智能楼宇空调系统互动节电容量评估方法

摘要

本发明涉及智能楼宇空调系统互动节电容量评估方法，包括如下步骤：1)建立表征互动节电容量的特征值，即最大互动节电潜力ΔP

说明书

技术领域

本发明属于节能技术领域，具体涉及一种智能楼宇空调系统节电量评估方法。

背景技术

炎热夏季的用电高峰期，用户侧空调的运行是造成电网缺口的重要电力负荷。据统计， 在我国的部分大中城市，夏季高峰时段的空调负荷比例达30％～40％，个别城市甚至超过 50％，且空调系统能耗达到建筑总能耗的40％以上。此类用电负荷的季节性增长，一方面 使得高峰时段城市电力供应难以满足需求，出现拉闸限电，影响用户体验；另一方面，电 力公司需按照最高负荷需求对电网基础设施进行相应比例的扩容，从而降低电网设备的利 用率。

若能就此类负荷进行精细化管理，将能实现电网高峰期间削峰，而这又有利于降低电 网自身损耗。

事实上，智能楼宇空调系统向用户提高冷、热需求，具有大功率、大滞后和需求柔性 的特征，其能耗需求在某一特定时段存在可调节空间，这使得用户参与电网互动成为可能。

中国申请号201210236168.3的专利公开了一种控制人体热舒适感觉的空调器及控制 方法，此专利根据人体舒适度相关参数并依据预定的PMV公式，获取相应的人体热舒适 感觉计算结果；根据计算结果获取最佳控制策略；根据最佳控制策略控制空调器的相关运 行模式，以实现空调器舒适性控制。此专利重点在于以舒适度目标，调整空调器的运行模 式，并未提到某种控制方式下用户参与电网互动节电容量值的评估。

中国申请号201410110881.2的专利公开了一种评估柔性负荷互动能力的方法。将柔 性负荷互动能力分为响应特性、互动效果、电网安全和经济性四个维度评估类型进行评估， 针对各维度的评估特点，建立相应的具体表征指标，实现综合评估柔性负荷的互动能力， 根据各个具体表征指标，给出判断互动对系统性能、安全、经济等各方面的影响的大小的 依据。此专利重点在于根据电网本身的多重约束指标，实现柔性负荷互动能力的评估，但 并为就节电互动容量给出具体评估方法。

空调负荷属于柔性负荷，由于其消耗电能产生的冷热能具有一定的滞后、存储能力， 导致其可参与电网互动，达到节约用电的目的。而对空调系统互动节电容量进行评估，有 利于指导智能楼宇开展空调系统互动节电措施，所以，急需一种空调系统互动节电容量评 估方法。

发明内容

本发明提供了智能楼宇空调系统互动节电容量评估方法，以实现对智能楼宇空调系统 互动节电容量的评估，以指导智能楼宇开展空调系统互动节电措施。

为解决上述技术问题，本发明的智能楼宇空调系统互动节电容量评估方法包括如下步 骤：

1)建立表征互动节电容量的特征值，即最大互动节电潜力ΔP_max和最大互动节点潜力 维持时间T_max；

2)根据互动节电措施实施前后的电气量，计算最大互动节电潜力ΔP_max和最大互动节 点潜力维持时间T_max；

3)根据最大互动节电潜力ΔP_max和最大互动节点潜力维持时间T_max计算结果，对能楼 宇空调系统互动节电容量进行综合性评价。

所述最大互动节电潜力ΔP_max的计算过程如下：

1)计算空调系统冷热存储特性在互动节电措施实施后的节电量ΔP₁、空调系统流量均 衡分配后的节电量ΔP₂及实施互动节电措施后降低的电网损耗量ΔP₃；

2)根据ΔP₁、ΔP₂ΔP₃，计算最大互动节电潜力ΔP_max，即ΔP_max＝ΔP₁+ΔP₂+ΔP₃。

所述最大互动节点潜力维持时间T_max的计算过程如下：

1)计算最大互动节电潜力所能进行交换的热量Q，Q＝cmΔt＝cm(t⁰-t')，其中，c 为建筑室内空气的比热，m为建筑室内空气的质量，单位为kg，t⁰为互动节电前空间温度， t'为互动节电后预期达到的空间温度；

2)根据最大互动节电潜力ΔP_max、热电转换效率η及Q，计算最大互动节点潜力维持 时间T_max，即T_max＝Q*η/ΔP_max。

所述ΔP₁的计算公式为：ΔP₁＝P₁⁰-P₁'，其中，P₁⁰为空调系统冷热存储特性在互动节 电措施实施前的负荷值，P₁'为空调系统冷热存储特性在互动节电措施实施后的负荷值。

所述ΔP₂的计算公式为：其中，为空调系统流量均衡分配前的循环 水泵的负荷值，P′₂为空调系统流量均衡分配后循环水泵的负荷值。

所述ΔP₃的计算公式为：其中，为空调系统互动节电措施实施 前的电网负荷值，ΔP′₃为空调系统互动节电措施实施后的电网负荷值。

所述的计算式为：p_n∝q_n³，其中，p_n为空调系统中 第n台循环水泵的负荷值，q_n为第n台循环水泵的流量。

所述P′₂的计算式为：$P_2^{\prime }={\left(\frac{q_1+q_2+\mathrm{...}{q}_n}{n}\right)}^3(k_1+k_2+\mathrm{...}+k_n),$其中，所述k_n为常数， 是第n台循环水泵负荷与水流量的比例系数。

其中，R⁰为线路电阻，为空调 系统互动节电措施实施前的负荷功率因数，为空调系统互动节电措施实施后的负荷 功率因数，U⁰为空调系统互动节电措施实施前的负荷点电压，U′为空调系统互动节电措 施实施后的负荷点电压，S⁰为空调系统互动节电措施实施前的变差，S′为空调系统互动节 电措施实施后的变差。

本发明的有益效果是：本发明通过建立互动节电容量特征值，对特征值进行计算，根 据特征值的计算结果实现对智能楼宇空调系统互动节电容量的评估。通过对智能楼宇空调 系统互动节电容量的评估为空调系统互动节电措施实施前提供节能量预评估方法，能够指 导智能楼宇开展空调系统互动节电措施。

附图说明

图1是本实施例评估方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本实施例评估方法包括如下步骤：

1)建立表征互动节电容量的特征值，即最大互动节电潜力ΔP_max和最大互动节点潜力 维持时间T_max；

2)根据互动节电措施实施前后的电气量，计算最大互动节电潜力ΔP_max和最大互动节 点潜力维持时间T_max；

3)根据最大互动节电潜力ΔP_max和最大互动节点潜力维持时间T_max计算结果，对能楼 宇空调系统互动节电容量进行综合性评价。

最大互动节电潜力为ΔP_max，是指空调系统除循环水泵、新风机组在运行以外，其它设 备均处于停运状态。

最大互动节电潜力持续时间为T_max，是指维持空间正常舒适度的前提下，空调系统最 大互动节电潜力持续时间。

本实施例的互动节电容量评估计算过程如下：ΔP_max＝ΔP₁+ΔP₂+ΔP₃

ΔP₁、ΔP₂、ΔP₃分别为互动节电措施实施后，空调系统冷热存储特点、空调流量均衡 分配以及由此造成的电网负荷峰谷差缩小所产生的节电量。

ΔP₁为空调系统冷热存储特性在互动节电措施实施后导致的节电，其计算过程如下： ΔP₁＝P₁⁰-P₁'

P₁⁰为空调系统冷热存储特性在互动节电措施实施前的负荷值，其具体值为环境温湿度 与P₁'对应的环境温湿度相似日的空调系统负荷值。

P₁'为空调系统冷热存储特性在互动节电措施实施后的负荷值，其值为空调系统循环水 泵、新风机组及不可中断冷热需求的负荷之和。

ΔP₂为空调系统流量均衡分配导致的节电，其计算过程如下：

为空调系统流量均衡分配前的循环水泵的负荷值，计算式为：而p_n∝q_n³

p_n为空调系统中第n台循环水泵的负荷值；q_n为第n台循环水泵的流量。

P′₂为空调系统流量均衡分配后循环水泵的负荷值，计算式为： $P_2^{\prime }={\left(\frac{q_1+q_2+\mathrm{...}{q}_n}{n}\right)}^3(k_1+k_2+\mathrm{...}+k_n).$

k_n为常数，系第n台循环水泵负荷与水流量的比例系数。

ΔP₃为实施互动节电措施后，由于电网峰谷差缩小导致的电网损耗降低，其计算过程 如下：${\mathrm{\Delta P}}_3={\mathrm{\Delta P}}_3^0-{\mathrm{\Delta P}}_3^{\prime }$

为空调系统互动节电措施实施前的电网负荷值；

ΔP′₃为空调系统互动节电措施实施后的电网负荷值。

ΔP₃的具体计算过程为：其中，R⁰为 线路电阻，为空调系统互动节电措施实施前的负荷功率因数，为空调系统互动 节电措施实施后的负荷功率因数，U⁰为空调系统互动节电措施实施前的负荷点电压，U′为 空调系统互动节电措施实施后的负荷点电压，S⁰为空调系统互动节电措施实施前的变差， S′为空调系统互动节电措施实施后的变差。上述计算过程可参照文献《用削峰填谷方法提 高供电企业效益的分析》(作者：汪卫华，张慧敏，陈方)，这里不再详细阐述。

所述最大互动节电潜力持续时间为：T_max＝Q*η/ΔP_max

η为热电转换效率，可视实际情况进行选择，其取值区间为(0，1)。

Q为最大互动节电潜力所能进行交换的热量，计算公式为：Q＝cmΔt＝cm(t⁰-t')。

c为建筑室内空气的比热。

m为建筑室内空气的质量，单位为kg。

t⁰为互动节电前空间温度，t'为互动节电后预期达到的空间温度。其计算过程，以 ISO-PMV计算式为准。

由此产生的节约电量计算式为：ΔW＝Q*η。

技术人员能够根据上述方法预估出来的最大节电潜力及最大互动节电潜力持续时间， 可以提前获知即将采取何种节电措施能够最高效、最大限度的节电，而不影响空调系统的 正常运行。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思 路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形 的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对 实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。