变频空调负荷优化调控方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种变频空调负荷优化调控方法和系统，涉及空调控技术领域。本发明专利技术根据墙体的导热系数、室内空气与固体之间的导热系数、室内空气的比热容以及室内固体的比热容构建二阶ETP模型；根据变频空调的特征，结合用户设置温度和温度感应灵敏度阈值，确定运行状态模型；通过回归分析得到压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系；基于以上基础对变频空调进行优化调控。本发明专利技术使用了二阶ETP模型较一阶ETP模型考虑了墙体与内部固体的导热系数和空气的导热系数差异，引入了新的自变量，提高了调控精度。同时，在设定室内温度控制时，设定了温度感应灵敏度阈值，防止压缩机频繁更变频率减少空调使用寿命，提供了更多时间去进行调控。时间去进行调控。时间去进行调控。

【技术实现步骤摘要】
变频空调负荷优化调控方法和系统


[0001]本专利技术涉及空调控
，具体涉及一种变频空调负荷优化调控方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着经济发展，空调的使用率逐年递增，导致部分地区出现时段性电力紧缺现象，对空调负荷进行优化调控势在必行。
[0003]变频空调凭借能根据室内温度的变化，调节制冷速度，而且控制温精度高等优点，市场占有率高，如何对变频空调进行优化调控是亟需解决的问题。目前的调控方法是通过一阶等效热参数方程，以变频空调群集功率削减量与需求响应如前市场成交量最小化为目标进行优化调控。
[0004]然而，采用一阶等效热参数方程的进行调控，其调控精度较低。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种变频空调负荷优化调控方法和系统，解决了现有方法的调控精度较低的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种变频空调负荷优化调控方法，该方法包括：
[0010]根据墙体的导热系数、室内空气与固体之间的导热系数、室内空气的比热容以及室内固体的比热容构建变频空调及其所属变频空间的二阶ETP模型，将所述二阶ETP模型离散化处理，得到室内温度随时间变化的函数关系；
[0011]根据变频空调的特征，结合用户设置温度和温度感应灵敏度阈值，确定运行状态模型；
[0012]通过回归分析得到压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系；
[0013]根据室内温度随时间变化的函数关系、运行状态模型以及压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系对变频空调进行优化调控。
[0014]优选的，所述二阶ETP模型包括：
[0015][0016]所述内温度随时间变化的函数关系包括：
[0017][0018]其中，Δt表示将温度从T1调节到T2时空调以最低频率运行的时间，U
w
为墙体的导热系数，U
m
为室内空气与固体之间的导热系数，C
a
为室内空气的比热容，C
m
为室内固体的比热容，T
i
、T
m
分别表示室内空气温度和室内固体温度，T
out
表示室外温度，U
w
是可以反映通过建筑外层以及空气渗透有热量传到过程的总参数集；Q
HAVC
表示空调产生的制冷量或制热量。
[0019]优选的，所述运行状态模型包括：
[0020]制冷时的运行状态模型如下：
[0021][0022]制冷时的运行状态模型如下：
[0023][0024]其中，T
s
为用户设定空调温度，α表示温度感应灵敏度阈值，T
i
为室内空气温度。
[0025]优选的，所述通过回归分析得到压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系，包括：
[0026]变频空调中的功率主要是由压缩机产生，通过变频空调压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量以及能效比之间的关系，将压缩机频率与空调电功率采用回归分析方法拟合成为一个一次函数P＝a*f
t
+b，将压缩机频率与制冷量或制热量采用回归分析方法拟合为二次函数Q
HAVC
＝c
×
f
t2
+d
×
f
t
+e；
[0027]其中，f
t
表示t时刻压缩机的频率，P为空调电功率，a、b、c、d、e均为系数，Q
HAVC
表示空调产生的制冷量或制热量。
[0028]优选的，所述根据室内温度随时间变化的函数关系、运行状态模型以及压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系对变频空调进行优化调控包括：
[0029]对于单个变频空调优化调控：
[0030]用户设置温度和确认温度感应灵敏度阈值；
[0031]若室内温度与用户设定温度的差值大于α时，压缩机应以最高频率f
max
运行；若温差小于α时，压缩机以最低频率f
min
运行，当室内温度由T1升温到T2，T2＞T1，通过二阶ETP公式可以计算得到变频空调压缩机以最低频率运行且仍能保持在用户舒适范围内的持续时间。
[0032]优选的，所述根据室内温度随时间变化的函数关系、运行状态模型以及压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系对变频空调进行优化调控包括：
[0033]对于变频空调集群：
[0034]D、将N台变频空调分为num组，将控制后各组的平均功率P
after
取值为温度上限T
max
时的功率，并据此计算控制后空调总功率P
x
，和计算出变频空调集群的调节潜力以及功率削减量为ΔP；
[0035]E、采用双层分组轮控方法对num组变频空调进行优化调控；
[0036]F、确定分组后建立双目标优化模型，通过优化目标调整设定温度和压缩机频率，具体包括：
[0037]第一个优化目标为变频空调小组功率削减与目标功率偏差最小，即min∑
t∈S
E1(t)，
[0038][0039][0040][0041]式中，E1(t)为变频空调小组t时刻的功率偏差量，为第i大组第j小组控制后的目标功率P
k
(t)为第k个变频空调在t时刻的功率,为第k个空调调控后的设定温度，S为需求响应时间；
[0042]第二个优化目标为变频空调集群调控前后设定温度差值最小，即min∑
t∈S
E2(t)，
[0043][0044][0045]式中，E2(t)为变频空调小组前后调控t时刻温差的偏差量；为变频空调k调控前t时刻的设定温度；
[0046]对设定温度和压缩机频率不断调整直至寻找到最优解。
[0047]优选的，将N台变频空调分为num组的方法包括：
[0048]通过K
‑
means聚类方法根据变频空调属性对变频空调集群进行分类，其中，所述变频空调属性包括固体热阻、气体热阻、固体和气体的比热容、以及压缩机频率影响参数。
[0049]第二方面，本专利技术提供一种变频空调负荷优化调控系统，所述系统包括：
[0050]二阶ETP模型构建模块，用于根据墙体的导热系数、室内空气与固体之间的导热系数、室内空气的比热容以及室内固体的比热容构建变频空调及其所属变频空间的二阶ETP模型，将所述二阶ETP模型离散化处理，得到室内温度随时间变化的函数关系；
[0051]运行状态模型构建模块，用于根据变频空调的特征，结合用户设置温度和温度感应灵敏度阈值，确定运行状态模型；
[0052]回归分析模块，用于通过回归分析得到压缩机频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频空调负荷优化调控方法，其特征在于，该方法包括：根据墙体的导热系数、室内空气与固体之间的导热系数、室内空气的比热容以及室内固体的比热容构建变频空调及其所属变频空间的二阶ETP模型，将所述二阶ETP模型离散化处理，得到室内温度随时间变化的函数关系；根据变频空调的特征，结合用户设置温度和温度感应灵敏度阈值，确定运行状态模型；通过回归分析得到压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系；根据室内温度随时间变化的函数关系、运行状态模型以及压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系对变频空调进行优化调控。2.如权利要求1所述的变频空调负荷优化调控方法，其特征在于，所述二阶ETP模型包括：所述内温度随时间变化的函数关系包括：其中，Δt表示将温度从T1调节到T2时空调以最低频率运行的时间，U
w
为墙体的导热系数，U
m
为室内空气与固体之间的导热系数，C
a
为室内空气的比热容，C
m
为室内固体的比热容，T
i
、T
m
分别表示室内空气温度和室内固体温度，T
out
表示室外温度，U
w
是可以反映通过建筑外层以及空气渗透有热量传到过程的总参数集；Q
HAVC
表示空调产生的制冷量或制热量。3.如权利要求1所述的变频空调负荷优化调控方法，其特征在于，所述运行状态模型包括：制冷时的运行状态模型如下：制冷时的运行状态模型如下：其中，T
s
为用户设定空调温度，α表示温度感应灵敏度阈值，T
i
为室内空气温度。4.如权利要求1所述的变频空调负荷优化调控方法，其特征在于，所述通过回归分析得到压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系，包括：变频空调中的功率主要是由压缩机产生，通过变频空调压缩机频率与空调电功率、制
冷量或制热量以及能效比之间的关系，将压缩机频率与空调电功率采用回归分析方法拟合成为一个一次函数P＝a*f
t
+b，将压缩机频率与制冷量或制热量采用回归分析方法拟合为二次函数Q
HAVC
＝c
×
f
t2
+d
×
f
t
+e；其中，f
t
表示t时刻压缩机的频率，P为空调电功率，a、b、c、d、e均为系数，Q
HAVC
表示空调产生的制冷量或制热量。5.如权利要求1～4任一所述的变频空调负荷优化调控方法，其特征在于，所述根据室内温度随时间变化的函数关系、运行状态模型以及压缩机频率与空调电功率、制冷量或制热量的函数关系对变频空调进行优化调控包括：对于单个变频空调优化调控：用户设置温度和确认温度感应灵敏度阈值；若室内温度与用户设定温度的差值大于α时，压缩机应以最高频率f
max
运行；若温差小于α时，压缩机以最低频率f
min

【专利技术属性】
技术研发人员：周开乐，张志越，丁涛，胡定定，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：