一种用于多联式空调机组负荷调控的仿真方法及装置与流程

本发明涉及电力负荷管理，具体地说是一种用于多联式空调机组负荷调控的仿真方法及装置。

背景技术：

1、目前在电力负荷管理领域中，空调负荷管理目前已成为电力负荷管理重要方向。空调设备负荷调控仿真研究的重点在空调负荷曲线的仿真上，研究方向是依据给定的建筑传热参数，在不同的环境温度下，空调设定温度的高低对空调负荷的影响。

2、空调负荷调控的仿真系统或装置普遍基于分体式定频空调稳态工况的预设条件，虚拟室外环境温度和空调设定温度，依据两者温差与空调负荷的映射关系，生成空调负荷数据；通过改变室外环境温度和空调设定温度数据，仿真空调负荷的变化。但不能仿真空调开机、变频运行、停机等瞬态及暂态过程，生成的负荷曲线与实际负荷曲线差异巨大。

3、当前空调负荷调控仿真技术方案的空调工况模型简单，调控效果反馈单一，仿真装置且未能与空调设备、控制网关等设备相结合，与实际空调负荷调控现场脱节，难以满足电网企业开展用户空调负荷调控可行性评估验证、系统或设备功能测试以及负荷管理业务培训的需要。

4、多联式空调机组因为其柔性控制接入方案较为简便、经济，已成为负荷调控的最重要目标。现有的仿真技术方案不支持多联式空调机组对应多个室内机的复杂控制逻辑，无法仿真用户在不同时间在不同室内机控制面板上输入不同运行参数带来的负荷变化。此外，现有的仿真技术方案还缺乏对室内温度的变化的过程分析，不能反馈在多个影响因子下，各个室内机对应的不同室内空间的变化的室内温度数据。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种用于多联式空调机组负荷调控的仿真方法及装置，以实现变频多联式空调机组工作全过程的负荷与室温变化特性仿真。

2、为此，本发明采用如下的一种技术方案：一种用于多联式空调机组负荷调控的仿真方法，其包括：

3、步骤1，计算机设备根据预设的多联式空调机组仿真参数以及仿真空调室内机控制面板反馈的控制参数，根据多联式空调机组负荷与室温变化特性模型确定整个机组的运行状态，计算出负荷数据与室内温度数据；

4、步骤2，计算机设备将步骤1得到的负荷数据转换为电气量参数，驱动功率信号源输出电气量信号给负荷监测仪表；

5、步骤3，利用仿真空调室内机控制面板观察室内温度与室内机运行参数，并对室内机运行参数进行手动调节，仿真空调室内机控制面板将调节后的参数反馈给计算机设备；

6、步骤4，多联式空调机组控制网关通过与仿真空调室内机控制面板通信连接，读取室内温度数据，并调节室内机运行参数。

7、进一步地，通过所述仿真空调室内机控制面板输入室内机运行控制参数，作为所述多联式空调机组负荷与室温变化特性模型的运算因子；

8、通过所述计算机设备的通信接口或软件界面，输入系统配置仿真参数，作为所述多联式空调机组负荷与室温变化特性模型的运算因子。

9、进一步地，室外机功率pout由所有室内机的实际制冷量/制热量需求qt与空调机组能效系数μ计算得出,计算公式为：

10、

11、式中，所有室内机的实际制冷需求qt是处于暂态下的室内机总制冷量/制热量需求qv和处于稳态下的室内机总制冷量/制热量需求qs的和；

12、考虑多联式空调机组具备变频特性，室外机功率pout范围在最低工作频率fmin所对应的功率值pmin到最高工作频率fmax所对应的功率值pmax之间；

13、最小功率和最大功率的计算公式分别是：

14、

15、

16、式中，pstd为室外机额定功率，fstd为室外机额定频率；

17、所述的室外机功率pout依据pmin和pmax进行修正，其计算公式为：

18、

19、更进一步地，修正后的室外机功率pout结合波动系数γ，实际的室外机功率为(1+γ)×pout。

20、进一步地，判断所述室内机处于暂态或稳态的方法如下：

21、当室内机处于关机时，该室内机处于稳态；

22、当室内机处于开机时，若工作模式m是制冷、除湿或制热且室内温度tn在[ts-tv，ts+tv]范围内，则该室内机处于稳态，其他条件下均为暂态；ts是指空调设定温度；tv是指温度波动限值。

23、进一步地，处于暂态下的室内机总制冷量/制热量需求qv的计算过程如下：

24、第1步，计算处于暂态的室内机室内温度tn与空调设定温度ts的温差td；

25、第2步，计算该室内机暂态下的制冷量/制热量需求qz；

26、第3步，对第2步计算所得的暂态下的制冷量/制热量需求qz进行修正，确定非0值的qz不能小于稳态下的制冷量/制热量需求q′w；

27、第4步，最后由修正后的暂态下的各个室内机制冷量/制热量需求q'z计算所有处于暂态下的x个室内机的总制冷量/制热量需求qv，计算公式为：

28、

29、式中，q'zi为修正后暂态下的第i个室内机制冷量/制热量需求。

30、进一步地，处于稳态下的室内机总制冷量/制热量需求qs的计算过程如下：

31、首先计算稳态下的室内机制冷量/制热量需求qw，计算公式如下：

32、

33、式中，tw是指当前室外环境温度；ts是指空调设定温度；s是指室内机的开关机状态标志，开机为1，关机为0；c是指建筑传热系数；a是指建筑传热面积；m是工作模式；

34、再根据室内机热交换器的额定制冷量限制，对qw进行修正，修正后稳态下的室内机制冷量/制热量q'w的计算公式为：

35、

36、最后由修正后的稳态下的各个室内机制冷量/制热量q'w计算处于稳态下的y个室内机的总制冷量/制热量需求qs，计算公式如下：

37、

38、式中，q'wi为修正后稳态下的第i个室内机制冷量/制热量。

39、进一步地，所述的多联式空调机组负荷与室温变化特性模型中，多联式空调机组的室外机数量固定为1，室内机的数量可变，多联式空调机组的总功率pt是室外机功率pout加上所有室内机的功率之和pin，即：

40、pt＝pout+pin，

41、根据室内机额定功率pfan、开关机状态s和风机运行档位系数l计算室内机运行功率pin，具体过程如下：

42、第i个室内机的功率pi的计算公式如下：

43、pi＝pfan×li×si，

44、所有室内机的额定功率相等，均为pfan；si为第i个室内机开关机状态，li为第i个室内机风机运行档位系数；

45、所有室内机的功率之和pin的计算公式如下：

46、

47、进一步地，所述的多联式空调机组负荷与室温变化特性模型中，室内温度的计算过程如下：

48、第1步，室内温度tn的初始值取室外环境温度tw的初始值；

49、tn(t0)＝tw(t0)

50、模型初始化后，室内温度tn与其它参数结合，计算出室内温度上升或下降的幅度tc；进一步计算出下一个时间点的室内温度t'n，计算公式如下：

51、tn′＝tn+tc

52、tc计算过程如下：

53、先确定室内机制冷量/制热量需求qc，室内机运行状态处于暂态时，qc＝q'z，室内机运行状态处于稳态时，qc＝q'w；q'z为修正后暂态下的室内机制冷量/制热量需求；q'w为修正后稳态下的室内机制冷量/制热量需求；

54、再计算tc，公式如下：

55、

56、式中，η是指室内温度变化计算系数，c是指建筑传热系数，a是指建筑传热面积。

57、本发明采用的另一种技术方案为：一种用于多联式空调机组负荷调控的仿真装置，其特征在于，包括计算机设备、多个仿真空调室内机控制面板、至少一个功率信号源、至少一个负荷监测仪表和至少一个多联式空调机组的多联式空调机组控制网关；

58、一个仿真空调室内机控制面板与计算机设备所虚拟出来的一个多联式空调机组及多个室内空间相对应，仿真空调室内机控制面板的人机界面展示虚拟空调机组的室外机运行状态数据、多个室内机的运行状态数据以及多个虚拟的室内空间环境温度数据；通过人机界面对虚拟空调机组中多个室内机的运行参数进行控制；

59、一个仿真空调室内机控制面板与一个多联式空调机组控制网关连接，多联式空调机组控制网关对虚拟空调机组中的多个室内机进行运行控制与信息读取；

60、一个负荷监测仪表关联一个或多个仿真空调室内机控制面板，也即一个负荷监测仪表关联一个或多个虚拟的多联式空调机组；通过计算机设备中软件配置，将不同虚拟多联式空调机组的同时间刻度负荷数据进行叠加，形成总负荷曲线数据，并将总负荷曲线数据转换为电气量参数，持续驱动功率信号源输出电气量信号给一个负荷监测仪表。

61、本发明具有的有益效果如下：本发明实现了变频多联式空调机组工作全过程的负荷与室温变化特性仿真，可生成动态负荷曲线数据，并能通过电气信号与实际的多联式空调机组控制网关和负荷监测仪表进行联动；虚拟多联式空调机组的室内温度数据可跟随空调工况和室外环境温度变化而变化，空调负荷和室内温度数据可根据用户干预行为或者仿真的电力负荷管理系统给出的空调负荷柔性调控措施进行自动调整并反馈给仿真的电力负荷管理系统。