[發明專利]基于電能友好空調負荷側主動需求策略

有效

• 申請號: 201510243894.1
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104807143B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 朱建紅;顧菊平;堵俊;張新松;郭曉麗;胡海濤;姬文亮;盛蘇英
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: F24F11/00
• 分類號: F24F11/00
• 代理公司: 南通市永通專利事務所32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及一種基于電能友好空調負荷側主動需求策略。

背景技術

空調作為建筑物的主要設施，由于能提供給人們舒適生活或生產需要的特定空間空氣溫度、相對濕度、潔凈度、噪音或空氣流速等被越來越多的企事業單位或群體使用，所以伴隨中華大地建筑主體完工而出現了空調配置數量的飛速攀升。空調數量的日益龐大意味著建筑用能需求的不斷提升。為響應節能政策，許多空調廠家推出了變頻空調，但是節能的變頻空調大量接入電網又會對電網造成大量諧波，影響其他設備的正常運行，也影響電能質量。變頻運行造成的高次諧波誤觸發晶閘管導通，也會導致系統失控。因此，未來的電網側或負荷側設計相應的諧波主動抑制電路，以實現電網友好型負荷目標尤有必要。

高峰負荷無功不足會造成電壓崩潰，甚至導致整個系統瓦解。這無疑給正常的社會經濟秩序和人民的日常生活帶來了極大的影響，在當前電力供求矛盾非常突出的情況下，如何友好用電，提高中央空調冷卻水系統、冷凍水系統和整個空調主機的運行效率，降低其能耗是當務之急，新型的高效節能空調系統已成為空調領域技術開發的首要任務。國家標準規定的中央空調系統最大負載能力是按照當地的最高氣溫、最大負荷工作環境來設計的，而中央空調98％的時間在70％負載上下波動，所以系統運行控制設計存在較大余量。要較好實現節能和舒適功能目標，盡量減少對電網電能質量影響，這些都離不開科學的控制及低電壓跌落防治與諧波治理技術。有人通過對大量引起電網電壓畸變而形成諧波的變速空調（VSAC）統計分析，表明變頻空調是國內引起電壓畸變的大型負荷之一。

隨著大規模互聯電網的迅猛發展，風電、太陽能等波動性能源的大規模接入以及各類電力負荷的快速增長，傳統電網的脆弱性日益突顯，夏季高峰時段的空調負荷高比例，加上隨伴霧霾天氣誕生更多的空氣凈化新產品的投入，勢必加劇電網不穩定性，增加電網負擔。在考慮負荷運行功能需求特性分析基礎上，進行負荷節能運行電能友好調度設計，順應國家當前節能減排口號，具有積極意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種解決分布式空調系統節能技術與電網供電電能質量矛盾問題的基于電能友好空調負荷側主動需求策略。

本發明的技術解決方案是：

一種基于電能友好空調負荷側主動需求策略，

步驟1.供電側與負荷側之間直流母線側設計Z型低電壓穿越及諧波預防電路，在非線性負荷群變頻啟動時緩沖電流突變對電網的影響。設置電網監測，嚴重低電壓穿越及電網其它緊急電網故障故障下，緊急切斷電網側電源供應，硬件互鎖聯動電路啟動儲能電源供電直流母線，通過DC-AC逆變供電負載工作。緊密結合負荷預測，電池儲能與負荷錯峰管理相結合，直流母線與儲能電池之間雙向充放電電路，在用電低谷時段充分利用電能進行儲能，用電高峰時段儲能釋放，實現部分負荷移峰填谷，保證空調負荷正常運行。當用電高峰電池荷電狀態不足以維持負荷正常運行，同時室內溫度及濕度監測在人體適應度一定范圍內時，結合中央空調系統在冷熱源發揮作用或消退方面存在的時間延遲特性，臨時采用空調系統設備暫停策略。

步驟2. 根據步驟1所述一種基于電能友好空調負荷側主動需求策略，電池充放電行為的控制與管理其特征在于：所述電池儲能裝置BESS(儲能電池系統) SOC（電池荷電狀態）管理采用出廠實驗數據與現場實時監測數據相結合。采用如下步驟進行:

步驟2-1.采用廠家提供實驗曲線與實時在線監測采樣數據相結合，對充放電電流進行積分計算，結合充放電周期及先前實測數據，動態修正充放電曲線變化，獲取當前動態荷電狀態變化趨勢，盡可能準確進行電池剩余容量動態預測與實時計量。

步驟2-2.雙向DC-DC控制器設計，由于系統中儲能電池充當電網負荷與空調負荷電源的雙面角色，涉及功率電流頻繁流入及流出，選用雙向DC-DC控制電路。

步驟3. 一種基于電能友好空調負荷側主動需求策略，其中諧波處理采用硬件器件電路與軟件編程相結合，包括如下步驟：

步驟3-1. 在變換器的電網側及直流母線側設置一定諧波階次的濾波電路，直流母線側加裝超級電容吸收高次諧波，抑制電壓波動，吸納兩側在此交合的部分諧波，避免衍生新的諧波頻率；變換器與負荷之間施加濾波環節，作為RLC無源濾波器，可以再濾去一部分高頻諧波。

步驟3-2. 考慮僅用無源濾波器，需要的濾波器件繁多，消除的諧波的頻率范圍不完整，附加費用高，速度慢，能耗大，在簡單無源濾波基礎上引進高功率有源濾波器。結合監測負載端的電流電壓，與電源端鎖相環出來的參數值進行比較，通過調節變換器的PWM來消除低頻諧波。