量；D_s，l为照明设备l与矩形方块区域s的水平距离，假设为照明设备中心与矩形方块中心之间的水平距离，单位为m；H_s，l为照明设备l与矩形方块区域s的垂直距离，单位为m；S表示矩形分块总数；

假设各个灯光组中照明设备为理想的点光源，则照明设备的发光强度C_l与光通量具有线性关系，考虑到发光立体角度以及灯具反射特点与理想情况的差异，引入一个利用系数γ_l反映照明设备l的发光强度C_l与光通量之间的关系，如式(3)所示：

照明设备l的光通量与功率P_l具有线性关系，系数即为发光效率k_l，根据式(2)和式(3)，建立照明设备l的功率与其在每个矩形方块s区域产生的照度之间的照度-功率关系，如式(4)所示；

根据各地下停车场照明设计，每个矩形方块区域的照度由该区域的照明设备以及临近矩形方块区域照明设备决定；通过式(4)计算各照明设备在矩形方块s区域产生的照度，将所有照明设备在矩形方块s区域产生的照度进行相加，得到矩形方块s区域照度I_s，如式(5)所示：

输入照明设备l的光通量与功率的发光效率k_l，利用系数γ_l以及与矩形方块s的垂直距离H_s，l和水平距离D_s，l，得到矩形方块s区域照度I_s只与各照明设备的功率有关，如式(6)：

I_s＝f(P₁，P₂，P₃，...，P_L) (6)

通过调整各组灯光负荷照度，进而调整功率，各矩形方块s区域总照度与各照明设备功率具有函数对应关系，如式(6)所示；在一个需求响应周期内，当中央控制器通过智能量测装置接收来自电网的功率削减量指令ΔP_t，中央控制器通过计算分配给每个照明设备具体的功率削减量指令ΔP_(t，l)，此时矩形方块s区域总照度为I_(s，t)；

步骤4)中，为充分利用地下停车场灯光负荷资源，整体灯光组相对照度变化差异性越小，则地下停车场照度变化给人带来的不适感越小；将最小化相对照度变化差异性引入目标函数，如式(11)所示：

其中，ΔE_s为矩形方块s区域相对照度变化值，ΔI_s为矩形方块s区域绝对照度变化值，同一组的照度变化相同，即ΔE_s＝ΔE_g，ΔE_g为第g组的照度变化值；

步骤4)中，将各照明设备优先级以及最小化相对照度变化差异性引入目标函数，如式(12)所示，

其中，ΔP_(t，l)为第l个照明设备功率削减量，w₁、w₂分别为考虑优先级与相对照度差异性的加权系数；对数学模型进行求解，结果为各个照明设备的功率调节量。