一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，该方法包括以下步骤：步骤一、建立水冷中央空调机组模型；步骤二、进行中央空调变负载率调节控制，步骤二、进行中央空调变负载率调节控制，主要包括负荷分群、温度优先排序、群体筛选、调整负载率四个环节的控制策略，实现考虑用户舒适度的前提下的中央空调变负载率调节控制。与现有技术相比，本发明专利技术的一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，与中央空调负荷模型相互配合，实现了对中央空调群体进行有效的控制，从而达到跟踪群体响应目标的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法
本专利技术涉及中央空调控制领域，特别是涉及一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法。
技术介绍
随着分布式电源大量接入、用户与电网双向互动广泛应用。配电网主动性增强、运行方式日趋复杂。传统的配电网运行理论已不再完全适用，正逐渐向主动配电网理论发展。即根据电力系统实际运行状态，对大量接入的分布式电源进行主动管理，能够自适应调节各类资源的配电网。负荷调控，作为其中负荷调度的关键技术之一，通过优化调度以中央空调为代表的负荷群，实现可调度负荷、可再生能源与大规模集中发电的有效整合。近年来，中央空调得到广泛应用。受季节性空调用电负荷影响，各电网用电负荷逐年增长迅速，导致电网安全运行压力加大。中央空调具有较大的调控潜力，由多台中央空调构成的负荷群具备规模化的调节能力，能够为电网提供多种辅助服务。综合来说：对中央空调负荷群的合理调度有利于缓解电力供应紧缺矛盾，优化用电方式，对实现电力资源的优化配置和可持续发展具有深远意义。
技术实现思路
基于现有技术，本专利技术提出了一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，利用主要包括负荷分群、温度优先排序、群体筛选、调整负载率四个环节的控制策略实现在考虑用户舒适度的前提下的中央空调群体调节的有效控制。本专利技术提出了一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，该方法包括以下步骤：步骤一、建立水冷中央空调机组模型；(a)、分为两个工作模式，建立中央空调系统的室温时变方程：其一、待机模式下，此时对于中央空调机组建模有：建立主机非制冷状态下的室温时变方程，表示如下：建立主机制冷状态下的室温时变方程，表示如下：其二、工作模式下，此时对于中央空调机组建模有：建立主机非制冷状态下的室温时变方程，表示如下：建立主机制冷状态下的室温时变方程，表示如下：：式(1)～(4)中：为中央空调非制冷状态运行时，用户i在第m个周期t、t-Δt时刻的室内温度；为中央空调制冷状态运行时，用户i在第m个周期t、t-Δt时刻的室内温度；为用户i制冷机的额定供冷量；p为低耗系数，一般取[0.1,0.2]。参量Mi,m、Ni、Yi由建筑参数和中央空调参数决定：式(5)中：为新风量(g/s)；C为空气定压重量比热；Vi为用户i的制冷空间体积；ρ为空气密度；Ri为用户i的内墙面蓄热系数(W/m2·℃)；为内墙面积(m2)。ai和bi的展开式如下：式(6)中：Si,j为用户i第j面的传热面积；为外墙第j面的窗户面积；为用户i的制冷区面积；Kc[i,j]为用户i第j面的外墙传热系数(W/m2·℃)；Kc[i,j]为用户i第j面窗户的窗玻璃传热系数(W/m2·℃)；Kz[i,j]为用户i第j面窗户的窗玻璃遮阳系数；为控制周期m第j面窗玻璃的冷负荷系数；Dj第j面窗户的日射得热因数(W/m2)；为设备和照明的冷负荷系数；Ne、Nl为设备和照明的单位面积散热量(W/m2)；qs、ql为人体显热和潜热热量；为人体显热散热冷负荷系数；nk为单位面积人数；Φ为群集系数。(b)、建立中央空调系统的热电耦合模型，温度变化和设备消耗功率具有一一对应的热电耦合关系，如式(7)、(8)所示：P＝R·Pcool(7)其中，Pcool为中央空调的额定制冷功率；R代表中央空调负载率，反映了其负荷水平，由式(8)确定：其中，Tmax、Tmin为室内温度的上、下限，R(t)、R(t+Δt)代表t、t+Δt时刻中央空调的负载率；Lmin代表中央空调非制冷状态运行时的负载率，一般取值为(0,0.5]；Hset代表CAC制冷状态运行时用户设定的负载率，即CAC由非制冷状态进入到制冷状态后的初始负载率，一般取值为(0.5,1]；在考虑中央空调压缩机最小关闭时间的情况下，添加压缩机约束模块；步骤二、进行中央空调变负载率调节控制，具体流程包括：步骤301、中央空调负荷群运行状态；步骤302、中央空调分群Kt、Gt；步骤303、判断响应目标的类型；步骤304、当类型是需要削减系统负荷消耗时，需要对制冷群Kt实施控制，使部分中央空调非制冷运行；步骤306、当类型是需要增加系统负荷消耗时，需要对非制冷群Gt实施控制，使部分中央空调制冷运行；结合式(7)，定义单台中央空调的功率消耗和所处负载率的关系式为：选取用户室内温度为序列化参数，初步构建中央空调负荷群筛选队列。在t时刻，分两种情况考虑：步骤308、在步骤(304)所述的第一种情况下，需要削减系统负荷消耗在负载群Kt内，筛选出所有符合式(10)约束的中央空调，并按照式(11)依次按照温度升序排列；步骤309、依据步骤(308)，形成式(12)所示的可以参与系统负荷削减的中央空调响应群体其中，m3为Kt中符合式(10)约束的中央空调数目，m3≤m1；表示中央空调按温度升序排列之后的下标；步骤310、制冷群温度筛选需满足以下条件，依据下式求解出实际参与负荷削减的中央空调数目：其中，ut为t时刻参与调控的中央空调数目，步骤305；至此，形成基于参数序列化的响应群体队列，得到可参与调控的负荷群记为：步骤308、在步骤(306)所述的第二种情况下，需要提升系统负荷消耗在Gt内，筛选出所有符合式(15)约束的中央空调，并按照式(16)依次以温度降序排列，。步骤309、依据步骤(308)，形成式(17)所示的可以参与系统负荷提升的中央空调响应群体即依据式(15)和(16)求得的可以参与系统负荷提升的中央空调群体意思是只有在这个群体内的中央空调才可能被调控。后面关于负荷群内响应个数的计算是在式(17)的基础上进行。其中，m4为Gt中符合式(15)约束的中央空调数目，m4≤m2；表示中央空调按温度降序排列之后的下标。步骤(307)、非制冷群温度筛选需满足如下条件，依据下式求解出实际参与负荷提升的中央空调数目：其中，vt为t时刻参与调控的中央空调数目、；至此，形成基于参数序列化的响应群体队列，得到可参与调控的负荷群记为：对于最后一台被筛选参与调控的中央空调，对其进行调整量的计算原则如下：需要削减系统负荷消耗时：需要增加系统负荷消耗时：其中，为第je、ig台中央空调的最大档位；q为最后一台被筛选参与调控中央空调档位；根据式(18)、(21)筛选出满足条件的中央空调，并根据需要依次降低或提高内中央空调负载率，最终使得被选中的中央空调改变其运行状态，包括非制冷与制冷的运行状态改变；步骤313、进行中央空调负载率调节，调节遵循如下原则：若降低内各中央空调负载率，有：若增加内各中央空调负载率，有：负载率调节会改变中央空调运行功率。与现有技术相比，本专利技术的一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，与中央空调负荷模型相互配合，实现了对中央空调群体进行有效的控制，从而达到跟踪群体响应目标的目的。附图说明图1为中央空调系统调控框架图；图2为室内温度自然波动曲线图；图3为基于变负载率调节的策略图；图4为考虑压缩机“约束锁定”情况下的中央空调机组工作策略流程图；图5为基于变负载率调节的中央空调调控逻辑图；图6为基于变负载率调节的仿真效果图(不考虑锁定约束)；图7为基于变负载率调节的仿真效果图(考虑锁定约束)；图8为中央空调参与削峰仿真效果图。具体实施方式在每一个最小控制周期内，中央空调系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、建立水冷中央空调机组模型；(a)、分为两个工作模式，建立中央空调系统的室温时变方程：其一、待机模式下，此时对于中央空调机组建模有：建立主机非制冷状态下的室温时变方程，表示如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、建立水冷中央空调机组模型；(a)、分为两个工作模式，建立中央空调系统的室温时变方程：其一、待机模式下，此时对于中央空调机组建模有：建立主机非制冷状态下的室温时变方程，表示如下：建立主机制冷状态下的室温时变方程，表示如下：其二、工作模式下，此时对于中央空调机组建模有：建立主机非制冷状态下的室温时变方程，表示如下：建立主机制冷状态下的室温时变方程，表示如下：：式(1)～(4)中：为中央空调非制冷状态运行时，用户i在第m个周期t、t-Δt时刻的室内温度；为中央空调制冷状态运行时，用户i在第m个周期t、t-Δt时刻的室内温度；为用户i制冷机的额定供冷量；p为低耗系数，一般取[0.1,0.2]。参量Mi,m、Ni、Yi由建筑参数和中央空调参数决定：式(5)中：为新风量(g/s)；C为空气定压重量比热；Vi为用户i的制冷空间体积；ρ为空气密度；Ri为用户i的内墙面蓄热系数(W/m2·℃)；为内墙面积(m2)。ai和bi的展开式如下：式(6)中：Si,j为用户i第j面的传热面积；为外墙第j面的窗户面积；为用户i的制冷区面积；Kc[i,j]为用户i第j面的外墙传热系数(W/m2·℃)；Kc[i,j]为用户i第j面窗户的窗玻璃传热系数(W/m2·℃)；Kz[i,j]为用户i第j面窗户的窗玻璃遮阳系数；为控制周期m第j面窗玻璃的冷负荷系数；Dj第j面窗户的日射得热因数(W/m2)；为设备和照明的冷负荷系数；Ne、Nl为设备和照明的单位面积散热量(W/m2)；qs、ql为人体显热和潜热热量；为人体显热散热冷负荷系数；nk为单位面积人数；Φ为群集系数。(b)、建立中央空调系统的热电耦合模型，温度变化和设备消耗功率具有一一对应的热电耦合关系，如式(7)、(8)所示：P＝R·Pcool(7)其中，Pcool为中央空调的额定制冷功率；R代表中央空调负载率，反映了其负荷水平，由式(8)确定：其中，Tmax、Tmin为室内温度的上、下限，R(t)、R(t+Δt)代表t、t+Δt时刻中央空调的负载率；Lmin代表中央空调非制冷状态运行时的负载率，一般取值为(0,0.5]；Hset代表CAC制冷状态运行时用户设定的负载率，即CAC由非制冷状态进入到制冷状态后的初始负载率，一般取值为(0.5,1]；在考虑中央空调压缩机最小关闭时间的情况下，添加压缩机约束模块；步骤二、进行中央空调变负载率调节控制，具体流程包括：步骤(301)、中央空调负荷群运行状态；步骤(302)、中央空调分群Kt、Gt；步骤(303)、判断响应目标的类型；步骤(304)、当类型是需要削减系统负荷消耗时，需要对制冷群Kt实施控制，使部分中央空调非制冷运行；步骤(306)、当类型是需要增加系统负荷消耗时，需要对非制冷群Gt实施控制，使部分中央空调制冷运行；结合式(7)，定义单台中央空调的功率消耗和所处负载率的关系式为：选取用户室内温度为序列化参数，初步构建中央空调负荷群筛...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，刘开欣，贾宏杰，戚野白，兰宇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12