[发明专利]一种中央空调负荷群参与电力系统调峰的控制策略

说明书

本发明公开了中央空调(Central Air Conditioner,CAC)负荷群参与电力系统调峰的控制策略。本发明提出了用于参与电力系统调峰的中央空调单体负荷模型，包括主机电热转换、冷冻水热过程、风机盘管热交换以及末端房间空间热模型，并通过试验平台验证了所提模型的准确性。本发明构建了中央空调负荷群参与电力系统调峰的系统架构，提出了中央空调负荷群参与电力系统调峰的优化模型，对非线性约束进行分段线性化，使得模型方便快速有效求解。本发明可以通过控制中央空调提升电力系统调峰能力；充分考虑了用户舒适度；对中央空调设备的影响很小；对通信实时性要求不苛刻；所建数学优化模型为混合整数线性规划，方便使用常用数学优化求解器进行快速有效求解。

技术领域

本发明涉及一种中央空调(Central Air Conditioner,CAC)负荷群参与电力系统调峰的控制策略。

背景技术

在夏季和冬季的电力负荷高峰时期，容易出现电力短缺的情况，调峰对于电力系统安全稳定运行非常关键。目前通常采用有序用电的方式进行电力负荷高峰时期的调峰，为减少民生影响，优先针对高耗能工业负荷进行有序用电调控，极端天气情况下，会限制居民负荷用电。近年提出需求侧响应进行电力系统的调峰，以减少限电的不利影响。

空调负荷是典型的需求侧响应资源，在一些城市，比如香港、上海、厦门等地，夏季时空调负荷占比最高能达到电力负荷的30％～40％，此外，对空调负荷进行短时控制不会明显影响人体舒适度，因此空调负荷具有电力系统需求响应的潜质。相比于分体式空调，中央空调由于其更高的容量、更大的热惯性以及更便捷的控制能力在电力系统需求响应方面表现更为优越，因此中央空调负荷参与电力系统调峰具有更加明显的实际意义。

当前中央空调负荷群参与电力系统调峰的建模与控制存在以下问题：

(1)用来参与电力系统调峰的中央空调单体负荷模型仍需完善；

(2)需要评估中央空调负荷群的调峰能力；

(3)需要制定有效的中央空调负荷群参与电力系统调峰的控制策略。

发明内容

本发明为解决上述问题，建立参与电力系统调峰的中央空调单体负荷模型；评估中央空调负荷群的调峰能力；制定有效的中央空调负荷群参与电力系统调峰的控制策略。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

(1)负荷终端实时采集中央空调的实时运行信息，包括空调主机开关情况、冷却水进出水设定温度、冷冻水进出水温度、主机功率、末端房间典型量测温度等；

(2)负荷终端向中央空调聚合层上传实时运行信息，中央空调聚合层根据中央空调负荷群实时运行状态得到中央空调调峰能力，并定时向电力系统调度中心上传调峰能力；

(3)如果电力系统需要中央空调调峰，调度中心向中央空调聚合层下达调峰任务；接受到调峰任务后，聚合层向中央空调下达相应控制命令，中央空调执行控制命令；

(4)空调主机通过压缩机将低压制冷剂蒸汽压缩为高压蒸汽，制冷剂与冷凝器内的冷却水热交换后，会处于高压液态，通过节流阀后，压力骤降，之后低压液体制冷剂送到蒸发器，与冷水进行热交换后，变为气态；通过以上压力和相变过程，中央空调主机可将电能转化为数倍的制冷量；主机电功率和主机制冷量的关系可以使用三次函数进行拟合

其中P_chiller,e和P_chiller,h是中央空调的电功率和制冷量(W)；a₀，a₁，a₂和a₃是三次函数相应参数；

根据热力学第一定律可以近似得出冷冻水的进出水温度变化模型