[发明专利]一种基于负荷模式的空调系统灵活性运行策略制定方法

说明书

本发明公开了一种基于负荷模式的空调系统灵活性运行策略制定方法。可应用于建筑节能相关领域的科学研究和工程应用。双步聚类的方法同时考虑冷热负荷曲线形态变化和负荷数值大小。通过聚类区分获得典型负荷模式，进而将灵活性指标作为优化目标，与运行能耗目标一起，纳入运行策略的多目标优化过程中，采用Topsis灰色关联度熵权法进行运行策略的多目标决策。本运行策略制定方法可以实现负荷模式的高精度识别，此外，针对不同的冷热负荷模式，对比优化前的策略实现了运行电耗和费用的节约。分析优化的结果可以发现对建筑的空调系统进行有计划地调节，可以实现建筑空调系统节能节费运行。

技术领域

本发明涉及一种建筑运行策略制定方法，具体涉及一种基于负荷模式的空调系统灵活性运行策略制定方法。

背景技术

随着时代的发展，经济快速的增长，在第三次科技革命的大背景下，人们对能源的需求量日益增加，供冷供热与电网的联系也日益紧密。供电商必须根据需求方的实时需求提供电力。分析负荷曲线可以指导开发能源管理方案。建筑在运行调控时，根据当地气候条件，用户需求和电网需要，对负荷进行转移，削峰，填谷。了解了建筑的负荷变化，可以通过改变建筑的负荷曲线实现优化的能源管理。随着可获取的参数增多，负荷变化的细节特征能够被更好的展现，采用数据分析方法可以分析获得建筑的能耗利用模式。

之前的研究通常采用神经网络或多元回归模型等方法对建筑的负荷进行建模和预测，但是在预测算法中存在的最大缺陷就是得到的负荷曲线也缺乏典型的特征。如果没有典型性的支撑，可能仅由于个别时间人为因素的随机变化而产生多个峰少个峰的形态，这种情况本身就是带有特殊性的，不具有代表性和指导设备运行的意义。而训练数据不同，可能获得的负荷曲线形态各异，如果不加以聚类，则会产生海量的需求目标工况，增加了计算的复杂度不利于后续的策略制定。其次是在优化问题的制定上，通常关注的是运行的经济性，或者是冷热供应是否能满足用户的需求。少有研究将电网的需求响应和运行的费用还有用户的需求综合考虑，在解决现在的空调系统优化问题上，需要综合考虑多种因素，使空调系统的调控合理化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于负荷模式的空调系统灵活性运行策略制定方法，以解决上述技术问题。基于以往的发明，本发明进行了以下改进：

本发明提出了一种基于负荷模式的空调系统灵活性运行策略制定方法，包括以下步骤：

1)归类建筑负荷曲线的特征，采用了基于余弦相似性的聚类和基于欧氏距离的聚类对建筑负荷曲线的模式进行识别，外层聚类对负荷进行标准化之后，采用形态相似进行判别，内层对外层得到的不同类型的负荷进行进一步的聚类，得到负荷大小相似的类簇。

2)提取典型模式建立和分类的特征指标，

a)平均日负荷计算开机之后的建筑负荷的平均值。

b)最大日负荷(Q_max)：反映了一天中的负荷极大值，在该时间的负荷调控时通常需要被削减，或通过增加设备来满足负荷需求。

c)负荷变化率(ΔQ)：反应研究日的负荷变化剧烈程度。通过计算负荷逐时变化率的平均值求得反应全天负荷变化；

d)峰值负荷率，按照天津市物价局的规定，电网的峰期的时间为8:00-11:00，18:00-23:00计算了电价处于峰值的时候需要被满足的总建筑冷热负荷；

式中：—平均峰值负荷，kW

3)对新获得的负荷进行模式分类，在分类器训练中采用了决策树分类以及最近邻(KNN)。通过训练分类器，在获得新的负荷曲线时，将其归类于现有的典型负荷曲线类别中。计算时考虑了负荷的特征对于分类精度的影响。分类时选用5交叉验证计算数据的分类精度。