本发明专利技术公开了变频空调负荷参与需求响应的节电潜力评估及负荷分组聚合方法，在变频空调负荷建模的基础上，结合人体舒适度建立变频空调负荷参与需求响应的节电潜力评估模型，为电网调度部门制定变频空调的负荷调度目标提供参考；同时形成相应的空调群组的负荷分组聚合方法，从而科学、有效地使空调群组总负荷可以平稳地保持为调度目标，最终促进需求侧资源的节能减排工作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统及其自动化技术，更准确地说本专利技术涉及在智能电网环境下 计算变频空调负荷节电潜力评估方法。
技术介绍
据统计，日本和欧美等发达国家98%左右的空调均为变频空调。与此同时，变频 空调在我国销售市场中也不断走热，成为空调领域的主流。然而与普通空调不同的是，变频 空调开机后会持续运行且能效比随时改变，现有的负荷潜力评估及其负荷聚合方法不再适 用。目前国内对空调负荷参与需求响应的应用还处于起步阶段，更鲜见关于变频空调参与 需求响应的相关研究。如果今后空调负荷控制方法仍停留在定频空调参与系统运行阶段， 将不能满足实际中系统对空调调用的需要。 同时，在需求响应前期规划及运行实用的阶段，都需要对负荷调控潜力有准确的 预估。特别是对空调负荷而言，调控的基础在于满足人体舒适度。如何以此为前提评估影 响变频空调负荷的相关因素并计算变频空调群组参与需求响应的节电潜力十分重要，也是 变频空调参与需求响应项目首先需要考虑的问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种变频空调负荷参与 需求响应的节电潜力评估方法，其目的在于在变频空调负荷建模的基础上，结合人体舒适 度建立变频空调负荷参与需求响应的节电潜力评估模型，为电网调度部门制定变频空调的 负荷调度目标提供参考；同时形成相应的空调群组的负荷分组方法，科学、有效地使空调群 组总负荷可以平稳地保持为调度目标，最终促进需求侧资源的节能减排工作。 技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为： ，包括如下步骤： (1)建立变频空调及其所属变频房间的负荷模型： (I. 1)建立变频空调的压缩机频率f与制冷/制热功率ΡΑε的函数关系，建立变频 空调的压缩机频率f与制冷量Q Ae的函数关系： 变频空调的压缩机频率f与制冷/制热功率ΡΑε基本呈线性关系（这种线性关系 在不同的运行工况下变化都比较小），使用一次函数进行拟合；变频空调的压缩机频率f与 制冷量Q Ae基本呈二次函数关系，使用二次函数进行拟合；具体为： Pac= η · f+m (I) Qac= a · f 2+b · f+c (2) 式中：PAe表示变频空调的制冷/制热功率（单位：kW)，f表示变频空调的压缩机 频率（单位：Ηζ)，η和m表示一次函数的常系数（η和m根据变频空调类型取值）；Q Ae表示 变频空调的制冷量（单位：kW)，a、b和c表示二次函数的常系数（a、b和c根据变频空调类 型取值）； (I. 2)建立变频房间包含制冷量Qac的热力学函数： 目前变频房间的热力学函数通常采用等效热参数模型（ETP)，但是ETP中的原始 二阶微分方程过于复杂，对ETP进行简化可以得到一阶简化的变频房间的热力学函数，如 式⑶所示： 式中：g表示t时刻的室内温度（单位：°c )，：表示t时刻的室外温度（单 位：°C )，这^表示变频空调在t时刻的制冷量（单位：kW)，R表示变频房间的热阻（单位： Ω )，C表示变频房间的等效热容（单位：F); (2)建立变频空调稳定运行时的设定温度Ts、室外温度Tciut和压缩机频率f的函数 关系，建立变频空调稳定运行时的设定温度T s与制冷/制热功率P Αε的函数关系，建立变频 空调参与负荷控制时设定温度Ts与节电潜力Λ P的函数关系： (2. 1)设短时间内室外温度维持Tciut不变，有： (2. 2)设变频空调稳定运行时的室内温度Tin等于设定温度T s，有： (2. 3)将式⑷和式（5)带入式⑶并进行整理，得到： (2. 4)将式（6)带入式⑵并进行整理，得到： (2. 5)将式（7)带入式⑴并进行整理，得到： 式中：f (Tciut, Ts)表示变频空调稳定运行时的压缩机频率，PAe (Tciut, Ts)表示变频空 调稳定运行时的制冷/制热功率，ΡΑε。表示变频空调参与负荷控制前的制冷/制热功率，Λ P 表示变频空调的节电潜力；由式（8)和式（9)可知，当室外温度TciutE知时，T；r^P AC(TC]Ut，Ts) 呈反比：Ts越大，p AcOiut, Ts)越小，Λ P越大； (3)根据人体舒适度约束，在考虑室温自然变化的基础上，采用负荷轮控的方法计 算不同负荷节电潜力Λ P下的最大控制时长： (3. 1)最小压缩机频率下变频空调运行时长的计算： (3. L 1)设初始时变频空调处于稳定运行状态，室内温度Tin等于设定温度Tsl;当 提高设定温度至T s2后，变频空调的压缩机频率f立即调节为最小值f _工作，此时根据式 (1)得到制冷/制热功率ΡΑε的最小值为P _，根据式⑵得到制冷量Qm的最小值为Q_;根 据式（3)得到室温自然变化的公式为： (3. 1. 2)根据式（10)推导出室内温度Tin由T sl升高到T s2所需要的持续时间为： 根据式（11)可以得到用户在维持人体舒适度情况下，室内温度Tin由T sl升高到 Ts2所需要的持续时间T last (-般来说变频空调在压缩机频率f_情况下能够持续运行的时 间长度在15~25min范围内）；结合式（8)和式（11)可以计算不考虑动态过程的情况下 空调负荷控制前后的负荷变化如图1所示。 (3. 2)变频空调群组分组轮控的最大控制时长评估： (3. 2. 1)设变频空调群组总共有N台变频空调，分为η组，第i组总共有台变 频空调；根据式⑶计算第i组的第j台变频空调控制前的制冷/制热功率为Pu，根据式 (8)计算第i组的第j台变频空调控制后的制冷/制热功率为P 2i ^，根据式（1)和f_计算 第i组的第j台变频空调的最小制冷/制热功率为Ρ?;计算第i组变频空调控制前的平均 制冷/制热功率为P lii，第i组变频空调控制后的平均制冷/制热功率为P2il，第i组变频空 调的平均最小制冷/制热功率为P i; (3. 2. 2)计算每台变频空调的Tlast，计算一个轮控时长为；轮控的方 法为：第1组在第0时刻负荷降为P1，在第时刻为稳定运行负荷Pli2;第2组在第0时刻 为稳定运行负荷Ρ1ι2,在第5L时刻负荷降为P2，在第时刻为稳定运行负荷P2i2;第3组 在第〇时刻为稳定运行负荷Ρ 1ι3,在第时刻负荷降为p3，在第3?；4,时刻为稳定运行负荷 P2i 3;依次类推，第i组在第0时刻为稳定运行负荷P I i，在第(/ -1) 时刻负荷降为P1，在第 泛Iif时刻为稳定运行负荷i (3. 2. 3)规定控制后变频空调群组的总制冷/制热功率为Ps，则轮控方法满足下 式： 在确定了总制冷/制热功率为匕后，改变式（13)中的n，即可改变变频空调群组 分组轮控的最大控制时长为 优选的，在节点潜力评估过程中，当N足够大并超过设定阈值时，近似认为各组的 平均制冷/制热功率相同，即有： 将式（13)带入式（12)并简化，得到： 在确定了总制冷/制热功率为匕后，改变式（14)中的n，即可改变变频空调群组 分组轮控的最大控制时长为? 优选的，在节点潜力评估过程中，当P足够小并低于设定阈值时，近似认为p = 0， 将p = 0带入式（14)，得至Ij : 在确定了总制冷/制热功率为匕后，改变式（15)中的n，即可改变变频空调群组 分组轮控的最大控制时长为《1^。 有益效果：本专利技术提供的本文档来自技高网...
【技术保护点】
变频空调负荷参与需求响应的节电潜力评估方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)建立变频空调及其所属变频房间的负荷模型：(1.1)建立变频空调的压缩机频率f与制冷/制热功率PAC的函数关系，建立变频空调的压缩机频率f与制冷量QAC的函数关系：PAC＝n·f+m (1) QAC＝a·f2+b·f+c (2)式中：PAC表示变频空调的制冷/制热功率，f表示变频空调的压缩机频率，n和m表示一次函数的常系数；QAC表示变频空调的制冷量，a、b和c表示二次函数的常系数；(1.2)建立变频房间包含制冷量QAC的热力学函数：式中：表示t时刻的室内温度，表示t时刻的室外温度，表示变频空调在t时刻的制冷量，R表示变频房间的热阻，C表示变频房间的等效热容；(2)建立变频空调稳定运行时的设定温度Ts、室外温度Tout和压缩机频率f的函数关系，建立变频空调稳定运行时的设定温度Ts与制冷/制热功率PAC的函数关系，建立变频空调参与负荷控制时设定温度Ts与节电潜力△P的函数关系：(2.1)设短时间内室外温度维持Tout不变，有：(2.2)设变频空调稳定运行时的室内温度Tin等于设定温度Ts，有：(2.3)将式(4)和式(5)带入式(3)并进行整理，得到：(2.4)将式(6)带入式(2)并进行整理，得到：(2.5)将式(7)带入式(1)并进行整理，得到：△P＝PAC0‑PAC(Tout,Ts) (9)式中：f(Tout,Ts)表示变频空调稳定运行时的压缩机频率，PAC(Tout,Ts)表示变频空调稳定运行时的制冷/制热功率，PAC0表示变频空调参与负荷控制前的制冷/制热功率，△P表示变频空调的节电潜力。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高赐威，丁小叶，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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