一种满足电网调峰和用户舒适度的中央空调减载控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力需求侧管理技术领域，尤其涉及一种满足电网调峰和用户舒适度 的中央空调减载控制方法。
【背景技术】
[0002] 国外基于AMI的空调远程负控方式主要是--周期性暂停控制（duty cycling control，DCC)，又称轮停，指对空调制冷机实施周期性开/断，通常将一个控制周期内制冷 机允许运行时间所占比例称为"占空比"(duty cycle，又称作占空因数或负载持续率）。但 传统DCC模型不计入人体热舒适度要求，停机过长可能导致室温超出舒适范围。对此，有文 献提出最大可停机时间的概念，并将可停机时间约束计入空调负控模型。这种计入热舒适 度的方式是较粗糙的，因为室温上升时间与空调房间的蓄热特性、外界气温有关，即便制冷 机停机时所有用户的室温从相同温度点开始上升、且要达到同样的温度上限，不同用户的 可停机时间是不同的，同一用户在不同时段的可停机时间也是不同的。同时，中央空调频繁 启停不仅会有损机组还会造成负荷反弹和波动。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种满足电网调峰和用户舒适度的中央空调减载控制方 法，旨在提出一种适用于中央空调工作特点的、区别于传统轮停控制的新的中央空调负荷 控制手段，降低传统轮停控制方法对中央空调设备损伤的风险，在满足电网调峰需求的同 时，最大可能地保证用户舒适度，提高用户参与度。
[0004] 本发明是这样实现的，一种满足电网调峰和用户舒适度的中央空调减载控制方 法，其特征在于，所述满足电网调峰和用户舒适度的中央空调减载控制方法根据热力平衡 原理，建立空调减载运行时的室温时变模型，模拟出空调在不同运行负载下的房间室温变 化过程。建立基于用户舒适度的优化控制模型，根据上一空调减载控制期结束时的室温的 高低，确定用户舒适度级别和下一减载控制期的受控优先级。根据空调日前5天内用电负 荷平均值确定历史用电负荷基准值，建立空调负荷超短时可信容量预测模型，预测下一减 载控制期的调峰可信容量上限和下限。根据以上三个模型，建立减载容量与目标调峰容量 相差最小的中央空调减载调峰控制模型，得出各控制期的受控用户及对应空调负载这两类 优化结果，实现中央空调减载控制，降低传统轮停控制方法对中央空调设备损伤的风险，在 满足电网调峰需求的同时，最大可能地保证用户舒适度。
[0005] 具体包括以下步骤：
[0006] 步骤一，根据热力平衡原理，建立空调减载运行时的室温时变模型，模拟出空调在 不同运行负载下的房间室温变化过程，并限定非减载期的空调负载输出，防止负荷反弹现 象发生；
[0007] 步骤二，建立基于用户舒适度的优化控制模型，根据上一空调减载控制期结束时 的室温的高低，确定用户舒适度级别和下一减载控制期的受控优先级，室温越低，用户舒适 度越高，受控优先级越高，并限定当室温与舒适度上限的温差小于某一数值时，认为继续控 制该空调会影响用户舒适度，该空调不再具备接受减载控制的条件，强制进入非减载期；
[0008] 步骤三，根据空调日前5天内用电负荷平均值确定历史用电负荷基准值，不包括 周末、参加减载交易日、异常状况日数据，建立空调负荷超短时可信容量预测模型，预测下 一减载控制期的调峰可信容量上限和下限，可信容量上限和下限分别指在用户确定的最高 室温和理论舒适度边界最低温度情况下的空调用电减载量；
[0009] 步骤四，建立减载容量与目标调峰容量相差最小的中央空调减载调峰控制模型， 得出各控制期的受控用户及对应空调负载这两类优化结果，实现中央空调减载控制。
[0010] 进一步，所述步骤一包括：
[0011] 减载期的室温时变模型，根据能量守恒原理，任何时段空调房间热量变化值等于 该时段房间得热量Qa、新风负荷Qnw与建筑内表面蓄热量Qx和空调供冷量之差；
[0012] 减载期，空调供冷量等于自然运行负载巧乘以能效比与控制负载r，第η个控制 周期的停机期中，任意时刻t开始的dt时段内，成立：
[0014] 式中：Ca= 0. 28J/kg ·Γ为空气定压重量比热；Vk为用户k的制冷空间体积，可统 一按商务楼标准层使用面积与地上层数之乘积估计；P a= I. 29kg/m3为空气密度；€@为 用户k制冷机的能效比值；Ttrw 为用户k在第η个减载期负载率rk，n条件下t时 刻的室温；为时段η的历史用电负荷基准值；等式右侧中：(^，和Qkx分别为瞬时得热 量和建筑内墙面蓄热量，由下面公式得到：
[0018] 上式中，β kin为由建筑物面积、围护结构传热系数、第η控制周期外界气温 决定的系数；Sk为内墙面蓄热系数，单位WAm2 ·Γ )，Akin为内墙面积，单位m2;Gw为新风量； Din Jciut分别为室内、外空气含湿量；
[0019] 在已知减载期初始室温Tk，nin ?ntrol (0)的条件下，求解该方程得减载期室温时变模 型为：
[0021] 上式中，为了简化公式，用\n、Bk、Xk，代号表示建筑热工参数、空调参数、蓄热参 数，分别为：
[0025]
(O)分别为用户k在第η个减载期负载率rk, n条件下t时刻 的室温、第η个减载期初始0时刻的室温；α ,和β k n为由建筑物面积、围护结构传热系数、 第η控制周期外界气温决定的系数；Sk为内墙面蓄热系数，单位WAm2 · °C ) ;Akin为内墙面 积，单位m2; 为时段η的历史用电负荷基准值；Gw为新风量；D ^Dciut分别为室内、外空气 含湿量；
[0026] 用户k的控制负载为rk，则某一个减载期结束时的室温为Tkin in ?ntrol，5分钟。
[0027] 进一步，所述步骤一还包括：非减载期的负荷控制
[0028] 减载控制结束后应监控若干个控制期，在满足电网供电容量和目标调峰容量的条 件下，控制空调负载即供冷量Q1Tci1的输出，使室温不直接降至T Mt，确保空调负荷的平稳过 渡。
[0029] 进一步，所述步骤二具体包括：
[0030] 根据第η个减载期结束时的室温\nin ?ntro1，进行由高到低排序，优先控制室温低 的用户空调，当\nin ^ntrol越低对应的减载优先级越高，第η个减载期有三个用户空调接受 减载控制，当室温与舒适温度上限Tmax之差」Τ，小于某一温度值时，认为继续控制会影响 用户舒适度，不再具备接受减载控制的条件，进入非减载期。
[0031] 进一步，所述步骤三具体包括：
[0032] 以日为单位，计算日前5天的用电负荷的平均值，求得历史用电负荷基准值， 不包括周末、参加减载交易日、异常状况日，则，第η个控制期，K个用户智能减载控制下的 可调峰容量总和为：
[0034] 第η个控制期，室温与舒适温度上限Tmax之差在最小值」T min以上的用户均受控， 此时可调峰容量最大；第η - 1个控制期的受控用户数量和实际调峰容量，将影响第η个控 制期的可调峰容量，满足减载调度目标Ln°B，确定调峰容量区间，即可信容量上限和下限，具 体分别指在用户确定的最高室温和理论舒适度边界最低温度情况下的空调用电减载量，预 测值如下：
[0037] 其中，分别表示使用户室温上升到用户确定的最高室温、理论舒适 度边界最低温度的空调负载率。
[0038] 进一步，所述步骤四具体包括：
[0039] 减载容量与目标调峰容量相差最小，Xk是用户k是否受控的标识量，1表示受控、0 反之，目标函数为：
[0041] 减载调峰控制模型的约束条件包括：
[0042] (1) 一个减载期结束时室温的上限约束：
[0044] (2)任一减载期的减载容量接近于目标调峰容量：
[0045] 放、物；
[0046] (3)决策变量取值范围约束：
[0047] 0 ^ rk_n^ 1 ；
[0048] e {〇, 1I，诚、物 &
[0049] 本发明提供的满足电网调峰和用户舒适度的中央空调减载控制方法，是一种适用 于中央空调工作特点的、区别于传统轮停控制的新的中央空调负荷控制手段，降低传统轮 停控制方法对中央空调设备损伤的风险，在满足电网调峰需求的同时，最大可能地保证用 户舒适度，提高用户参与度。
【附图说明】
[0050] 图1是本发明实施例提供的满足电网调峰和用户舒适度的中央空调减载控制方 法流程图；
[0051] 图2是本发明实施例提供的