[发明专利]一种需求响应模式下中央空调系统的分布式能量优化管理方法

说明书

本发明公开了一种需求响应模式下中央空调系统的分布式能量优化管理方法，包括如下步骤：(1)根据中央空调系统工作原理，构建中央空调系统物理模型及用户舒适度模型；(2)对需求响应模式下的中央空调系统进行稳态功率需求分析；(3)以最大化用户舒适度为目标，构建中央空调系统集中式能量优化管理模型；(4)采用ADMM算法将中央空调系统集中式能量优化管理模型分解成针对本地子系统的分布式能量优化管理模型；(5)对所建分布式优化模型进行求解，本发明提供的方法在需求响应功率限值情况下，以最大化用户舒适度为目标，减轻了中央空调系统能量管理中心的计算与通信压力，还能满足中央空调系统中各区域用户的不同舒适度需求，兼具良好的系统友好性和用户友好性。

技术领域

本发明涉及一种需求响应模式下中央空调系统的分布式能量优化管理方法，属于电力系统及其自动化技术。

背景技术

近年来，随着新能源发电机组、储能系统、电动汽车等分布式资源大量接入，其发、用电功率的不确定性给电网的供需平衡带来了极大的挑战，电网对功率调节资源的需求与日俱增。随着自动需求响应技术的发展，柔性负荷可通过功率调整或功率转移、以需求响应的方式从用户侧出发来实现电网功率供需平衡，成为了电网侧可调容量的有效替代资源。

相比于分体式空调、电热水器等小型居民温控负荷，中央空调作为大型商业温控负荷，系统内部电力设备众多，用电功率较大。由于其中水系统和建筑本体具有巨大的热惯性，中央空调系统调节潜力巨大，近年来成为了典型的电力需求响应资源。然而中央空调系统内部与电功率相关的可控变量众多，并且包括多个用户区域，难以兼顾各个区域的用户舒适度进行系统集中能量优化管理。

因此提出一种需求响应模式下中央空调系统的分布式能量优化管理方法，在需求响应功率限值约束下，以最大化用户舒适度为目标，利用ADMM算法将系统集中能量优化管理问题分解为一系列子系统本地优化问题，不仅可以减轻中央空调系统能量管理中心的计算与通信压力，还能实现不同区域用户舒适度的差异性管理，具有较高的用户友好性。

发明内容

发明目的：为了充分利用中央空调系统的需求响应潜力，充分保障用户舒适度，本发明提供一种需求响应模式下中央空调系统的分布式能量优化管理方法，针对包含制冷系统、水系统、风系统以及用户区域的中央空调系统，在需求响应功率限值情况下，以最大化用户舒适度为目标，采用多代理系统，利用ADMM算法将集中式能量优化管理问题分解成由本地子系统代理处理的分布式能量优化管理问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种需求响应模式下中央空调系统的分布式能量优化管理方法，包括如下步骤：

(1)根据中央空调系统工作原理，构建中央空调系统物理模型及用户舒适度模型；

(2)对需求响应模式下的中央空调系统进行稳态功率需求分析；

(3)以最大化用户舒适度为目标，构建中央空调系统集中式能量优化管理模型；

(4)采用ADMM算法将中央空调系统集中式能量优化管理模型分解成针对本地子系统的分布式能量优化管理模型；

(5)对所建分布式优化模型进行求解。

具体的，所述步骤(1)中，根据中央空调系统工作原理，构建中央空调系统物理模型及用户舒适度模型，具体为：

(1-1)制冷系统模型：

制冷系统由压缩机、蒸发器、冷凝器和单向阀组成，一个中央空调系统中通常有多台制冷机，每台制冷机产生的冷量如下式。

式中：表示冷量，kW；c^w表示水的比热容值，kJ/(kg*℃)；表示冷冻水的质流量，kg/s；和分别表示冷冻水的进水温度和出水温度，℃；ε^e表示制冷机的热传递效率。