一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法与流程

1.本发明涉及一种负荷虚拟储能领域，尤其涉及一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法。


背景技术：

2.变频空调构成的虚拟储能和传统储能具有显著的差异，虚拟储能的充放电过程若不加以适当限制，会提供极长的充放电时间。即使利用统一的最长调节时间进行约束，由于其二段放电过程的持续时间不同，仍然难以保证不同模式下最终的总放电量相等。并且长时间使室内温度维持在较高或较低值，会显著影响用户的舒适度，可能挫伤用户的积极性。
3.例如，一种在中国专利文献上公开的“面向需求响应的变频空调聚合控制方法”，其公告号cn110542177a，包括建立变频空调的电参数模型；建立变频空调的热参数模型；建立变频空调的虚拟储能模型；提出具有温度保持策略；提出vsoc优先的控制策略；提出线性恢复策略。此方案提出有利于实际应用的变频空调负荷虚拟储能模型，及相应的变频空调控制策略，使其功率降低至保持温度不变时的功率以实现在保证舒适度的情况下尽可能地满足功率缺额。然而此方案对于舒适度的考量并没有具体的相关描述，并且使用线性恢复策略容易导致变频空调调节方式单一，因此该方案是存在一定问题的。


技术实现要素：

4.本发明主要解决现有技术建立虚拟储能的等效容量二段放电持续时间不同，难以保证不同模式下最终总放电量相等，从而导致的能源调节不当且用户舒适度不足的问题；提供一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法，在建立虚拟储能的等效容量时，忽略后期的二次充放电过程，优先保证用户的舒适度；基于实际储能构建描述指标，并提出合理的虚拟储能描述指标。
5.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括建立变频空调在制冷模式下的虚拟储能运行模型；设置用户舒适区间；设置虚拟储能状态描述指标并调节模型参数；其中在建立虚拟储能的等效容量时，忽略后期的二次充放电过程以保障使用者体验；结合实际储能提出合理的虚拟储能描述指标，根据虚拟指标对变频空调的调节参数进行一定约束与计算，从而得到更合理有效的负荷虚拟储能运行调度方法。
6.作为优选，所述的建立变频空调在制冷模式下的虚拟储能运行模型具体包括以下步骤：设空调的设定温度为t
set
，变频空调工作时的稳定功率为p
ac
；设置空调运行时刻t1、t2、t3、t4和t5；在t1时刻，虚拟储能接收充电指令，变频空调开始增加功率，室内温度逐渐降低；t2时刻结束充电，空调功率恢复到初始状态，室内温度逐渐升高；t3时刻室内温度恢复到t
set
，虚拟储能接收放电指令，变频空调降低功率，提供稳定持续的放电功率p
ac
；t4时刻放电过程结束，空调功率恢复到初始状态，室内温度开始下降；t5时刻空调功率恢复初始值，室内温度也恢复至设定温度t
set
，空调再次进入稳定运行状态。
7.作为优选，所述的设置用户舒适区间具体包括以下内容：在虚拟储能的运行过程中，室内温度需要保持在用户预先设置的舒适区间：t
min
≤t
in
(t)≤t
max
,式中，t
in
(t)表示室内的实时温度；t
min
和t
max
分别表示用户可接受的最高和最低温度。
8.作为优选，所述的设置虚拟储能状态描述指标步骤具体包括：设置等效容量，虚拟储能热能的等效容量被定义为房间最大储存热量和最小储存热量之间的差值，因此其电能的等效容量即为热能的等效容量和变频空调能效比之比，如下式所示：其中，为房间内最大可增加热量，为房间内最大可减少热量，eer
ac
为变频空调的能效比；对于一个参数确定的房间，房间内最大可增加热量和最大可减少热量可以根据用户预先设置的最佳设定温度t
set
和舒适温度区间获得：和舒适温度区间获得：式中，t
set
为最佳设定温度；t
max
为舒适温度区间的最高温度，t
min
为舒适温度区间的最低温度。
9.作为优选，所述的设置虚拟储能状态描述指标步骤还包括：设置等效荷电状态：荷电状态表示虚拟储能实时储存的能量，能够反映其实时的充放电能力，虚拟储能的等效荷电状态socv(t)表示为：
10.作为优选，所述的设置虚拟储能状态描述指标步骤还包括：设置最大充放电功率：虚拟储能充放电过程中，其提供的充放电功率受到变频空调运行状态的约束，根据空调的参数，虚拟储能的充放电功率pv(t)需满足：式中，和分别表示空调处于待机状态和满负荷状态运行的最小功率和最大功率；p
ac
(t)表示空调实时运行功率。
11.作为优选，所述的调节模型参数步骤具体包括：在达到最高室内温度t
max
过程中，包含3种调节模式：大功率放电模式、恒定功率放电模式和低功率放电模式，设温度t时变频空调的稳定运行功率为设温度为t+2时变频空调的稳定运行功率为作为优选，所述的调节模型参数步骤还包括：大功率放电模式下，变频空调先大幅降低功率以输出较大的放电功率，室内温度快速上升，在接近上边界t
max
时变频空调提高功率并最终稳定在恒定功率放电模式下，变频空调功率直接降低为从而提供稳定的放电功率；低功率放电模式下，先提供小于的放电功率，若干周期后空调持续降低功率至三种模式均能够在室内温度达到t+2之后，提供的二段放电功率。
12.本发明的有益效果是：
1.本发明的一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法忽略后期的二次充放电过程，在优先保证用户的舒适度的前提下建立虚拟储能的等效容量；2.本发明的一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法利用变频空调构成的虚拟储能的运行特性，设置合理的指标对其进行约束，从而避免虚拟储能因充放电过程不加以适当限制，就会持续充放电的情况发生，从而更加节省能源。
附图说明
13.图1是本发明的一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法示意图；图2是本发明的一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法的虚拟储能充放电示意图；图3是本发明的一种多维度的负荷虚拟储能运行调度方法的虚拟储能调节特性图。
具体实施方式
14.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
15.实施例：本实施例的一种多维度的负荷虚拟储能运行效益评估方法，如图1所示，包括以下内容：以变频空调工作在制冷模式为例，假设空调的设定温度为t
set
，建立其虚拟储能模型。在虚拟储能的运行过程中，为保证用户的舒适度，室内温度需要保持在用户预先设置的舒适区间：t
min
≤t
in
(t)≤t
max
，其中t
in
(t)表示室内的实时温度；t
min
和t
max
分别表示用户可接受的最高和最低温度。
16.如图2所示，变频空调稳定运行时，其功率为稳定在p
ac
，同时室内温度稳定在用户设定温度t
set
。通过对变频空调功率的调控，室内温度可以t
min
和t
max
之间变化，当室内温度分别达到下边界或者上边界时，虚拟储能的电量也分别为100％和0％。
17.在t1时刻，向虚拟储能发出充电指令，变频空调开始增加功率，室内温度开始降低，此阶段的等效充电量如图中阴影部分的面积所示。t2时刻结束充电，空调功率恢复到初始状态，室内温度随之逐渐升高。t3时刻室内温度恢复到设定温度，然后向虚拟储能发出放电指令，变频空调降低功率，提供稳定持续的放电功率。t4时刻放电过程结束，空调功率恢复到初始状态，室内温度开始下降。t5时刻空调功率恢复初始值，室内温度也恢复至设定温度，空调再次进入稳定运行状态。
18.如图3所示，在达到最高室内温度t
max
过程中，三条曲线分别代表3种典型的调节模式。和分别对应了设定温度为t和t+2时变频空调的稳定运行功率。模式1为大功率放电模式，变频空调首先大幅降低功率以输出较大的放电功率，室内温度快速上升，在接近上边界时变频空调提高功率并最终稳定在模式2为恒定功率放电模式，变频空调功率直接降低为从而提供稳定的放电功率；模式3为低功率放电模式，开始先提供较小的放电功率，一段时间后空调继续降低功率至
19.三种模式均能够在室内温度达到t+2之后，亟需提供的二段放电功率。即使利用统一的最长调节时间进行约束，由于二段放电过程的持续时间不同，仍然难以保证不同模式下最终的总放电量相等。此外，长时间使室内温度维持在较高或较低值，会显著影响用户的舒适度，可能挫伤用户的积极性。因此在建立虚拟储能的等效容量时，忽略后期的二次充放电过程，尽量保证用户的舒适度。基于实际储能的描述指标，提出了以下虚拟储能描述指标。
20.1)等效容量虚拟储能是利用房间的储热能力进行能量储存，变频空调是实现电能和热能转换的设备。虚拟储能热能的等效容量被定义为房间最大储存热量和最小储存热量之间的差值，因此其电能的等效容量即为热能的等效容量和变频空调能效比之比，如下式所示：其中，为房间内最大可增加热量，为房间内最大可减少热量，eer
ac
为变频空调的能效比。对于一个参数确定的房间，忽略前文提及的二次放电过程，其房间内最大可增加热量和最大可减少热量可以根据用户预先设置的最佳设定温度t
set
和舒适温度区间获得：得：式中，t
set
为最佳设定温度；t
max
为舒适温度区间的最高温度，t
min
为舒适温度区间的最低温度。
21.2)等效荷电状态荷电状态表示虚拟储能实时储存的能量，能够反映其实时的充放电能力，虚拟储能的等效荷电状态socv(t)可以表示为：
22.3)最大充放电功率虚拟储能充放电过程中，其提供的充放电功率受到变频空调运行状态的约束，根据空调的参数，虚拟储能的充放电功率pv(t)需要满足：式中，和分别表示空调处于待机状态和满负荷状态运行的最小功率和最大功率；p
ac
(t)表示空调实时运行功率。
23.应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。