变频空调负荷的聚合控制削峰方法技术

本发明专利技术公开了变频空调负荷的聚合控制削峰方法，属于电力调度的技术领域。该方法将预测的日负荷曲线划分为长度相等的时间片，取时间片始端负荷为该片时间负荷，循环检测峰值时间片，每次循环中以峰荷时间片始端为中点，采用单台空调温度控制的方法对削减潜力最大或经济性最优的空调进行控制，削减峰值时刻左右各1/2的时间片上的负荷。采用该方法进行变频空调的聚合控制方法简单，在满足用户舒适度要求的情况下，削峰效果显著。

Polymerization control peak cutting method for frequency conversion air conditioner load

The invention discloses a polymerization control peak clipping method for a variable frequency air conditioner load, belonging to the technical field of power dispatching. The daily load curve forecasting method will divide the time slice of equal length, the time slice end load for the load time, peak detection cycle time slice, each cycle with peak time slice beginning as the midpoint and methods used to control the air temperature to control the single largest economy or reduction potential the optimal air conditioning, cut the peak around the time of 1/2 on chip load. This method is simple for polymerization control of variable frequency air conditioner. Under the condition of satisfying the user's comfort requirements, the peak shaving effect is remarkable.

【技术实现步骤摘要】
变频空调负荷的聚合控制削峰方法
本专利技术公开了变频空调负荷的聚合控制削峰方法，属于电力调度的

技术介绍
随着经济快速发展，电力需求迅速增长，相比之下电力设施建设明显滞后，而社会生产、生活对供电质量要求更高。其中，空调负荷占夏季负荷高峰比重较大，据统计华东地区空调负荷占夏季负荷高峰的比值超过30％，在北上广深等超大城市甚至接近50％。不断增长的空调负荷造成夏季负荷高峰不断攀升，造成供电压力，不利于电力系统安全稳定运行，空调使用时段的集中性加剧电网负荷的峰谷差，降低发、输电设备利用率并造成资源浪费。同时，考虑到人体对温度变化不敏感且对舒适区间接受范围大，空调及空调房间可视为一种储能装置，空调负荷作为需求侧响应资源具有调度灵活、数量可观、潜力巨大的优点，通过合理的需求响应管理措施进行负荷控制能够有效降低高峰时段电力需求。变频空调以其节能、省电、舒适的优点获得广大用户青睐，随着国家节能减排政策指导，变频空调市场占有率不断提高，对变频空调负荷的需求响应研究十分必要。另一方面，单台空调作为小负荷无法直接受到电网调控，对变频空调负荷的聚合控制策略有着重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是针对上述
技术介绍
的不足，提供了变频空调负荷的聚合控制削峰方法，实现了小型变频空调负荷的聚合控制，达到了有效削峰的目的，解决了单台空调因负荷小无法直接受到电网调控而难以响应用户需求的技术问题。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：一种以达到最大削减潜力为目标的变频空调负荷聚合控制削峰方法，将预测日负荷曲线进行等时长划分，以时间片始端负荷作为该片时间的负荷量，在总控制次数范围内，循环检测峰值时间片，以峰值时间片始端为中点，选择待控制空调中削减潜力最大的空调，在中点前后各Δt/2时间内进行单台空调温度控制，削减该段时间负荷，循环直到用完所有控制次数。一种以达到最优经济性为目标的变频空调负荷聚合控制削峰方法，将预测日负荷曲线进行等时长划分，以时间片始端负荷作为该片时间的负荷量，在总控制次数范围内，循环检测峰值时间片，以峰值时间片始端为中点，选择待控制空调中经济性最优的空调，在中点前后各Δt/2时间内进行单台空调温度控制，削减该段时间负荷，直到达到削减值目标。以达到最大削减潜力为目标的聚合控制方法，具体包括以下步骤：第一步，根据空调房间热力学模型和空调常规变频策略进行变频空调建模，空调功率、运行频率、制冷量与室内温度之间的数学联系如下：其中，是t时刻空调的制冷量，f(t)是t时刻空调的运行频率，是t时刻空调的耗电功率，a、b、c、m、n是通过实验数据拟合得到的系数，LF和RF分别是空调运行频率的最大、最小值，K是空调的变频控制系数，t-1时刻的温差ΔTt-1是t-1时刻室内温度与空调设定温度的差值，N、n分别为t-1时刻室内温度与空调设定温度差最大、最小差值，Tint、Toutt分别为t时刻的室内温度和室外温度，Tint+1、Toutt+1分别为t+1时刻的室内温度和室外温度，R为空调的等效电阻，C为空调房间的等效电容，Δt为时间片长度；第二步，初始化循环计数器ti和状态变量矩阵及空调控制次数计数器，将循环计数器置一，循环计数器最大值为单台空调允许控制次数与空调数的乘积，状态变量矩阵包含记录第j台空调在t时刻操作状态的二进制空调状态变量Sj,t，将各二进制空调状态变量置零，其中，空调状态变量为0代表空调按原设定温度运行，空调状态变量为1代表空调受到控制，将空调控制次数计数器中表示第j台空调已接受控制次数tc(j)的变量置零；第三步，检测并记录峰值时刻tp(ti)；第四步，根据状态变量矩阵和空调控制次数计数器判断各空调状态，排除在该时间片内已经受到控制、可控制时长不足2Δt或已经达到单台空调允许控制次数的空调，剩余的空调即为可调空调，根据空调房间热力学模型得到如式(6)所示的可控时长tlast，可控控制时长即能够保持空调最低频率运行的时长，式(6)中，Ts1为空调的原设定温度，Ts2为空调受控后的设定温度，Tout为室外温度在短时间内的恒定值，Qmin为空调制冷量的最低保持值，用户舒适温度区间的上限Tmax是在实际控制中空调受控后的设定温度，代入式(6)得到如式(7)所示的可控时长tlast：实际控制时长大于2Δt的空调可以考虑作为控制对象；第五步，根据达到最大削减潜力的控制目标，选择削减潜力最大的可控空调进行控制：控制前的可控空调处于稳定状态，基于单台变频空调负荷模型可得可控空调受控前的制冷量如式(8)所示：式(8)中，Tout为室外温度恒定值，Ts1为可控空调的原设定温度，将可控空调受控前的制冷量代入到变频空调试验得到的制冷量与频率关系式中得到可控空调稳定运行的频率fset为，根据空调稳定运行的频率以及变频空调实验拟合的耗电功率与运行频率之间的关系式得到如式(10)所示可控空调稳定运行的耗电功率PAC，也即受到调控之前的单台空调负荷，将空调运行频率最小值RF代入变频空调实验拟合的耗电功率与运行频率之间的关系式得到如式(11)所示的可控空调制冷运行的最低功率PAC0，也即受到调控之后的单台空调负荷，PAC0＝m·RF+n(11)，控制前后的单台空调负荷差是即为可控空调的可削减功率ΔP，也即空调的削减潜力，ΔP如式(12)所示，ΔP＝PAC-PAC0(12)，最后，采用公式(8)至公式(12)计算所有可控空调的削减潜力ΔPj，其中值最大的是削减潜力最大的空调jc，即为选择的控制对象；第六步，采用基于单台空调的温度控制方法对第五步选择的削减潜力最大的空调进行控制：首先，调查记录各空调用户能够接受的舒适区间[Tmin,Tmax]，Tmax、Tmin分别为空调用户能够接受的最高、最低舒适温度，然后，根据空调常规变频方法中频率与温差之间的关系，要求控制对象设定温度的所属区间[Tsmin,Tsmax]满足下式条件：[Tsmin-n,Tsmax+N]∈[Tmin,Tmax]，即满足，Tmin+n≤Tsmin<Tsmax≤Tmax-N(13)，Tmax、Tmin分别为空调用户能够接受的最高、最低舒适温度，Tsmax、Tsmin分别为控制对象设定温度的最大、最小值，最后，以空调最低频率RF(即，最低功率)短暂运行可削减功率最大的空调，逐步升高控制对象的设定温度，在控制对象设定温度达到最高舒适温度Tmax时结束对控制对象的控制；第七步，更新日负荷曲线，在峰值时刻tp(ti)左右各Δt/2时段内削减ΔPjc，更新状态变量矩阵、循环次数计数器、空调控制次数计数器，第八步，达到削减目标值或用完所有控制次数时完成变频空调负荷聚合控制并退出循环，否则，循环次数计数器的值加一并返回第三步。以达到最优经济性为目标的变频空调负荷聚合控制削峰方法，具体方法为：第一步至第四步和以达到最大削减潜力为目标的聚合控制方法相同；第五步，根据达到经济最优的控制目标，选择经济性最优的空调进行控制，选择经济性最优的空调的方法具体包括以下步骤：首先，收集每台空调用户的温度舒适度区间和单次控制激励费用，接着，采用公式(8)至公式(12)计算所有可用空调的削减潜力ΔPj，即可得到单次控制削减潜力，最后，根据式(11)计算削减单位负荷所需激励费用，对所有空调进行求本文档来自技高网...

【技术保护点】
变频空调负荷的聚合控制削峰方法，其特征在于，对预测日负荷曲线进行等时长划分得到若干时间片，检测峰值时刻并筛选可控空调，计算各可控空调的可削减功率，根据控制目标选取能够最大化实现控制目标的可控空调作为控制对象，在峰值时刻左右各1/2的时间片上削减控制对象的可削减功率，周而复始地，检测峰值时刻并筛选可控空调，选取控制对象，在峰值时刻左右各1/2的时间片上削减控制对象的可削减功率直至完成控制目标。

【技术特征摘要】
1.变频空调负荷的聚合控制削峰方法，其特征在于，对预测日负荷曲线进行等时长划分得到若干时间片，检测峰值时刻并筛选可控空调，计算各可控空调的可削减功率，根据控制目标选取能够最大化实现控制目标的可控空调作为控制对象，在峰值时刻左右各1/2的时间片上削减控制对象的可削减功率，周而复始地，检测峰值时刻并筛选可控空调，选取控制对象，在峰值时刻左右各1/2的时间片上削减控制对象的可削减功率直至完成控制目标。2.根据权利要求1所述变频空调负荷的聚合控制削峰方法，其特征在于，以达到最大削减潜力为控制目标时选取可削减功率最大的可控空调为控制对象。3.根据权利要求1所述变频空调负荷的聚合控制削峰方法，其特征在于，以达到最优经济性为控制目标时选取单位负荷削减所需激励费用最小的可控空调为控制对象。4.根据权利要求3所述变频空调负荷的聚合控制削峰方法，其特征在于，所述单位负荷削减所需激励费用为单次控制激励费用与单次控制削减潜力的比值，可控空调的单次控制削减潜力即为其可削减功率。5.根据权利要求2或3或4所述变频空调负荷的聚合控制削峰方法，其特征在于，筛选可控空调的方法为：排除峰值时刻所属时间片上已经受控的空调或可控时长小于两个时间片长度的空调或已经达到单台空调允许控制次数的空调。6.根据权利要求2或3或4所述变频空调负荷的聚合控制削峰方法，其特征在于，采用如下方法计算各可控空调的可削减功率：根据变频空调实验拟合的制冷量与运行频率的关系式、耗电功率与运行频率的关系式确定可控空调稳定运行的耗电功率PAC以及可控空调制冷运行的最低功率PAC0，可控空调的可削减功率ΔP为ΔP＝PAC-PAC0，PAC0＝m·RF+n，a、b、c、m、n为变频空调实验拟合的系数，Tout为室外温度恒定值，Ts1为可控空调的原设定温度，RF为空调最...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨济如，高赐威，李琥，谈健，周琪，韩俊，祁万春，王哲，张群，
申请(专利权)人：东南大学，国家电网公司，国网江苏省电力公司，国网江苏省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32