一种分布式空调设备、空调设备控制方法、终端及介质与流程

专利2025-12-21  8


本技术涉及电力系统需求侧响应负荷调控,特别涉及一种一种分布式空调设备、空调设备控制方法、终端及介质。


背景技术:

1、近年来,由于夏季极端高温天气频发,空调负荷受气象因素影响,在许多一线二线城市,空调负荷成为夏季总负荷的主要组成部分,其占比甚至达到50%以上。过高的空调负荷已成为电网峰谷差拉大、尖峰负荷凸显的主要原因,严重降低了电网运行的稳定性,同时对保障民生用电带来了巨大的压力。因此亟需对空调负荷进行有效的柔性管控。

2、目前对空调负荷存量设备进行负荷管控通常采用额外安装如负荷调控终端、能量管理单元等设备实现。并且传统空调设备作为一种典型的用能负荷,通常不具备电网运行状态感知能力,亦即无法主动监控电网运行状态并调整空调主机控制策略。


技术实现思路

1、本技术提供了一种分布式空调设备、空调设备控制方法、终端及介质,其优点是具有电网状态自感知能力,并根据电网状态控制空调,提高其自主控制能力,以优化其运行状态,达到节能降耗的目的。

2、本技术的技术方案如下:

3、一方面,本技术提供一种空调设备控制方法,包括以下步骤:

4、s1:获取空调设备接入电网公共点的电网状态信息;

5、获取当前时刻空调负荷功率;

6、获取当前时刻空调主机工作状态;

7、获取空调使用场景当前时刻的舒适度信息;

8、s2:建立空调负荷功率与舒适度之和与电网状态信息、空调负荷功率、空调主机工作状态和舒适度信息之间的拟合函数;

9、建立空调能效比与空调温湿度控制指令、空调负荷功率、空调主机工作状态和舒适度信息之间的拟合函数;

10、s3:通过最小化预期空调负荷功率与舒适度之和及最大化空调能效比构建目标函数及其约束条件;

11、s4:求解目标函数,获得当前时刻的空调温湿度控制指令。

12、进一步的,所述电网状态信息包括供电电压偏差与频率偏差,所述获取空调设备接入电网公共点的电网状态信息包括如下步骤:

13、获取空调设备接入电网公共点的实时电压与电流信号,根据实时电压与电流信号计算得到供电电压偏差与频率偏差。

14、进一步的,获取空调使用场景当前时刻的舒适度信息包括如下步骤:

15、获取空调使用场景中内外部实时温度与湿度信息,计算得到实时舒适度;

16、实时舒适度定义为ct=λ1st+λ2sh,其中st、sh分别为归一化后的温度与湿度指标,λ1、λ2分别为可调节系数。

17、进一步的,步骤s3中,目标函数为:

18、

19、式中,vb为实时电压偏差比,fb为实时频率偏差比,pl为空调负荷功率,st为当前时刻空调主机工作状态,ct为当前时刻舒适度信息;t,h分别为待求解的温湿度控制指令;minpa为在温湿度控制指令下预期空调负荷功率的最小值;min ca为在温湿度控制指令下最低舒适度需求;cop为空调能效比最大值;函数f1与f2为拟合函数,根据实验条件下优化函数自变量与因变量的实测值拟合得出;

20、求解上述多目标优化函数的约束条件包括:

21、(1)电压偏差比上下限约束:

22、

23、式中,为电压偏差比下限,为电压偏差比上限;

24、(2)频率偏差比上下限约束:

25、

26、式中,为频率偏差比下限,为频率偏差比上限;

27、(3)工作状态约束:

28、

29、(4)舒适度上下限约束:

30、

31、式中,为舒适度下限,为舒适度上限;

32、(5)温度调控指令上下限约束:

33、tmin≤t≤tmax

34、式中,tmin为温度调控指令下限,tmax为温度调控指令上限;

35、(6)湿度调控指令上下限约束:

36、hmin≤h≤hmax

37、式中,hmin为湿度调控指令下限,hmax为湿度调控指令上限。

38、又一方面,本技术提供一种电网状态自感知的分布式空调设备,包括:

39、空调主机;

40、空调控制器;

41、电网状态感知单元,用于获取空调设备接入电网公共点的电网状态信息;

42、以及舒适度检测单元,用于获取空调使用场景当前时刻的舒适度信息;

43、所述空调控制器至少配置一种可选的控制模式,该控制模式为自动控制模式,该控制模式下:

44、建立空调负荷功率与舒适度之和与电网状态信息、空调负荷功率、空调主机工作状态和舒适度信息之间的拟合函数;

45、建立空调能效比与空调温湿度控制指令、空调负荷功率、空调主机工作状态和舒适度信息之间的拟合函数;

46、通过最小化预期空调负荷功率与舒适度之和及最大化空调能效比构建目标函数及其约束条件;

47、求解目标函数,获得当前时刻的空调温湿度控制指令并对空调主机进行控制。

48、进一步的,所述空调控制器还配置有可选的用户控制模式及负荷调控模式;

49、用户控制模式下时,温湿度控制命令由用户发送至空调控制器,从而控制空调主机运行;

50、负荷调控模式下时,空调控制器接收外部输入的负荷调控指令,从而控制空调主机运行;当空调控制器接收到柔性调控指令后,其控制方法为:

51、空调温湿度控制指令通过求解多目标优化函数得出:

52、

53、式中,f3为表征pl、st、ct与pa、ca数学映射关系的拟合函数。

54、求解上述多目标优化函数需要满足工作状态约束、舒适度上下限约束、温度调控指令上下限约束以及湿度调控指令上下限约束;

55、当空调控制器接收到刚性调控指令后,直接给出在要求时间范围关闭空调主机的控制指令。

56、进一步的,所述电网状态自感知的分布式空调设备还包括电流传感器与电压传感器,所述电流传感器与电压传感器用于检测空调主机接入电网公共点的实时电压与电流信号并发送至电网状态感知单元。

57、进一步的,所述电网状态自感知的分布式空调设备还包括电力无线通信模块,所述无线通信模块与外部负荷调控终端或能量管理单元连接,用于与空调控制器交互空调负荷调控需求信息。

58、又一方面,本技术提供一种空调设备控制终端,包括处理器和存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器调用执行时,实现如上所述的空调设备控制方法。

59、又一方面,本技术提供一种计算机可读介质,所述计算机可读介质存储有计算机程序,所述计算机程序被计算机调用执行时,实现如上所述的空调设备控制方法。

60、综上所述,本技术的有益效果有:本发明专利方案通过在传统空调设备中增加了电网状态感知单元,设计了空调设备根据电网状态变化进行自适应控制的方法,促使空调设备从传统的单一“被动用能”设备转变为“主动调控”设备。并且考虑现有需求侧响应负荷管控的现实需求,设计了电力无线通信模块,使得空调设备既具备“主动调控”能力,又具备“被动调控”能力。该技术方案不仅提高了空调设备参与负荷管控方案的灵活性,同时还能够显著降低电网集中管控海量负荷的压力。


技术特征:

1.一种空调设备控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的空调设备控制方法,其特征在于,所述电网状态信息包括供电电压偏差与频率偏差,所述获取空调设备接入电网公共点的电网状态信息包括如下步骤:

3.根据权利要求1所述的空调设备控制方法,其特征在于,获取空调使用场景当前时刻的舒适度信息包括如下步骤:

4.根据权利要求2所述的空调设备控制方法,其特征在于,步骤s3中,目标函数为:

5.一种电网状态自感知的分布式空调设备,其特征在于,包括:

6.根据权利要求5所述的电网状态自感知的分布式空调设备,其特征在于,所述空调控制器还配置有可选的用户控制模式及负荷调控模式;

7.根据权利要求5所述的电网状态自感知的分布式空调设备,其特征在于,所述电网状态自感知的分布式空调设备还包括电流传感器与电压传感器,所述电流传感器与电压传感器用于检测空调主机接入电网公共点的实时电压与电流信号并发送至电网状态感知单元。

8.根据权利要求5所述的电网状态自感知的分布式空调设备,其特征在于,所述电网状态自感知的分布式空调设备还包括电力无线通信模块,所述无线通信模块与外部负荷调控终端或能量管理单元连接,用于与空调控制器交互空调负荷调控需求信息。

9.一种空调设备控制终端,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器调用执行时,实现如权利要求1-4任意一项所述的空调设备控制方法。

10.一种计算机可读介质,其特征在于,所述计算机可读介质存储有计算机程序,所述计算机程序被计算机调用执行时,实现如权利要求1-4任意一项所述的空调设备控制方法。


技术总结
本申请公开了一种分布式空调设备、空调设备控制方法、终端及介质,分布式空调设备包括空调控制器、空调主机、电网状态感知单元、舒适度监测单元、电力无线通信模块、电流传感器以及电压传感器。空调控制器结合电网状态、舒适度需求及空调工作状态自适应调节负荷功率,促使空调设备从传统的单一“被动用能”设备转变为“主动调控”设备。通过电力无线通信模块与终端设备进行通信,使得空调设备既具备“主动调控”能力,又具备“被动调控”能力。不仅能够提高空调设备参与负荷管控方案的灵活性,同时还能够显著降低电网集中管控海量负荷的压力。

技术研发人员:张航通,王文天,殷鸣,李佳,杨楠,徐述,马琎劼,胡磊,石可,许洪华
受保护的技术使用者:国网江苏省电力有限公司南京供电分公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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