一种分散式空调参与需求响应的方法和装置

技术领域

本发明属于空调参与需求响应技术领域，具体涉及一种分散式空调参与需求响应的方法和装置。

背景技术

需求响应(demand response，DR)是需求侧管理的重要技术手段，指用户对价格或者激励信号做出响应，并改变正常电力消费模式，从而实现用电优化和系统资源的综合优化配置。

在我国需求侧建设过程中，商场、楼宇中的分散式空调作为一种群体响应量大，响应速度快速，调节成效优秀的需求侧资源，是需求响应过程中的优质响应资源，同时，空调具备热惯性，可作为典型柔性负荷参与到需求响应中。但是，另一方面，由于分散式空调物理位置较为分散，群体控制效果不稳定，可调潜力计算困难等原因，对分散式空调参与需求响应提出了更高的要求。此外，在执行过程中，由于缺乏执行效果监测手段，往往会由于人为干涉参与调节导致楼宇整体响应效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分散式空调参与需求响应的方法和装置，用以解决现有技术中的手段造成楼宇整体响应效果不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种分散式空调参与需求响应的方法，包括如下步骤：

1)建立楼宇分散式空调负荷需求响应模型，包括各个空调的需求响应热惯量模型和需求响应可调负荷模型；

2)根据各个空调的需求响应热惯量模型和需求响应可调负荷模型，分析各个空调的可调能力，包括各个空调可调功率和可调时间；

3)根据需求响应事件，包括需求响应开始时间DRT

4)根据步骤3)求解得到的轮控策略对每个参与需求响应的空调进行控制。

其有益效果为：本方法旨在辅助楼宇分散式空调精准参与需求响应调度，整个方法思路为首先实时计算每台空调的可调功率以及可调时长，然后计算所有空调参与需求响应最优策略，并执行该最优策略，有效提升楼宇分散式空调参与需求响应事件的响应效果、效率和用户体验。

进一步地，采用动态规划方法求解以最小参与可调量为目标的轮控策略，即

其有益效果为：利用动态规划方法求解以最小参与可调量为目标的轮控策略，可以准确求解得到精确的且满足需求的轮控策略。

进一步地，空调的需求响应热惯量模型为：

Q

式中，Q

其有益效果为：由于空调在关闭状态或者低功率运行时，空调所处房间热量会散失，将该方面因素考虑在内，并以一阶等效热参数模型表征房间内热动态过程，从而得到上述空调的需求响应热惯量模型。

进一步地，若空调为定频空调，则需求响应可调负荷模型为：

式中，p

其有益效果为：定频空调的压缩机运行状态(运行，开启)与室内温度与设定温度的温差相关，考虑该方面因素设置变频空调的需求响应可调负荷模型如上所示。

进一步地，若空调为变频空调，则需求响应可调负荷模型为：

式中，p

其有益效果为：变频空调的压缩机运行功率与室内温度与设定温度的温差相关，且变频空调在实际运行过程中，除定频空调特性外，ΔT

进一步地，步骤2)中，定频空调的可调功率和可调时间分别为：

P

式中，P

其有益效果为：上式可以准确展现定频空调在调节期间的室温变化以及功率上升趋势。

进一步地，步骤2)中，变频空调的可调功率和可调时间分别为：

式中，P

其有益效果为：上式可以准确展现变频空调在调节期间的室温变化以及功率上升趋势。

进一步地，步骤4)后，需监测每个参与需求响应的空调的运行状态与步骤3)中求解得到的轮控策略是否一致：若不一致，则对空调重新下发步骤3)中求解得到的轮控策略；若一致，则采集楼宇需求响应用户负荷，并与计算的需求响应基线对应时刻进行比较：若对应时刻的实时负荷低于需求响应基线负荷，则无需进行动态调整；若对应时刻的实时负荷高于需求响应基线负荷且持续一定时间，则需要动态调整投入其他空调进行补充。

其有益效果为：实时监测执行效果跟踪并进行动态调整，提高了楼宇整体响应效果。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种分散式空调参与需求响应的装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述介绍的分散式空调参与需求响应的方法，并达到与该方法相同的有益效果。

附图说明

图1是本发明的楼宇分散式空调参与需求响应系统架构图；

图2是本发明的分散式空调参与需求响应的方法的流程图；

图3(a)是本发明的定频空调调控期间温度与功率走势图；

图3(b)是本发明的变频空调调控期间温度与功率走势图。

具体实施方式

本发明提出一种能够辅助楼宇分散式空调精准参与需求响应的方法，该方法通过将需求响应终端实时计算每台空调的可调负荷以及可调时长，再通过动态规划算法计算所有空调参与需求响应最优策略，最后在执行阶段通过动态调整空调运行状态保障需求响应执行效果，旨在辅助楼宇分散式空调精准参与需求响应调度。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

方法实施例：

本发明的楼宇分散式空调参与需求响应系统架构图如图1所示，核心设备为楼宇及通用制造业需求响应终端。终端设备位于电网侧、用户侧物联链路中，用于空调运行数据采集、需求响应指令交互、需求响应策略生成等场景。同时，终端设备也负责构建分散式空调的热惯量模型，基于动态规划构建轮控算法，基于响应效果动态调整空调运行状态等核心功能，旨在辅助楼宇分散式空调精准参与需求响应。

基于该系统所实现的分散式空调参与需求响应的方法如图2所示，具体流程如下：

步骤一，建立楼宇分散式空调负荷需求响应模型，包括各个空调的需求响应热惯量模型和需求响应可调负荷模型。

楼宇分散式空调目前主要分为2种，定频空调与变频空调。定频空调通过控制压缩机的启停来实现制冷或制热，变频空调的压缩机能够在长期运转的情况下通过控制压缩机运行频率从而调节冷量或热量输出，智能恒定控温。

空调在关闭状态或者低功率运行时，空调所处房间热量会散失，以一阶等效热参数模型表征房间内热动态过程，各个空调的热惯量模型如下：

Q

式中，Q

空调参与需求响应的控制方式主要有调节温度、控制模式、控制开关，空调控制后的统一现象为室内温度上升。为保障需求响应参与期间楼宇用户舒适度，在室内温度上升到一定数值时，需要重新调整空调运行状态使重新开始制冷，此时，空调负荷重新上升，调节能力下降为0。

此外，定频空调的压缩机运行状态(运行，开启)与室内温度与设定温度的温差相关，变频空调的压缩机运行功率也与室内温度与设定温度的温差相关。以定频空调为例，当温度差大于等于0时，压缩机将以最大功率运行，当温度差小于0时，压缩机将以最小功率运行。如下：

/>

变频空调在实际运行过程中，除定频空调特性外，ΔT

式中，

由此建立了空调的需求响应热惯量模型与需求响应可调负荷模型。

步骤二，计算楼宇需求响应用户所有空调可调潜力参数，包括各个空调可调功率和可调时间。

为保证楼宇用户在参与需求响应时的舒适度，在本方法中进行最大室内温度约束，如下：

式中，T

式中，Q

根据图3(a)和图3(b)可以看到定频空调和变频空调在调节期间的室温变化以及功率上升趋势，因此可以得到空调在调节期间的可调能力，此时，通过公式计算定频空调室内温度调节到T

变频空调在调节到变频温度区间n和N以及变频空调响应时长所需时间如下：

式中，

定频空调在调节时间段内可调能力计算如下：

P

变频空调在调节时间段内可调能力计算如下：

式中，P

步骤三，基于动态规划算法计算空调轮控策略。

主站下发需求响应开始时间DRT

假设空调i参与需求响应后，整个需求响应时间中最早时段和指标缺口为(a,b)，采用动态规划的方式进行求解，求解最小参与可调量。即：

即a′>DRT

步骤四，实时监测执行效果并动态调整空调运行。

按照步骤三优化算法计算的轮控算法投入空调轮控后，需要对楼宇需求响应用户的整体执行效果进行跟踪。实时监测执行效果跟踪并动态调整过程主要包括以下几步：

①每分钟监测投入轮控策略的空调实时运行状态与策略运行状态是否一致，若空调实时运行状态与策略要求运行状态不一致，则对该空调重新下发轮控策略指令；

②根据终端历史采集负荷以及地方需求响应政策及基线算法计算楼宇需求响应用户在本次需求响应执行期间的需求响应基线；

③需求响应终端实时采集楼宇需求响应用户负荷，并与②中计算的需求响应基线对应时刻进行比较：若对应时刻的实时负荷低于需求响应基线负荷，则代表执行效果较好，无需进行动态调整；若对应时刻的实时负荷高于需求响应基线负荷，并且持续N分钟出现该情况，则代表执行效果略差，需要动态调整投入其它楼宇分散式空调进行执行补充；

④需求响应终端根据用户关口负荷反馈修正自己的实际调节负荷，即重复①-③，直到判定需求响应终止条件，则整个动态调整优化结束。

综上，该方法旨在辅助楼宇分散式空调精准参与需求响应调度，有效提升楼宇分散式空调参与需求响应事件的响应效率和用户体验。

装置实施例：

本发明的一种分散式空调参与需求响应的装置实施例，包括存储器、处理器和内部总线，处理器、存储器之间通过内部总线完成相互间的通信和数据交互。存储器用于执行存储器在存储器中的计算机程序指令实现本发明的方法实施例中介绍的一种分散式空调参与需求响应的方法。其中，处理器可以为微处理器MCU、可编程逻辑器件FPGA等处理装置。存储器可为利用电能方式存储信息的各式存储器，例如RAM、ROM等；当然，还可为其他方式的存储器。