一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电网负荷调控技术领域，特别是一种基于用电舒适度的空调负荷优先 级中断方法。
【背景技术】
[0002] 空调负荷的急剧增长是夏季电网负荷曲线恶化和电力紧缺的重要原因，给电网安 全生产和经济运行带来极大挑战。空调负荷调控因其调控成本低、调控效果显著、能效提升 空间大等特点，将逐步发展成为电网调峰的重要手段。调动空调负荷参与电网削峰，实现峰 时段负荷需求降低，可W有效缓解电力供需的矛盾，提高系统可靠性，减缓电网设施的投资 压力，提高能源利用率，减少一次能源的消耗。
[0003] 目前与空调负荷参与需求响应的相关研究大多从空调负荷参与负荷优化的方法 入手，进行关闭空调主机，调整设置溫度，调节出水溫度等等，没有从具体的优化效果和优 化后对用户的影响进行分析。因此，研究一种兼顾削峰要求和用户舒适度的空调负荷参与 电网削峰的具体实施方案具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题为:优化空调负荷调控的效果，并在空调负荷调控满足 电网削峰要求的同时，兼顾空调用户的用电舒适度。
[000引本发明采取的技术方案具体为：一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方 法，包括W下步骤：
[0006] (1)确定空调响应时段和控制时段长度，确定响应时段内的空调负荷削峰总量，收 集控制时段内的各空调开断状态W及室内溫度数据：
[0007] 1 . 1确定空调响应开始时间t。。和响应结束时间tnff ;
[000引1.2确定控制时段长度At分钟，则在响应时段内共有， 个时段；
[0009] 1.3确定参与响应的空调数量I，定义i为空调编号；
[0010] 1.4收集各空调响应开始时刻开断状态W及室内溫度数据:定义第i台空调在响应 开始时的空调开断状态为Si,日，室内溫度为Tl,日，第n时段的室外溫度为2："';
[0011] 1.5确定响应时段内第n时段的空调负荷理想削峰量Paim,n ;
[0012] (2)确定各空调溫度设定值W及浮动范围：
[0013] 2.1确定各空调溫度设定值Ti, set;
[0014] 2.2确定各空调溫度浮动范围A Ti,set;
[0015] (3)建立空调负荷的用电舒适度指标W及对应的空调负荷控制模型：
[0016] 3.1建立空调负荷的用电舒适度指标Ki,n: (1)
[0018] 其中：Ki,n是第i台空调在第n时段的舒适度指标;Ti,n是第i台空调在第n时段的室 内溫度;Tl,set是第i台空调的空调溫度设定值；A Tl,set是第i台空调的空调溫度浮动范围， 即室内溫度允许范围为Ti,set~Ti,set+A Ti,set;
[0019] 3.2建立对应空调负荷控制模型：
[0020] 假定空调工作于制冷模式，空调运行状态与室溫设定有关：当室溫高于最高值时， 使得空调通电；低于最低值时，使得空调断电；处于设定范围内时，空调保持原来状态，则控 制模型如下： -Q T…含T細
[0021 ]《,。=1 T。,之 T"e,+hT,.战, (2) S。,-、T"a <T, n
[0022] 其中：Si,n是第i台空调在第n时段内的空调开断状态，Si,n-i是第i台空调在第n-1时 段内的空调开断状态；
[0023] 室内溫度变化随空调状态变化的关系为：
[0024] 私"=1；乃-巧辟：,"+1 /心-石> (3)
[00巧]其中：Ti.n+i是第i台空调在第n+1时段的室内溫度；7满是第i台空调在第n+1时段的 室外溫度；货为t时刻空调的功率;Si,n+功空调的开断状态，开启时为1关断为0;Pi为第i台 空调开启时额定制冷消耗功率，PiSi,n+l是第i台空调在第n+1时段的实际功率;Tl为空调能效 比;A为导热系数，单位为1/化W ? °C-1); e为散热函数，=e-，A t为控制时间间隔，Tc为 时间常数，；
[0026] (4)根据实际数据计算空调的用电舒适度指标W及对应的空调负荷状态：
[0027] 根据各空调响应开始时刻实际开断状态Si,iW及室内溫度Tl,1，计算第i台空调在N 个时段内的用电舒适度指标Ki,i，. . .，Ki,N，空调开断状态Si,i，. . .，Si,N，室内溫度Ti,i，...， Ti,N；
[0028] 由此可W得到第n个时段的初始中断方案：即第n个时段内，I台空调在负荷控制下 的开断状态为：
[0029] 驾=佑(4)
[0030] (5)将各个舒适度指标按大小排序，结合空调负荷削峰总量确定最终空调的中断 方案：
[0031] 5.1计算第n个时段初始中断方案《对应的削峰量皆，判断是否满足巧S=C,,,,.,,，若不 满足则执行步骤5.2，若满足则执行步骤5.5;
[00创 5.2筛选第n时段中，Si,n=l的空调，即该时段内处于开启状态的空调负荷，其对应 用电舒适度指标为，并将运些空调负荷的用电舒适度指标从大到小排序，舒适度 指标值越大，表明用户满意度越高，相应该空调的用电优先级越低，而其参与需求响应的中 断优先级则越局；
[0033] 假设有X台空调在第n个时段处于开启状态，由大到小排序后依次为：
[0034] Kl,n(l)，K2,n(l)，...，Kx,n(l)，...，Kx,n(l);
[003引5.3因为n时段内处于开启的空调负荷中Ki,nW对应的空调用电满意度最高，中断 优先级也最高，故将Kl,nW对应的空调负荷开断状态Si,n置为0,即由开启变为关断，将Si,n代 入式(4)得到第n个时段新的中断方案Sn;
[0036] 5.4计算新的方案对应的削峰量Pn,判断其是否满足Pn非aim,n，若不满足则重复步 骤5.2至5.3，若满足则执行步骤5.5;
[0037] 5.5输出第n时段中断方案；
[0038] 5.6重复1~N个时段的中断方案计算，可W得到总响应时段内的总中断方案：
(5)
[0040] 即得到I台空调N个时段中各时段内的总响应方案。
[0041] 本发明基于空调负荷的用电舒适度指标建立空调负荷的控制模型从而得到满足 用户用电舒适度的初始中断方案，然后根据时段内的削峰目标，W及空调负荷的中断优先 级进行中断方案修正，得到最终兼顾削峰要求和用户舒适度的空调负荷中断方法。
[0042] 进一步的，本发明公式(3)中，空调能效比Tl取值为2.8;导热系数A取值为0.68;散 热函数e取值为0.70,控制时间间隔取值为15min;上述取值能够使得本发明方法获得更好 的调控效果。
[0043] 有益效果:本发明基于用电舒适度指标计算的空调负荷优先级中断方法具备可行 性和有效性，能应用于公共楼宇空调负荷集中调控的负荷优化模式，为空调负荷参与削峰 提供具体的参考方案，实现在达到电网削峰要求的同时最大限度保证用电舒适度的优化效 果。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明提供的一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法流程图；
[004引图2为一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法最终中断方案的求解流程 图；
[0046] 图3为基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法的优化效果图。
【具体实施方式】
[0047] W下通过一个实例来说明下本发明【具体实施方式】：
[0048] (1)确定空调响应时段和控制时段长度，确定响应时段内的空调负荷削峰总量，收 集控制时段的各空调开断状态W及室内溫度数据
[0049] 1.1确定空调响应开始时间ton= 11:00和响应结束时间toff =12:30;
[0050] 1.2确定控制时段长度A t = 15min分钟，则在响应时段内共有
个时段；
[0051 ] 1.3确定参与响应的空调数量I = 5，则i为空调编号，i e I;
[0052] 1.4收集各空调响应开始时刻开断状态W及室内外溫度数据：
[0053] 第i台空调在响应前的初始空调开断状态为[Si,o]T=[l 1 1 1 1]T，室内溫度为
[Ti'0]T=[28.2 27.5 25.6 25.2 28.6]t，
[0054] 不同时段内的室外溫度为辟勺=口4.2 33 9 B料％.:8 34,8汹刮；
[005引1.5确定响应时段内第n时段的空调负荷理想削峰量[Paim,n] = [5 6 8 6 6 5]。
[0056] (2)确定各空调溫度设定值W及浮动范围
[0057] 2.1 确定各空调溫度设定值[Ti,set]T=[26 26 26 25 26]t;
[005引2.2确定各空调溫度浮动范围A Ti,set = 1.5。
[0059] (3)建立空调负荷的用电舒适度指标W及对应的空调负荷控制模型
[0060] 3.1建立空调负荷的用电舒适度指标Ki,n:
(1)：
[0062] 其中：Ki,n是第i台空调在第n时段的舒适度指标;Tl,n是第i台空调在第n时段的室 内溫度;Ti , set是第i台空调的空调溫度设定值；A Ti , set是第i台空调的空调溫度浮动范围， 即室内溫度允许范围为Ti,set~Ti,set+A Ti,set;
[0063] 3.2建立对应空调负荷控制模型
[0064] 假定空调工作于制冷模式，空调运行状态与室溫设定有关。当室溫高于最高值时， 空调通电；低于最低值时，空调断电;处于设定范围内时，空调保持原来状态。其控制模型如 下：
C2)
[0066] 其中：Si,n是第i台空调在第n时段内的空调开断状态，Si,n-i是第i台空调在第n-1时 段内的空调开断状态。
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