【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力工程，具体涉及冰蓄冷空调系统的负荷调控方法、系统和介质及电子设备。
技术介绍
1、在高比例新能源接入的新型电力系统中后，发电侧的调节能力显著下降，亟待充分挖掘需求侧的调节能力，以解决新能源并网所造成的系统灵活性匮乏问题。
2、空调系统负荷作为一种可调负荷，因其成本低和响应快的特点，近年来受到广泛关注。目前，大型医院、办公楼、商场等公共建筑都采用中央空调系统，在常见的大型中央空调系统设计中，主要结构包括风机、冰水泵、冷水机组、冷却水泵和冷却风机。通过使用冷热交换系统，将室内温度的热负荷转移到室外，并且制冷负荷约占总电力负荷的40％。由于空调系统不能满足系统的高峰负荷，因此冰蓄冷技术开始被用于提高系统的负荷整形能力。大型中央冰蓄冷空调系统的主体结构包括风机、冰水泵、冷水机组、蓄冰槽、蓄冰泵、冷却水泵和冷却风机。为了满足冷却负荷并为大型建筑物提供稳定的冷气供应，多个制冷机组并联运行并连接到公共供应系统，通过使用冷热交换系统，将室内温度热负荷转移到室外。这种架构可以有效地使冷却器和冰存储操作更灵活和可靠，以及提供备用容量，同时需要更低的单元维护成本。但是目针对开展迎峰度夏度冬、局部线路过载或者紧急需求响应场景，冰蓄冷空调系统并没有可靠的负荷调控方法，并未充分挖掘需求侧的调节能力，系统的灵活性低。
技术实现思路
1、为了解决冰蓄冷空调系统负荷调控灵活性低和不可靠的问题，本专利技术提出了冰蓄冷空调系统的负荷调控方法、系统和介质及电子设备。
2、本专利技
3、根据区域电网中冰蓄冷空调系统的负荷结构和运行数据，建立冷水机组的数学模型和蓄冰槽的数学模型，根据冷水机组的数学模型、蓄冰槽的数学模型以及冰蓄冷空调系统的设备参数和运行数据，采用最小二乘法得到冷水机组和蓄冰槽的输入和输出运行曲线，根据冷水机组和蓄冰槽的输入和输出运行曲线建立冰蓄冷空调系统的运行模型；
4、根据区域电网中冰蓄冷空调系统的运行模型和冰蓄冷空调系统的冷却负荷运行约束，采取基于性能的新电力市场交易激励机制和消纳新能源进行发电的方式来确定区域的负荷准线，根据区域的负荷准线建立以区域电网和冰蓄冷空调系统双方成本最小化的目标函数，根据目标函数构建区域电网和冰蓄冷空调系统的双层运行成本模型；
5、采用分析目标级联法对建立的双层运行成本模型进行分布式求解，得到冰蓄冷空调系统的负荷调控方案，根据负荷调控方案对冰蓄冷空调系统进行调控。
6、进一步地，所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方案包括冰蓄冷空调系统各个冷水机组的运行状态和功率、蓄冰槽充冰过程运行功率和蓄冰泵融冰过程运行功率。
7、更进一步地，所述冷水机组的数学模型中，通过冰蓄冷空调系统每个冷水机组的冷冻水回水温度和供水温度、冷冻水流量和密度、冷冻水比热，计算冷水机组的冷负荷能力，冷水机组的冷负荷能力表达式如下：
8、qchiller,i＝(lpmchiller,i*(δtchw,i)*ρw*cρw)*60min，
9、δtchw,i＝tchwrt,i-tchwst,i，
10、其中，δtchw,i为冷冻水温差，tchwrt,i为冷冻水回水温度，tchwst,i为冷冻水供水温度，lpmchiller,i为冷冻水流量，ρw为冷冻水密度，cρw为冷冻水比热，qchiller,i为第i台冷水机组的冷负荷；
11、冷水机组的功率消耗是冷却负载容量的凸函数，每个冷水机组的功耗表达式为：
12、qchiller,i,min≤qchiller,i≤qchiller,i,max，
13、pchiller,i(qchiller,i)＝ai+biqchiller,i+ciq2chiller,i+diq3chiller,i，
14、其中，pchiller,i为第i台冷水机组的功耗，ai、,bi、ci、di为第i台冷水机组的操作曲线的回归系数；
15、最后，采用最小二乘法将冷水机组的冷负荷能力表达式与功耗表达式进行拟合，得到冷水机组的输入冷负荷和输出电功率的运行曲线。
16、更进一步地，所述蓄冰槽的数学模型中，根据蓄冰槽的蓄冰水回水温度、蓄冰水供水温度和蓄冰水流量，计算蓄冰槽的冷负荷能力，蓄冰槽的冷负荷能力表达式如下：
17、qice＝δtisw*lpm*cρw*60min，
18、δtisw＝tiswr-tisws，
19、其中，δtisw为冰蓄冷水温差，tiswr为蓄冰水回水温度，tisws为蓄冰水供水温度，lpm为蓄冰水流量，qice为蓄冰槽冷量；
20、蓄冰槽充放电过程中的冰存储和消耗功率数学表达式如下：
21、pice,cp＝acp+bcpqice,cp+ccpq2ice,cp+dcpq3ice,cp，
22、pice,dp＝adp+bdpqice,dp+cdpq2ice,dp+ddpq3ice,dp，
23、其中，pice,cp为冰蓄冷充冰过程功率；pice,dp为蓄冰泵融冰过程功率；qice,cp为蓄冰槽充冰冷量；qice,dp的为蓄冰槽融冰冷量；acp、bcp、ccp、dcp是qice,cp的回归系数；adp、bdp、cdp、ddp是qice,dp的回归系数；
24、最后，采用最小二乘法将蓄冰槽的冷负荷能力表达式与功耗表达式进行拟合，得到蓄冰槽的输入冷负荷和输出电功率的运行曲线。
25、更进一步地，所述冰蓄冷空调系统的冷却负荷运行约束的表达式如下：
26、
27、
28、
29、
30、其中，h是调度小时；j是制冷机组总数；为第i台冷水机组在t时的运行状态，开或者关；clt为t小时的系统总冷负荷；是单元i在时间t已经开启或关闭的持续时间；在等式中示出了冷却器单元操作的最小开启时间和最小关闭时间约束；lloss是冰存储系统的传输损耗。
31、更进一步地，所述区域的负荷准线的确定方法为：
32、首先记某区域的电网负荷曲线为ek，表示k∈[1,t]时段的用电量，若以t个时段的总用电量为基准值，称标幺化的负荷曲线为负荷形状
33、
34、冰蓄冷空调系统的负荷准线，表达式如下：
35、
36、其中，ecdl.k为理想的可调负荷曲线；ca为冰蓄冷空调负荷在h个时段的总用电量，即总可调节电量；
37、在基于性能的新电力市场交易激励机制中，由区域电网依据实际负荷形状对于负荷准线的跟踪精度来予以奖励，首先定义如下相似度指标δ：
38、
39、
40、其中，是可调负荷的实际负荷曲线形状，它与负荷准线的欧几里得距离记为d；δ0为相似度阈值，若相似度低于该阈值则不给予奖励；
41、设基准激励价格为pb，考虑响应性能的可调负荷获得的激励δpbca，可调负荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方案包括冰蓄冷空调系统各个冷水机组的运行状态和功率、蓄冰槽充冰过程运行功率和蓄冰泵融冰过程运行功率。
3.根据权利要求2所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述冷水机组的数学模型中，通过冰蓄冷空调系统每个冷水机组的冷冻水回水温度和供水温度、冷冻水流量和密度、冷冻水比热，计算冷水机组的冷负荷能力，冷水机组的冷负荷能力表达式如下：
4.根据权利要求3所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述蓄冰槽的数学模型中，根据蓄冰槽的蓄冰水回水温度、蓄冰水供水温度和蓄冰水流量，计算蓄冰槽的冷负荷能力，蓄冰槽的冷负荷能力表达式如下：
5.根据权利要求4所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述冰蓄冷空调系统的冷却负荷运行约束的表达式如下：
6.根据权利要求5所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述区域的负荷准线的确定方法为：
7.根据权利要求6
8.根据权利要求7所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述双层运行成本模型的分布式求解方法为：根据目标函数有关决策变量的特点采用分析目标级联法对所建立的双层运行成本模型进行分解和分布式独立并行求解；上下层关联的决策变量组由t时刻区域购电量，基准激励价格，冰蓄冷空调系统耗电量组成；根据目标级联法理论，构造出分解后新的目标函数是在原目标函数上增加带一次项与二次项的拉格朗日罚函数；
9.冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方案包括冰蓄冷空调系统各个冷水机组的运行状态和功率、蓄冰槽充冰过程运行功率和蓄冰泵融冰过程运行功率。
11.根据权利要求10所述冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：所述运行模型建立模块中，冷水机组的数学模型通过冰蓄冷空调系统每个冷水机组的冷冻水回水温度和供水温度、冷冻水流量和密度、冷冻水比热，计算冷水机组的冷负荷能力，冷水机组的冷负荷能力表达式如下：
12.根据权利要求11所述冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：
13.根据权利要求12所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：所述双层运行成本模型构建模块中，冰蓄冷空调系统的冷却负荷运行约束的表达式如下：
14.根据权利要求13所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：所述双层运行成本模型构建模块中，区域的负荷准线的确定方法为：
15.根据权利要求14所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：所述双层运行成本模型构建模块中，区域电网和冰蓄冷空调系统的双层运行成本模型中，
16.根据权利要求15所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：所述模型求解及应用模块中，双层运行成本模型的分布式求解方法为：根据目标函数有关决策变量的特点采用分析目标级联法对所建立的双层运行成本模型进行分解和分布式独立并行求解；上下层关联的决策变量组由t时刻区域购电量，基准激励价格，冰蓄冷空调系统耗电量组成；根据目标级联法理论，构造出分解后新的目标函数是在原目标函数上增加带一次项与二次项的拉格朗日罚函数；
17.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法。
18.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如权利要求1-8任一项所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法。
...【技术特征摘要】
1.冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方案包括冰蓄冷空调系统各个冷水机组的运行状态和功率、蓄冰槽充冰过程运行功率和蓄冰泵融冰过程运行功率。
3.根据权利要求2所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述冷水机组的数学模型中，通过冰蓄冷空调系统每个冷水机组的冷冻水回水温度和供水温度、冷冻水流量和密度、冷冻水比热，计算冷水机组的冷负荷能力，冷水机组的冷负荷能力表达式如下：
4.根据权利要求3所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述蓄冰槽的数学模型中，根据蓄冰槽的蓄冰水回水温度、蓄冰水供水温度和蓄冰水流量，计算蓄冰槽的冷负荷能力，蓄冰槽的冷负荷能力表达式如下：
5.根据权利要求4所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述冰蓄冷空调系统的冷却负荷运行约束的表达式如下：
6.根据权利要求5所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述区域的负荷准线的确定方法为：
7.根据权利要求6所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述区域电网和冰蓄冷空调系统的双层运行成本模型中，
8.根据权利要求7所述的冰蓄冷空调系统的负荷调控方法，其特征在于：所述双层运行成本模型的分布式求解方法为：根据目标函数有关决策变量的特点采用分析目标级联法对所建立的双层运行成本模型进行分解和分布式独立并行求解；上下层关联的决策变量组由t时刻区域购电量，基准激励价格，冰蓄冷空调系统耗电量组成；根据目标级联法理论，构造出分解后新的目标函数是在原目标函数上增加带一次项与二次项的拉格朗日罚函数；
9.冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述冰蓄冷空调系统的负荷调控系统，其特征在于：所述冰蓄冷空调系统的负荷调控方案包括冰蓄冷空调系统各个冷水机组的运行状态和功率、...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐蓓，汤卓凡，余梦，肖楚鹏，王振宇，江城，李妍，蔡皓，赵建立，郑庆荣，刘子腾，鲁意，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉能效测评有限公司，
类型：发明
国别省市：
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