一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法，其包括步骤：（1）确定空调响应时段和控制时段长度，确定响应时段内的空调负荷削峰总量，收集控制时段的各空调开断状态以及室内温度数据；（2）确定各空调温度设定值以及浮动范围；（3）建立空调负荷的用电舒适度指标以及对应的空调负荷控制模型；（4）根据实际数据计算空调的用电舒适度指标以及对应的空调负荷状态；（5）将各个舒适度指标按大小排序，结合空调负荷削峰总量确定最终空调的中断方案。本发明专利技术基于用电舒适度指标计算的空调负荷优先级中断方法具备可行性和有效性，在应用时可为空调负荷参与削峰提供具体的参考方案，实现达到电网削峰要求的同时最大限度保证用电舒适度的优化效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网负荷调控
，特别是一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法。
技术介绍
空调负荷的急剧增长是夏季电网负荷曲线恶化和电力紧缺的重要原因，给电网安全生产和经济运行带来极大挑战。空调负荷调控因其调控成本低、调控效果显著、能效提升空间大等特点，将逐步发展成为电网调峰的重要手段。调动空调负荷参与电网削峰，实现峰时段负荷需求降低，可以有效缓解电力供需的矛盾，提高系统可靠性，减缓电网设施的投资压力，提高能源利用率，减少一次能源的消耗。目前与空调负荷参与需求响应的相关研究大多从空调负荷参与负荷优化的方法入手，进行关闭空调主机，调整设置温度，调节出水温度等等，没有从具体的优化效果和优化后对用户的影响进行分析。因此，研究一种兼顾削峰要求和用户舒适度的空调负荷参与电网削峰的具体实施方案具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：优化空调负荷调控的效果，并在空调负荷调控满足电网削峰要求的同时，兼顾空调用户的用电舒适度。本专利技术采取的技术方案具体为：一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法，包括以下步骤：(1)确定空调响应时段和控制时段长度，确定响应时段内的空调负荷削峰总量，收集控制时段内的各空调开断状态以及室内温度数据：1.1确定空调响应开始时间ton和响应结束时间toff；1.2确定控制时段长度Δt分钟，则在响应时段内共有个时段；1.3确定参与响应的空调数量I，定义i为空调编号；1.4收集各空调响应开始时刻开断状态以及室内温度数据：定义第i台空调在响应开始时的空调开断状态为Si,0，室内温度为Ti,0，第n时段的室外温度为1.5确定响应时段内第n时段的空调负荷理想削峰量Paim,n；(2)确定各空调温度设定值以及浮动范围：2.1确定各空调温度设定值Ti,set；2.2确定各空调温度浮动范围ΔTi,set；(3)建立空调负荷的用电舒适度指标以及对应的空调负荷控制模型：3.1建立空调负荷的用电舒适度指标Ki,n：Ki,n=|Ti,n-Ti,set|ΔTi,set---(1)]]>其中：Ki,n是第i台空调在第n时段的舒适度指标；Ti,n是第i台空调在第n时段的室内温度；Ti,set是第i台空调的空调温度设定值；ΔTi,set是第i台空调的空调温度浮动范围，即室内温度允许范围为Ti,set～Ti,set+ΔTi,set；3.2建立对应空调负荷控制模型：假定空调工作于制冷模式，空调运行状态与室温设定有关：当室温高于最高值时，使得空调通电；低于最低值时，使得空调断电；处于设定范围内时，空调保持原来状态，则控制模型如下：Si,n=0Ti.n≤Ti,set1Ti.n≥Ti,set+ΔTi,setSi,n-1Ti,set<Ti.n<Ti,set+ΔTi,set---(2)]]>其中：Si,n是第i台空调在第n时段内的空调开断状态，Si,n-1是第i台空调在第n-1时段内的空调开断状态；室内温度变化随空调状态变化的关系为：Ti,n+1=Tn+1out-μPiSi,n+1/A-(Tn+1out-ηPiSi,n+1/Ai,n-Ti,n)ϵ---(3)]]>其中：Ti.n+1是第i台空调在第n+1时段的室内温度；是第i台空调在第n+1时段的室外温度；为t时刻空调的功率；Si,n+1为空调的开断状态，开启时为1关断为0；Pi为第i台空调开启时额定制冷消耗功率，PiSi,n+1是第i台空调在第n+1时段的实际功率；η为空调能效比；A为导热系数，单位为1/(kW·℃-1)；ε为散热函数，Δt为控制时间间隔，TC为时间常数，；(4)根据实际数据计算空调的用电舒适度指标以及对应的空调负荷状态：根据各空调响应开始时刻实际开断状态Si,1以及室内温度Ti,1，计算第i台空调在N个时段内的用电舒适度指标Ki,1,...,Ki,N，空调开断状态Si,1,...,Si,N，室内温度Ti,1,...,Ti,N；由此可以得到第n个时段的初始中断方案：即第n个时段内，I台空调在负荷控制下的开断状态为：Sn0=(S1,n,...Si,n,...SI,n)T---(4)]]>(5)将各个舒适度指标按大小排序，结合空调负荷削峰总量确定最终空调的中断方案：5.1计算第n个时段初始中断方案对应的削峰量判断是否满足若不满足则执行步骤5.2，若满足则执行步骤5.5；5.2筛选第n时段中，Si,n＝1的空调，即该时段内处于开启状态的空调负荷，其对应用电舒适度指标为并将这些空调负荷的用电舒适度指标从大到小排序，舒适度指标值越大，表明用户满意度越高，相应该空调的用电优先级越低，而其参与需求响应的中断优先级则越高；假设有X台空调在第n个时段处于开启状态，由大到小排序后依次为：K1,n(1),K2,n(1),...,Kx,n(1),...,KX,n(1)；5.3因为n时段内处于开启的空调负荷中K1,n(1)对应的空调用电满意度最高，中断优先级也最高，故将K1,n(1)对应的空调负荷开断状态Si,n置为0，即由开启变为关断，将Si,n代入式(4)得到第n个时段新的中断方案Sn；5.4计算新的方案对应的削峰量Pn，判断其是否满足Pn≥Paim,n，若不满足则重复步骤5.2至5.3，若满足则执行步骤5.5；5.5输出第n时段中断方案；5.6重复1～N个时段的中断方案计算，可以得到总响应时段内的总中断方案：S=(S1,...Si,....SI)=S1,1...S1,n...S1,N...............Si,1...Si,n...Si,N...............SI,1...SI,n...SI.N---(5)]]>即得到I台空调N个时段中各时段内的总响应方案。本专利技术基于空调负荷的用电舒适度指标建立空调负荷的控制模型从而得到满足用户用电舒适度的初始中断方案，然后根据时段内的削峰目标，以及空调负荷的中断优先级进行中断方案修正，得到最终兼顾削峰要求和用户舒适度的空调负荷中断方法。进一步的，本专利技术公式(3)中，空调能效比η取值为2.8；导热系数A取值为0.68；散热函数ε取值为0.70，控制时间间隔取值为15min；上述取值能够使得本专利技术方法获得更好的调控效果。有益效果：本专利技术基于用电舒适度指标计算的空调负荷优先级中断方法具备可行性和有效性，能应用于公共楼宇空调负荷集中调控的负荷优化模式，为空调负荷参与削峰提供具体的参考方案，实现在达到电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法，其特征是，包括以下步骤：(1)确定空调响应时段和控制时段长度，确定响应时段内的空调负荷削峰总量，收集控制时段内的各空调开断状态以及室内温度数据：1.1确定空调响应开始时间ton和响应结束时间toff；1.2确定控制时段长度Δt分钟，则在响应时段内共有个时段；1.3确定参与响应的空调数量I，定义i为空调编号；1.4收集各空调响应开始时刻开断状态以及室内温度数据：定义第i台空调在响应开始时的空调开断状态为Si,0，室内温度为Ti,0，第n时段的室外温度为1.5确定响应时段内第n时段的空调负荷理想削峰量Paim,n；(2)确定各空调温度设定值以及浮动范围：2.1确定各空调温度设定值Ti,set；2.2确定各空调温度浮动范围ΔTi,set；(3)建立空调负荷的用电舒适度指标以及对应的空调负荷控制模型：3.1建立空调负荷的用电舒适度指标Ki,n：Ki,n=|Ti,n-Ti,set|ΔTi,set---(1)]]>其中：Ki,n是第i台空调在第n时段的舒适度指标；Ti,n是第i台空调在第n时段的室内温度；Ti,set是第i台空调的空调温度设定值；ΔTi,set是第i台空调的空调温度浮动范围，即室内温度允许范围为Ti,set～Ti,set+ΔTi,set；3.2建立对应空调负荷控制模型：假定空调工作于制冷模式，空调运行状态与室温设定有关：当室温高于最高值时，使得空调通电；低于最低值时，使得空调断电；处于设定范围内时，空调保持原来状态，则控制模型如下：Si,n=0Ti,n≤Ti,set1Ti,n≥Ti,set+ΔTi,setSi,n-1Ti,set<Ti,n<Ti,set+ΔTi,set---(2)]]>其中：Si,n是第i台空调在第n时段内的空调开断状态，Si,n‑1是第i台空调在第n‑1时段内的空调开断状态；室内温度变化随空调状态变化的关系为：Ti,n+1=Tn+1out-ηPiSi,n+1/A-(Tn+1out-ηPiSi,n+1/A-Ti,n)ϵ---(3)]]>其中：Ti.n+1是第i台空调在第n+1时段的室内温度；是第i台空调在第n+1时段的室外温度；为t时刻空调的功率；Si,n+1为空调的开断状态，开启时为1关断为0；Pi为第i台空调开启时额定制冷消耗功率，PiSi,n+1是第i台空调在第n+1时段的实际功率；η为空调能效比；A为导热系数，单位为1/(kW·℃‑1)；ε为散热函数，Δt为控制时间间隔，TC为时间常数；(4)根据实际数据计算空调的用电舒适度指标以及对应的空调负荷状态：根据各空调响应开始时刻实际开断状态Si,1以及室内温度Ti,1，计算第i台空调在N个时段内的用电舒适度指标Ki,1,...,Ki,N，空调开断状态Si,1,...,Si,N，室内温度Ti,1,...,Ti,N；由此可以得到第n个时段的初始中断方案：即第n个时段内，I台空调在负荷控制下的开断状态为：Sn0=(S1,n,...Si,n,...SI,n)T---(4)]]>(5)将各个舒适度指标按大小排序，结合空调负荷削峰总量确定最终空调的中断方案：5.1计算第n个时段初始中断方案对应的削峰量判断是否满足若不满足则执行步骤5.2，若满足则执行步骤5.5；5.2筛选第n时段中，Si,n＝1的空调，即该时段内处于开启状态的空调负荷，其对应用电舒适度指标为Ki,n(1)＝Ki,n，并将这些空调负荷的用电舒适度指标从大到小排序，舒适度指标值越大，表明用户满意度越高，相应该空调的用电优先级越低，而其参与需求响应的中断优先级则越高；假设有X台空调在第n个时段处于开启状态，由大到小排序后依次为：K1,n(1),K2,n(1),...,Kx,n(1),...,KX,n(1)；5.3因为n时段内处于开启的空调负荷中K1,n(1)对应的空调用电满意度最高，中断优先级也最高，故将K1,n(1)对应的空调负荷开断状态Si,n置为0，即由开启变为关断，将Si,n代入式(4)得到第n个时段新的中断方案Sn；5.4计算新的方案对应的削峰量Pn，判断其是否满足Pn≥Paim,n，若不满足则重复步骤5.2至5.3，若满足则执行步骤5.5；5.5输出第n时段中断方案；5.6重复1～N个时段的中断方案计算，可以得到总响应时段内的总中断方案：S=(S1,...Si,...SI)=S1,1...S1,n...S1,N...............Si,1...Si,n...Si,N...............SI,1...SI,n...SI.N---(5)]]>即得到I台空调N个时段中各时段内的总响应方案。...

【技术特征摘要】
1.一种基于用电舒适度的空调负荷优先级中断方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)确定空调响应时段和控制时段长度，确定响应时段内的空调负荷削峰总量，收集控
制时段内的各空调开断状态以及室内温度数据：
1.1确定空调响应开始时间ton和响应结束时间toff；
1.2确定控制时段长度Δt分钟，则在响应时段内共有个时段；
1.3确定参与响应的空调数量I，定义i为空调编号；
1.4收集各空调响应开始时刻开断状态以及室内温度数据：定义第i台空调在响应开始
时的空调开断状态为Si,0，室内温度为Ti,0，第n时段的室外温度为1.5确定响应时段内第n时段的空调负荷理想削峰量Paim,n；
(2)确定各空调温度设定值以及浮动范围：
2.1确定各空调温度设定值Ti,set；
2.2确定各空调温度浮动范围ΔTi,set；
(3)建立空调负荷的用电舒适度指标以及对应的空调负荷控制模型：
3.1建立空调负荷的用电舒适度指标Ki,n：
Ki,n=|Ti,n-Ti,set|ΔTi,set---(1)]]>其中：Ki,n是第i台空调在第n时段的舒适度指标；Ti,n是第i台空调在第n时段的室内温
度；Ti,set是第i台空调的空调温度设定值；ΔTi,set是第i台空调的空调温度浮动范围，即室
内温度允许范围为Ti,set～Ti,set+ΔTi,set；
3.2建立对应空调负荷控制模型：
假定空调工作于制冷模式，空调运行状态与室温设定有关：当室温高于最高值时，使得
空调通电；低于最低值时，使得空调断电；处于设定范围内时，空调保持原来状态，则控制模
型如下：
Si,n=0Ti,n≤Ti,set1Ti,n≥Ti,set+ΔTi,setSi,n-1Ti,set<Ti,n<Ti,set+ΔTi,set---(2)]]>其中：Si,n是第i台空调在第n时段内的空调开断状态，Si,n-1是第i台空调在第n-1时段内
的空调开断状态；
室内温度变化随空调状态变化的关系为：
Ti,n+1=Tn+1out-ηPiSi,n+1/A-(Tn+1out-ηPiSi,n+1/A-Ti,n)ϵ---(3)]]>其中：Ti.n+1是第i台空调在第n+1时段的室内温度；是第i台空调在第n+1时段的室外
温度；为t时刻空调的功率；Si,n+1为空调的开断状态，开启时为1关断为0；Pi为第i台空调
开启时额定制冷消耗功率，PiSi,n+1是第i台...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜庆国，杨斌，陈楚，肖文举，薛璐，鲜景润，胡佳琪，阮文俊，张昊纬，肖宇华，
申请(专利权)人：江苏省电力公司南京供电公司，北京慧和仕科技有限责任公司，国家电网公司，江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32