[发明专利]基于空调分组聚类大规模空调负荷虚拟调峰机组构建方法

权利要求书

1.一种基于空调分组聚类大规模空调负荷虚拟调峰机组构建方法，其特征在于，所述基于空调分组聚类大规模空调负荷虚拟调峰机组构建方法根据热力平衡原理，建立空调停机和运转时室温时变模型，模拟出不同外界环境、不同建筑结构、不同空调制冷功率的房间室温变化过程；

推导得出特征温度RCT和温变指数TCI两个影响室温的关键参量，将两个参量作为受控空调房间的特征属性，特征属性相近表明受控空调的控制响应速度、控制时间及用户舒适度均近似；

采用聚类分析方法，将特征属性相近的受控空调整合成一个大容量虚拟空调参与调峰控制；

将大量的单体空调在设定的市场运作规则下进行聚类分组，构建起若干台虚拟调峰机组参与调峰控制。

2.如权利要求1所述的基于空调分组聚类大规模空调负荷虚拟调峰机组构建方法，其特征在于，该基于空调分组聚类大规模空调负荷虚拟调峰机组构建方法具体包括以下步骤：

步骤一、根据热力平衡原理，建立空调停机和运转时室温时变模型，模拟出外界环境、不同建筑结构、不同空调制冷功率的房间室温变化过程，并推导得出特征温度RCT和温变指数TCI两个影响室温的关键参量；

步骤二、以特征温度RCT和温变指数TCI为特征属性，在设定的市场运作规则下，采用聚类技术实施居民空调分组；

步骤三、将聚类结果中归属为同一簇、申报占空比相同的空调归并为一组；对于同时愿意参与任意占空比控制的空调，则完全根据聚类结果划分组别；

步骤四、由组中空调特征属性的均值确定组的典型特征温度和典型温变指数组的空调制冷能力、制冷空间是组中所有成员空调制冷能力、制冷空间之和，将每一组作为一台虚拟调峰机组，响应电力调度中心的调峰控制。

3.如权利要求2所述的基于空调分组聚类大规模空调负荷虚拟调峰机组构建方法，其特征在于，居民空调的轮停控制过程中，每一控制周期由停机期、制冷期和维持期三个阶段构成；

停机期的房间热平衡方程为：

Ca·Vk·ρa·dTk,nin-off(t)=Qk,nCL(Tk,nin-off(t))dt-Qkx(dTk,nin-off(t));]]>

制冷期的房间热平衡方程为：

Ca·Vk·ρa·dTk,nin-off(t)=Qk,nCL(Tk,nin-off(t))dt-Qkx(dTk,nin-off(t))-Qkcooldt;]]>

其中：C_a＝0.28J/(kg·℃)，为空气定压重量比热；V_k为用户k的制冷空间体积，由制冷面积与层高之积计得；ρ_a＝1.29kg/m³，为室内空气密度；T_k,n^in-off(t)和T_k,n^in-on(t)分别为用户k在第n个控制周期停机期t时刻的室温和制冷期t时刻的室温；T_n^out为第n个控制周期的室外气温；Q_k^x为空调制冷量；Q_k,n^CL和Q_k^x分别为瞬时得热量和建筑内墙面蓄热量，分别为：

Qk,nCL(Tk,nin-off(t))=αk·(Tnout-Tk,nin-off(t))+βk,n;]]>

Qk,nx(dTk,nin-off(t))=Sk·Akin·dTk,nin-off;]]>

上式中，α_k和β_k,n为由建筑物面积、围护结构传热系数、第n控制周期外界气温决定的系数；S_k为内墙面蓄热系数，单位W/(m²·℃)；A_kⁱⁿ为内墙面积，单位m²。

4.如权利要求1所述的基于空调分组聚类大规模空调负荷虚拟调峰机组构建方法，其特征在于，居民空调房间在停机期的室温时变方程为：

Tk,nin-off(t)=Ak,nR/BkB-(Ak,nR/BkR-Tk,nin-off(0))·e-BkRXk·t;]]>

居民空调房间在制冷期的室温时变方程为：

Tk,nin-off(t)=Ak,nR-QkcoolBkR-(Ak,nR-QkcoolBkR-Tk,nin-on)·e-BkRXk·t;]]>

上两式中，为了简化公式，用A_k,n^R、B_k^R、X_k,代号表示建筑热工参数、空调参数、蓄热参数，分别为Ak,nR=defαk·Tnout+βk,n,]]>BkR=defαk,]]>Xk=defCa·V·ρa+Sk·Akin;]]>T_k,n^in-off(0)和T_k,n^in-on(0)分别为用户k在第n个控制周期停机期初始0时刻的室温和制冷期初始0时刻的室温；α_k和β_k,n为由建筑物面积、围护结构传热系数、第n控制周期外界气温决定的系数；S_k为内墙面蓄热系数，单位W/(m²·℃)；A_kⁱⁿ为内墙面积，单位m²。