[发明专利]基于虚拟荷电状态优先的定速空调控制策略

说明书

本发明公开了一种基于虚拟荷电状态优先的定速空调控制策略：基于等效热参数模型建模方法，提出虚拟储能模型的热力参数部分，推导相关指标，基于温控负荷运行特性，对电力参数部分指标进行数学描述，综合电力参数部分和热力参数部分形成温控负荷虚拟储能模型；对虚拟储能模型进行离散化和线性化；提出VSOC优先定速压缩机式控制策略；获得参与调度的各定速空调用户的设备参数和运行状态，设定电网功率缺额和控制权让渡时长，得出具体控制函数。本发明充分挖掘定速压缩机式温控负荷参与需求侧响应的潜力。

技术领域

本发明涉及需进行空调负荷集群调度的领域，主要包括优化控制、负荷转移、需求侧响应，温控负荷，虚拟储能等领域，更具体的说，是涉及一种基于虚拟荷电状态优先的定速空调控制策略。

背景技术

需求侧响应是一种用户主动接受电网信号进行互动的用电模式。高级量测体系的推广使得温控负荷控制策略和集群调度规模化应用的成为可能。定速压缩机在家庭中主要应用于空调中，也是空调的核心元件。定速空调具有快速的响应速度以及较大的响应潜力。从可削减度、可控度和可接受度三个指标认为普通定速空调作为定速压缩机式温控负荷的参与需求侧响应的典型代表。

定速空调一般采用单相异步电机作为压缩机，电网频率决定了其稳定运行状态下的转速。电网的频率波动较小，这直接导致压缩机只能以固定转速转动，故称定速空调。为了维持室内温度在一个特定温度值附近，就需要控制压缩机不断地通断实现对温度的控制。这种调节方式称为启停调节。

在电网不同的电压、频率下，定速空调功率绝对值略有波动，但是相对值基本不变。即在电网运行情况允许的阈值范围内，定速空调是一种恒功率负载。在动态特性上，电网的电压闪变和频率变动直接影响到空调启动降温、恒温运行和堵转停机等过程，易引起用户舒适度不满，同时也容易对空调造成损伤。在压缩机启动时，压缩机转子从静止到额定转速会产生巨大的转动惯量，导致启动力矩远大于运行力矩。对于空调自身，频繁的启停会加剧空调机械运动部件的磨损；对于电网侧，频繁的启停会导致更大的尖峰冲击电流和能量损失。因此定速空调要避免频繁的启停。

温控负荷的主流模型是灰箱模型(简化物理结构模拟建筑能量流动模型)。目前国内外普遍认可灰箱模型的建模方法有2种：基于电路模拟的等效热参数模型(equivalentthermal parameter，ETP)建模方法和基于冷热负荷计算的建模方法。ETP模型较为经典的是三阶状态空间的热力学模型，但模型参数众多，计算繁琐。为了在工程领域进行大规模的实际应用，忽略影响较小的参数推导出一阶热力学等效热参数模型。

美国先进电池联合会(USABC)在其《电动汽车电池实验手册》中定义为荷电状态(State of Charge，SOC)：电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。本专利仿照其定义提出虚拟储能荷电状态(Virtual State of Charge，VSOC)：虚拟储能在一定的充放电功率下，剩余能量与相同条件下额定容量的比值。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，基于虚拟储能控制策略，建立定速压缩机式温控负荷的虚拟储能模型，提出一种针对定速压缩机式空调负荷的VSOC优先虚拟储能控制策略，即一种基于虚拟荷电状态优先的定速空调控制策略，充分挖掘定速压缩机式温控负荷参与需求侧响应的潜力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明基于虚拟荷电状态优先的定速空调控制策略，包括以下步骤：

第一步：基于等效热参数模型(equivalent thermal parameter，ETP)建模方法，以此为基础提出虚拟储能模型的热力参数部分，并设立推导相关指标，基于温控负荷运行特性，对电力参数部分指标进行数学描述，综合电力参数部分和热力参数部分形成温控负荷虚拟储能模型；

a)假设房间(箱体)内气体温度等于房间(箱体)内固体温度，引入ETP模型，其一般形式为：