基于云平臺(tái)的空調(diào)系統(tǒng)電力需求響應(yīng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空調(diào)及智能電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于云平臺(tái)的空調(diào)系統(tǒng)電力需求 響應(yīng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 需求響應(yīng)（Demand Response，簡(jiǎn)稱DR)即電力需求響應(yīng)，是指當(dāng)電力批發(fā)市場(chǎng)價(jià) 格升高或系統(tǒng)可靠性受威脅時(shí)，電力用戶接收到供電方發(fā)出的誘導(dǎo)性減少負(fù)荷的直接補(bǔ)償 通知或者電力價(jià)格上升信號(hào)后，改變其固有的習(xí)慣用電模式，達(dá)到減少或者推移某時(shí)段的 用電負(fù)荷而響應(yīng)電力供應(yīng)，從而保障電網(wǎng)穩(wěn)定，并抑制電價(jià)上升的短期行為。需求響應(yīng)策 略分為基于價(jià)格的需求響應(yīng)及基于激勵(lì)的需求響應(yīng)，基于價(jià)格的需求響應(yīng)實(shí)行分時(shí)價(jià)格， 相應(yīng)的需求響應(yīng)策略較多，基于激勵(lì)的需求響應(yīng)是指需求響應(yīng)實(shí)施機(jī)構(gòu)根據(jù)電力系統(tǒng)供需 狀況制定相應(yīng)政策，用戶在系統(tǒng)需要或電力緊張時(shí)減少電力需求，以此獲得直接補(bǔ)償或其 他時(shí)段的優(yōu)惠電價(jià)，在需求響應(yīng)計(jì)劃實(shí)施前，通常需求響應(yīng)實(shí)施機(jī)構(gòu)要與參與用戶提前簽 訂合同，在合同中約定需求響應(yīng)的內(nèi)容（削減用電負(fù)荷大小及核算標(biāo)準(zhǔn)、響應(yīng)持續(xù)時(shí)間、 合同期內(nèi)的最大響應(yīng)次數(shù)等），提前通知時(shí)間、補(bǔ)償或電價(jià)折扣標(biāo)準(zhǔn)、以及違約的懲罰措施 等?？梢苑譃橹苯迂?fù)荷控制（Direct Load Control，DLC)、可中斷負(fù)荷（Interruptible Load，IL)、需求側(cè)競(jìng)價(jià)（Demand Side Bidding，DSB)、緊急需求響應(yīng)（Emergency Demand Response，EDR)、容量市場(chǎng)項(xiàng)目和輔助服務(wù)項(xiàng)目等。
[0003] 空調(diào)系統(tǒng)用電量占建筑用電量的50%左右，且由于建筑本體、空調(diào)系統(tǒng)的蓄冷 能力，空調(diào)系統(tǒng)的短暫關(guān)閉不影響舒適性，空調(diào)系統(tǒng)作為需求響應(yīng)的對(duì)象比較合適。而且 目前已有研究者提出考慮設(shè)備的熱力學(xué)特性和參數(shù)多樣應(yīng)的模型，采用狀態(tài)隊(duì)列（State Queuing，SQ)法針對(duì)溫控設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)移特性進(jìn)行建模，基于用戶側(cè)舒適度約束算法，提 出基于離散積分的數(shù)值模型進(jìn)行相應(yīng)控制優(yōu)化。
[0004] 然而，這些方法的局限在于，大多限于對(duì)溫控設(shè)備溫度設(shè)定值的調(diào)節(jié)，或根據(jù)溫度 設(shè)定值對(duì)設(shè)備啟停進(jìn)行簡(jiǎn)單排序控制，不能很好的滿足用戶舒適度需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種基于云平臺(tái)的空調(diào)系統(tǒng)需求響應(yīng)控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的 一項(xiàng)或多項(xiàng)缺失。
[0006] 本發(fā)明提供一種基于云平臺(tái)的空調(diào)系統(tǒng)電力需求響應(yīng)控制方法，所述云平臺(tái)連接 至少一空調(diào)系統(tǒng)，包括：根據(jù)一電網(wǎng)調(diào)度指令，確定所有所述空調(diào)系統(tǒng)的最大總用電值；根 據(jù)所述空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)目標(biāo)溫度及濕度，建立所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度 關(guān)系模型；基于所述建筑的構(gòu)造、室內(nèi)環(huán)境及所述空調(diào)系統(tǒng)各自對(duì)所述建筑的室內(nèi)溫濕度 貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，建立建筑本體模型，以計(jì)算動(dòng)態(tài)變化的室內(nèi)溫濕度；結(jié)合所述最大總用電值、所 述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型、所述建筑本體模型及一設(shè)定溫濕舒適 度區(qū)間，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電控制模型；將所述空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)、所述 空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)用電負(fù)荷及所述建筑的實(shí)時(shí)室內(nèi)外溫濕數(shù)據(jù)分別輸入所述總用電控制模 型，計(jì)算得到所述空調(diào)系統(tǒng)的控制參數(shù)變化曲線，并根據(jù)所述控制參數(shù)變化曲線控制所述 空調(diào)系統(tǒng)的電力需求響應(yīng)。
[0007] -個(gè)實(shí)施例中，所述電網(wǎng)調(diào)度指令為從一電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)獲取的實(shí)際電網(wǎng)調(diào)度指 令，其中，所述云平臺(tái)與所述電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)連接。
[0008] -個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)際電網(wǎng)調(diào)度指令的獲取時(shí)間與所述空調(diào)系統(tǒng)的電力需求響 應(yīng)的起始時(shí)間的差值小于或等于一設(shè)定時(shí)間；所述總用電控制模型同時(shí)滿足：所述建筑的 室內(nèi)目標(biāo)溫濕度位于所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間內(nèi)且所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量小于所 述最大總用電值，結(jié)合所述最大總用電值、所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān) 系模型、所述建筑本體模型及一設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電控 制模型，包括：根據(jù)所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型，建立所有所述空 調(diào)系統(tǒng)的總用電量目標(biāo)函數(shù)；根據(jù)所述建筑本體模型和所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所 述建筑的室內(nèi)溫濕度約束函數(shù)；以所述最大總用電值為最大值，基于所述空調(diào)系統(tǒng)的用電 量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量約束函數(shù)；結(jié)合所述 總用電量目標(biāo)函數(shù)、所述室內(nèi)溫濕度約束函數(shù)及所述總用電量約束函數(shù)，生成所述總用電 控制模型。
[0009] -個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)際電網(wǎng)調(diào)度指令的獲取時(shí)間與所述空調(diào)系統(tǒng)的電力需求響 應(yīng)的起始時(shí)間的差值小于或等于一設(shè)定時(shí)間；所述總用電控制模型同時(shí)滿足：所述建筑的 室內(nèi)目標(biāo)溫濕度位于所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間之外且所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量小于 所述最大總用電值，結(jié)合所述最大總用電值、所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度 關(guān)系模型、所述建筑本體模型及一設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電 控制模型，包括：根據(jù)所述建筑本體模型和所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所述建筑的室內(nèi) 溫濕度最小偏離所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間的目標(biāo)函數(shù)；以所述最大總用電值為最大值，基 于所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電 量約束函數(shù)；結(jié)合最小偏離所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間的目標(biāo)函數(shù)和所述總用電量約束函 數(shù)，建立優(yōu)先滿足所述總用電量約束函數(shù)的總用電控制模型。
[0010] 一個(gè)實(shí)施例中，所述實(shí)際電網(wǎng)調(diào)度指令的獲取時(shí)間與所述空調(diào)系統(tǒng)的電力需求響 應(yīng)的起始時(shí)間的差值大于一設(shè)定時(shí)間；所述總用電控制模型考慮了所述空調(diào)系統(tǒng)的水系統(tǒng) 及所述建筑的本體的蓄冷能力。
[0011] 一個(gè)實(shí)施例中，所述總用電控制模型同時(shí)滿足：所述建筑的室內(nèi)目標(biāo)溫濕度位于 所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間內(nèi)且所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量小于所述最大總用電值，結(jié)合 所述最大總用電值、所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型、所述建筑本體 模型及一設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電控制模型，包括：根據(jù)所述 空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量目標(biāo) 函數(shù)，其中，所述總用電量目標(biāo)函數(shù)是一積分模型；根據(jù)所述建筑本體模型和所述設(shè)定溫濕 舒適度區(qū)間，建立所述建筑的室內(nèi)溫濕度約束函數(shù)；以所述最大總用電值為最大值，基于所 述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量約 束函數(shù)；結(jié)合所述總用電量目標(biāo)函數(shù)、所述室內(nèi)溫濕度約束函數(shù)及所述總用電量約束函數(shù)， 生成所述總用電控制模型。
[0012] 一個(gè)實(shí)施例中，所述總用電控制模型同時(shí)滿足：所述建筑的室內(nèi)目標(biāo)溫濕度位于 所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間之外且所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量小于所述最大總用電值，結(jié) 合所述最大總用電值、所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型、所述建筑本 體模型及一設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電控制模型，包括：根據(jù)所 述建筑本體模型和所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所述建筑的室內(nèi)溫濕度最小偏離所述設(shè) 定溫濕舒適度區(qū)間的目標(biāo)函數(shù)，其中，所述建筑的室內(nèi)溫濕度最小偏離所述設(shè)定溫濕舒適 度區(qū)間的目標(biāo)函數(shù)是一積分模型；以所述最大總用電值為最大值，基于所述空調(diào)系統(tǒng)的用 電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量約束函數(shù)；結(jié)合最 小偏離所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間的目標(biāo)函數(shù)和所述總用電量約束函數(shù)，建立優(yōu)先滿足所述 總用電量約束函數(shù)的總用電控制模型。
[0013] -個(gè)實(shí)施例中，所述電網(wǎng)調(diào)度指令為預(yù)測(cè)電網(wǎng)調(diào)度指令；所述空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)多個(gè) 所述預(yù)測(cè)電網(wǎng)調(diào)度指令進(jìn)行電力需求響應(yīng)。
[0014] 一個(gè)實(shí)施例中，所述總用電控制模型同時(shí)滿足：所述建筑的室內(nèi)目標(biāo)溫濕度位于 所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間內(nèi)且所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量小于所述最大總用電值，結(jié)合 所述最大總用電值、所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型、所述建筑本體 模型及一設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電控制模型，包括：根據(jù)各所 述預(yù)測(cè)電網(wǎng)調(diào)度指令的發(fā)生概率和所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型， 建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電電費(fèi)/電量目標(biāo)函數(shù)，其中，所述總用電電費(fèi)/電量目標(biāo)函 數(shù)是一積分模型；根據(jù)所述建筑本體模型和所述設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間，建立所述建筑的室 內(nèi)溫濕度約束函數(shù)；以所述最大總用電值為最大值，基于所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑 室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型，建立所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量約束函數(shù)；結(jié)合所述總用電電費(fèi) /電量目標(biāo)函數(shù)、所述室內(nèi)溫濕度約束函數(shù)及所述總用電量約束函數(shù)，生成所述總用電控制 模型。
[0015] -個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括：基于時(shí)刻、電價(jià)、室外溫度、室外濕度、室外照度 及風(fēng)力中的一個(gè)或多參數(shù)，根據(jù)所述空調(diào)系統(tǒng)的供電電網(wǎng)的負(fù)荷數(shù)據(jù)及/或所述空調(diào)系統(tǒng) 的歷史運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，生成所述預(yù)測(cè)電網(wǎng)調(diào)度指令，并計(jì)算所述預(yù)測(cè)電網(wǎng)調(diào)度指令的發(fā)生 概率。
[0016] 一個(gè)實(shí)施例中，所述空調(diào)系統(tǒng)的用電量與其建筑室內(nèi)溫濕度關(guān)系模型中用電量包 括：制冷機(jī)組用電量、冷凍冷卻水栗用電量、冷卻塔用電量及末端風(fēng)機(jī)用電量。
[0017] -個(gè)實(shí)施例中，所述控制參數(shù)包括：所述空調(diào)系統(tǒng)的啟停狀態(tài)、冷凍水溫度、機(jī)組 負(fù)荷率、冷凍水流量、冷卻水流量、冷卻塔的風(fēng)機(jī)啟停狀態(tài)、空調(diào)機(jī)組的風(fēng)量、風(fēng)機(jī)盤管的風(fēng) 量、新風(fēng)機(jī)組出風(fēng)溫度及新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)量中的一個(gè)或多個(gè)。
[0018] -個(gè)實(shí)施例中，所述總用電控制模型為：
[0021] 其中，
分別是總用電量目標(biāo)函數(shù)和總用電電費(fèi)目 標(biāo)函數(shù)；Tp]，Hd]e S ,是所述建筑的室內(nèi)溫濕度約束函數(shù)；
是所有所述 空調(diào)系統(tǒng)的總用電量約束函數(shù)；Pe是單位時(shí)間內(nèi)所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量；j是空調(diào) 系統(tǒng)的序號(hào)，j多1，j為正整數(shù)；m為空調(diào)系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，m多1，m為正整數(shù)；Pej是單位時(shí)間 內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)j的用電量；T w是空調(diào)系統(tǒng)j的建筑室內(nèi)溫度；Ce是單位時(shí)間內(nèi)所有所述空調(diào) 系統(tǒng)使用的總電費(fèi)；(^是單位時(shí)間內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)j使用的電費(fèi)；H d]是空調(diào)系統(tǒng)j的建筑室內(nèi) 濕度；S,是空調(diào)系統(tǒng)j的設(shè)定溫濕舒適度區(qū)間；Pemax是單位時(shí)間內(nèi)所有所述空調(diào)系統(tǒng)的最 大總用電值。
[0022] -個(gè)實(shí)施例中，所述總用電控制模型為：
[0025] 其中，min P ((Tw, HdJ, Sj是所述建筑的室內(nèi)溫濕度最小偏離所述設(shè)定溫濕舒適 度區(qū)間的目標(biāo)函數(shù)；
是所有所述空調(diào)系統(tǒng)的總用電量約束函數(shù)；!^是 空調(diào)系統(tǒng)j的建筑室