[發(fā)明專利]一種用于樓宇空調(diào)系統(tǒng)的靈活用能控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110104600.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN112880133B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛貴元;吳晨;吳垠;胡國偉;牛文娟;陳琛;馬龍鵬;竇迅;王世震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國網(wǎng)江蘇電力設(shè)計(jì)咨詢有限公司
• 主分類號(hào): F24F11/46
• 分類號(hào): F24F11/46;F24F11/62;F24F130/10
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

1.一種用于樓宇空調(diào)系統(tǒng)的靈活用能控制方法，其特征在于：包括，

采集輸入天氣數(shù)據(jù)；

建立考慮能源價(jià)格的空氣源熱泵成本估算以及燃?xì)忮仩t用能成本估算的雙源切換策略：

建立考慮溫度變化及能源價(jià)格的空氣源熱泵成本估算模型包括以下步驟：

考慮外界溫度對(duì)空氣源熱泵的COP值的影響，室外溫度與COP值之間的關(guān)系為：

cop(t)＝0.062×temw(t)+3.116

式中，cop_(t)為t時(shí)刻下的空氣源熱泵COP值，temw_(t)為t時(shí)刻的室外溫度；

則空氣源熱泵單位能量所需費(fèi)用計(jì)算公式為：

式中，C_ASHP(t)為t時(shí)刻的空氣源熱泵單位能量所需費(fèi)用，PD_(t)為t時(shí)刻的電價(jià)；

建立燃?xì)忮仩t用能成本估算模型包括以下步驟：

以天然氣價(jià)格及燃?xì)忮仩t的效率作為影響其單位能量所需費(fèi)用的變量，燃?xì)忮仩t的單位能量所需費(fèi)用計(jì)算公式為：

式中，C_Boiler為燃?xì)忮仩t單位能量所需費(fèi)用，p_g為天然氣價(jià)格，η表示在該負(fù)載比例下工作效率，10.3是轉(zhuǎn)換常數(shù)，即由1m³獲得轉(zhuǎn)換成電能的能力；

樓宇的雙源切換策略包括以下步驟：

綜合考慮能源價(jià)格的變化以及室外溫度的變化，在空調(diào)系統(tǒng)需要供暖的時(shí)刻選取單位能量所需費(fèi)用較低的供暖方式，其表達(dá)式為：

式中，p_(t)為t時(shí)刻的空氣源熱泵功率，pg_(t)為t時(shí)刻的燃?xì)忮仩t功率；

考慮需求響應(yīng)對(duì)樓宇空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能作用的影響，在保證用戶舒適溫度的前提下，提出考慮需求響應(yīng)的負(fù)荷遷移策略：

考慮樓宇建筑材質(zhì)、太陽輻照強(qiáng)度、熱量損耗、室外環(huán)境、內(nèi)部活動(dòng)等，建立樓宇熱動(dòng)態(tài)模型，其包括以下步驟：

影響室內(nèi)溫度變化的因素包括太陽輻射，墻體表面對(duì)流換熱的能量，室外空氣熱量的滲透，設(shè)備得熱，將建筑物得熱模型表達(dá)式為：

Q＝Q_solar+Q_surf+Q_inf+Q_v

式中：Q_solar為通過窗戶的太陽輻照帶來的熱量(kJ/h)；為墻體表面對(duì)流換熱的能量(kJ/h)；為室外空氣滲透換熱的能量(kJ/h)；Q_v為設(shè)備得熱(kJ/h)；

考慮空氣的比熱容，室外溫度，建立空氣源熱泵與外界空氣的熱交換模型及其電功率模型，通過計(jì)算空氣源熱泵的熱交換模型求得的制熱量，計(jì)算樓宇室內(nèi)的溫度曲線，所述提出的建立空氣源熱泵與外界空氣的熱交換模型及其電功率模型包括以下步驟：

空氣源熱泵與室外空氣的熱交換計(jì)算公式為：

Q_flow(t)＝c_airm_flow(temw_(t)-temn_(t))

式中，m_flow表示單位時(shí)間內(nèi)HVAC加熱的空氣質(zhì)量；c_air表示空氣的比熱容；temn_(t)表示室內(nèi)的溫度；flow表示樓宇的通風(fēng)量(m³/(h.㎡))；

HVAC產(chǎn)生的熱量計(jì)算公式為：

Q_heat(t)＝c_airm_flow(T_{evap_out}(t)-T_in(t))

式中：T_{evap_out}為空調(diào)系統(tǒng)的出口溫度(℃)；T_{evap_in}為空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)口溫度(℃)；Q_sensible為空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)器的實(shí)際熱量傳遞速率(kJ/hr)；為干空氣的比熱容；

空氣源熱泵的電功率計(jì)算公式為：

P_(t)＝Q_heat(t)/COP_(t)

式中：COP為能效比；

結(jié)合雙源切換策略以及考慮需求響應(yīng)的負(fù)荷遷移策略，在保證用戶舒適溫度的前提下，以樓宇空調(diào)系統(tǒng)供暖成本最低為目標(biāo)函數(shù)，確定樓宇空調(diào)系統(tǒng)的靈活用能控制策略；

在執(zhí)行樓宇空調(diào)系統(tǒng)的靈活用能控制策略中，加入模型預(yù)測(cè)控制策略，以運(yùn)行成本優(yōu)化目標(biāo)及運(yùn)行以及溫度約束，確定t_k處HVAC的控制動(dòng)作,在預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)，通過運(yùn)行成本優(yōu)化目標(biāo)及運(yùn)行/溫度約束，確定t_k處HVAC的控制動(dòng)作；最后，在t_k+1時(shí)刻，以當(dāng)前狀態(tài)重新求解，沿著時(shí)間軸不斷滾動(dòng)，從而獲得每一時(shí)刻的控制方式，使得k+1采樣時(shí)刻的調(diào)控策略更加符合實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行需求。