大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法技术

本发明专利技术提供一种大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法，包括如下步骤：S1、建立公共楼宇中央空调负荷模型；S2、公共楼宇内中央空调分为非蓄冷式中央空调和蓄冷式中央空调，并分别制定中央空调系统调控策略；S3、计算公共楼宇中央空调系统可调度容量；S4、构建公共楼宇中央空调系统参与电网调峰的组合调控模型。本发明专利技术对中央空调采取调峰策略后能有效减少负荷峰谷差，且采用蓄冷式中央空调对减小峰谷差作用更为明显；且对中央空调采取调峰策略后能降低系统内节点电压越限概率。

Combined Control Method of Central Air Conditioning Participating in Peak Shaving of Power Grid in Large-scale Public Buildings

The invention provides a combined control method for large-scale central air conditioning in public buildings to participate in peak shaving of power grid, which includes the following steps: S1, establishing load model of central air conditioning in public buildings; S2, central air conditioning in public buildings is divided into non-storage type central air conditioning and storage type central air conditioning, and the control strategy of central air conditioning system is formulated separately; S3, calculating central air conditioning system in public buildings. Dispatch capacity; S4. Construct a combined regulation model of central air conditioning system in public buildings participating in peak load regulation of power grid. The invention can effectively reduce peak-valley difference of load after adopting peak-shaving strategy for central air-conditioning, and the effect of adopting cool storage type central air-conditioning on reducing peak-valley difference is more obvious, and the probability of node voltage exceeding the limit can be reduced after adopting peak-shaving strategy for central air-conditioning.

【技术实现步骤摘要】
大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法
本专利技术涉及配电网
，具体涉及一种大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法。
技术介绍
在负荷高峰时期，电力公司常通过负荷调节手段，引导用户合理安排用电，把一部分高峰时间的负荷转移到低谷时间使用，达到使系统高峰分散的目标。空调负荷在负荷高峰时期占比接近一半，而公共楼宇大规模空调负荷占据了空调负荷的很大一部分比重，而且相对于居民空调，公共楼宇的空调负荷往往较为集中可控，具有很大的调峰潜力。因此研究大规模空调负荷的虚拟调峰关键技术，推广公共楼宇大规模空调负荷参与电网峰值负荷管理，减小电网峰谷差，改善电网供电结构，提高能源使用效率十分迫切。公开号为108054750A的专利技术公开了一种计及夏季空调负荷差异特性的电网调峰控制系统与方法，在供给侧电力由纯凝式火电机组与光伏发电阵列联合提供，用户采用空调耗电的方式供冷，在历史检测的基础上，预测未来一段时间的供能和耗能情况；然后在此基础上进行调度，减少的纯凝式火电机组的发电出力，由用户制冷负荷和光伏发电阵列联合补偿，这样相对于光伏发电的波动性，用户空调用电负荷也具有调整的空间(调整用户制冷负荷既可以促进光伏发电的消纳，也可以降低电力高峰时段的电网负荷压力)。但是其考虑的并不全面，对于空调种类未考虑到，液位考虑到人体的散热热量等。公开号为为106524353A的专利技术涉及一种空调负荷主动控制参与电力调峰的方法，该方法基于建筑物的热惯性，通过控制空调的启停，实现主动参与电力调峰；包括以下内容：提出基于建筑物热惯性的空调负荷主动控制参与电力调峰的实现思路；分析制冷建筑物的热动态特性以及空调的占空比工作方式，并分别对其进行建模；基于空调制冷建筑物的热动态特性模型，对空调负荷进行协调控制，得出空调负荷主动控制参与电力调峰的具体方案。其考虑的也不全面。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法，对中央空调采取调峰策略后能有效减少负荷峰谷差，且采用蓄冷式中央空调对减小峰谷差作用更为明显。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法，包括如下步骤：S1、建立公共楼宇中央空调负荷模型；S2、公共楼宇内中央空调分为非蓄冷式中央空调和蓄冷式中央空调，并分别制定中央空调系统调控策略；S3、计算公共楼宇中央空调系统可调度容量；S4、构建公共楼宇中央空调系统参与电网调峰的组合调控模型。进一步的，步骤S1中根据能量守恒定律，任意时段内，公共楼宇的瞬时得热量qcl、新风负荷qnw及护围结构的蓄热量qx之和等于空调系统的制冷量qch，其中公共楼宇的瞬时得热量qcl由外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷qwq、外窗瞬变传热形成的逐时冷负荷qwc、透过玻璃窗的太阳辐射热形成的逐时冷负荷qfs、室内用电设备散热形成的逐时冷负荷qe、室内照明设备散热形成的逐时冷负荷q1和室内人体散热形成的逐时冷负荷qp组成，计算公式分别为qcl＝qwq+qwc+qfs+qe+ql+qpqwq＝∑{KiFi[(Tlf+Td)-Tin]}qwc＝∑[KcFc(Tout-Tin)]qfs＝∑(qfFcCsCnCcl)qe＝1000n1n2n3Neq1＝1000n4n5n6n7N1qp＝Crnφqr+nφqqqx＝SiFindTin(t)式中：Fi为外墙或屋面的面积，m2；Ki为外墙或屋面的传热系数，W/(m2·K)；Tlf为外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值，℃；Td为冷负荷计算温度Tlf关于地区的修正值，℃；Tin为屋内设计温度，℃；Fc为外窗的面积，m2；Kc为外窗的传热系数，W/(m2·K)；Tout为屋外空气温度，℃；qf为外窗日射得热量最大值，W/m2；Cs为外窗玻璃类型修正系数，无量纲；Cn为外窗的内遮阳的遮阳系数，无量纲；Ccl为外窗玻璃冷负荷系数，无量纲；n1为电热设备的安装系数，无量纲；n2为电热设备的负荷系数，无量纲；n3为电热设备的同时使用率，无量纲；Ne为电热设备的安装功率，kW；n4为照明设备的同时使用率，无量纲；n5为照明设备的蓄热系数，无量纲；n6为整流器消耗功率的系数，无量纲；n7为照明设备的安装系数，无量纲；Nl为照明设备的安装功率，kW；Cr为人体显热散热冷负荷系数，无量纲；n为公共楼宇中的总人数，无量纲；qr为每名成年男子的显热散热量，W；φ为群集系数，男子、女子和儿童折合成成年男子的散热比例，无量纲；qq为每名成年男子的潜热散热量，W；为新风量，g/s；Si为内墙面的蓄热系数，W/(m2·K)；Fin为内墙面积，m2；制冷期，中央空调制冷机组持续供冷使室温不断降低；停机期，中央空调制冷机组停止工作，由于楼宇内外热源的放热作用以及楼宇内墙的蓄热作用，室温不断上升，通过两个公式分别表示在停机期与制冷期任意时刻t开始的dt时段内公共楼宇的屋内空气热平衡关系：CaVkρadTin＝qcldt+qnwdt-qxCaVkρadTin＝qcldt+qnwdt-qx-qchtdt式中：Ca为空气定压重量比热，取0.28J/kg·℃；Vk为公共楼宇的制冷空间体积，按公共楼宇使用面积、层高与地上层数之乘积计算，单位m3；ρa为空气密度，取1.29kg/m3；qch,t为中央空调制冷机组的逐时制冷量，W；在停机期与制冷期内公共楼宇中央空调系统的热力学方程：其中，Xk＝CaVkρa+SiFin完成对公共楼宇中央空调系统的建模。进一步的，步骤S2中，确定非蓄冷式中央空调系统调控策略包括如下方法：根据停机期与制冷期内公共楼宇中央空调系统的热力学方程，以h为控制时间间隔将时间t离散化，并假设制冷期内中央空调的制冷机组始终按恒定功率pch运行，此时对应制冷机组的恒定制冷量qch，即qch，t≡qch，则可以得到停机期与制冷期内的公共楼宇屋内温度与时间的变化关系：式中：D＝Ak/Bk,为与Tout有关的变量；再假设控制周期内公共楼宇屋外温度Tout为恒定值，则可得τc＝τon+τoff式c式中：[Tmin,Tmax]为公共楼宇屋内温度的控制区间；τon为公共楼宇中央空调系统的一个启停控制周期；τon和τoff分别为一个控制周期内中央空调的停机期与制冷期时间；当公共楼宇的中央空调机组在一个控制周期τon内，按照以恒定制冷量qch运行τon时间并停止运行τoff时间的占空比控制方式进行工作，可以实现公共楼宇屋内温度在Tmin与Tmax之间循环摆动变化；公共楼宇中央空调调控策略基于以下3个假设：1)忽略公共楼宇各楼层间空气流动对室温的影响作用；2)在末端设备工作状态相同的前提下，公共楼宇中央空调制冷机组的制冷量在各楼层平均分配；3)相同的室温初始条件下，公共楼宇各楼层在任意时段获得相等的空调制冷量时室温的变化量相等；该调控策略的具体控制方式是，在控制周期内公共楼宇中央空调机组始终以恒定的制冷量chq运行，且chq满足式a、式b、式c及式中n为公共楼宇的层数；在控制策略中，公共楼宇各楼层的空调系统末端设备按开启时间为τon且关停时间为τoff的方式进行轮停，当n为偶数时，在一个控制周期τc内，不同时段公共楼宇各层制冷系统的末端设备的组合开闭状态不同，每个时段的持续时间为2τon/n；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、建立公共楼宇中央空调负荷模型；S2、公共楼宇内中央空调分为非蓄冷式中央空调和蓄冷式中央空调，并分别制定中央空调系统调控策略；S3、计算公共楼宇中央空调系统可调度容量；S4、构建公共楼宇中央空调系统参与电网调峰的组合调控模型。

【技术特征摘要】
1.一种大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、建立公共楼宇中央空调负荷模型；S2、公共楼宇内中央空调分为非蓄冷式中央空调和蓄冷式中央空调，并分别制定中央空调系统调控策略；S3、计算公共楼宇中央空调系统可调度容量；S4、构建公共楼宇中央空调系统参与电网调峰的组合调控模型。2.如权利要求1所述的大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法，其特征在于：步骤S1中根据能量守恒定律，任意时段内，公共楼宇的瞬时得热量qcl、新风负荷qnw及护围结构的蓄热量qx之和等于空调系统的制冷量qch，其中公共楼宇的瞬时得热量qcl由外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷qwq、外窗瞬变传热形成的逐时冷负荷qwc、透过玻璃窗的太阳辐射热形成的逐时冷负荷qfs、室内用电设备散热形成的逐时冷负荷qe、室内照明设备散热形成的逐时冷负荷q1和室内人体散热形成的逐时冷负荷qp组成，计算公式分别为qcl＝qwq+qwc+qfs+qe+ql+qpqwq＝∑{KiFi[(Tlf+Td)-Tin]}qwc＝∑[KcFc(Tout-Tin)]qfs＝∑(qfFcCsCnCcl)qe＝1000n1n2n3Neq1＝1000n4n5n6n7N1qp＝Crnφqr+nφqqqx＝SiFindTin(t)式中：Fi为外墙或屋面的面积，m2；Ki为外墙或屋面的传热系数，W/(m2·K)；Tlf为外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值，℃；Td为冷负荷计算温度Tlf关于地区的修正值，℃；Tin为屋内设计温度，℃；Fc为外窗的面积，m2；Kc为外窗的传热系数，W/(m2·K)；Tout为屋外空气温度，℃；qf为外窗日射得热量最大值，W/m2；Cs为外窗玻璃类型修正系数，无量纲；Cn为外窗的内遮阳的遮阳系数，无量纲；Ccl为外窗玻璃冷负荷系数，无量纲；n1为电热设备的安装系数，无量纲；n2为电热设备的负荷系数，无量纲；n3为电热设备的同时使用率，无量纲；Ne为电热设备的安装功率，kW；n4为照明设备的同时使用率，无量纲；n5为照明设备的蓄热系数，无量纲；n6为整流器消耗功率的系数，无量纲；n7为照明设备的安装系数，无量纲；Nl为照明设备的安装功率，kW；Cr为人体显热散热冷负荷系数，无量纲；n为公共楼宇中的总人数，无量纲；qr为每名成年男子的显热散热量，W；φ为群集系数，男子、女子和儿童折合成成年男子的散热比例，无量纲；qq为每名成年男子的潜热散热量，W；为新风量，g/s；Si为内墙面的蓄热系数，W/(m2·K)；Fin为内墙面积，m2；制冷期，中央空调制冷机组持续供冷使室温不断降低；停机期，中央空调制冷机组停止工作，由于楼宇内外热源的放热作用以及楼宇内墙的蓄热作用，室温不断上升，通过两个公式分别表示在停机期与制冷期任意时刻t开始的dt时段内公共楼宇的屋内空气热平衡关系：CaVkρadTin＝qcldt+qnwdt-qxCaVkρadTin＝qcldt+qnwdt-qx-qchtdt式中：Ca为空气定压重量比热，取0.28J/kg·℃；Vk为公共楼宇的制冷空间体积，按公共楼宇使用面积、层高与地上层数之乘积计算，单位m3；ρa为空气密度，取1.29kg/m3；qch,t为中央空调制冷机组的逐时制冷量，W；在停机期与制冷期内公共楼宇中央空调系统的热力学方程：其中，Xk＝CaVkρa+SiFin完成对公共楼宇中央空调系统的建模。3.如权利要求2所述的大规模公共楼宇中央空调参与电网调峰的组合调控方法，其特征在于：步骤S2中，确定非蓄冷式中央空调系统调控策略包括如下方法：根据停机期与制冷期内公共楼宇中央空调系统的热力学方程，以h为控制时间间隔将时间t离散化，并假设制冷期内中央空调的制冷机组始终按恒定功率pch运行，此时对应制冷机组的恒定制冷量qch，即qch，t≡qch，则可以得到停机期与制冷期内的公共楼宇屋内温度与时间的变化关系：式中：D＝Ak/Bk,为与Tout有关的变量；再假设控制周期内公共楼宇屋外温度Tout为恒定值，则可得τc＝τon+τoff式c式中：[Tmin,Tmax]为公共楼宇屋内温度的控制区间；τon为公共楼宇中央空调系统的一个启停控制周期；τon和τoff分别为一个控制周期内中央空调的停机期与制冷期时间；当公共楼宇的中央空调机组在一个控制周期τon内，按照以恒定制冷量qch运行τon时间并停止运行τoff时间的占空比控制方式进行工作，可以实现公共楼宇屋内温度在Tmin与Tmax之间循环摆动变化；公共楼宇中央空调调控策略基于以下3个假设：1)忽略公共楼宇各楼层间空气流动对室温的影响作用；2)在末端设备工作状态相同的前提下，公共楼宇中央空调制冷机组的制冷量在各楼层平均分配；3)相同的室温初始条件下，公共楼宇各楼层在任意时段获得相等的空调制冷量时室温的变化量相等；该调控策略的具体控制方式是，在控制周期内公共楼宇中央空调机组始终以恒定的制冷量chq运行，且chq满足式a、式b、式c及式中n为公共楼宇的层数；在控制策略中，公共楼宇各楼层的空调系统末端设备按开启时间为τo...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓凯，王世谦，耿翠英，王文豪，林烽，娄北，郭建宇，刘洋，张龙，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11