[发明专利]一种实现需求侧响应的建筑空调模型预测控制方法和装置

说明书

本申请提出一种实现需求侧响应的建筑空调模型预测控制方法和装置，涉及室内环境控制领域，所述方法包括：收集被控建筑的控制区域的历史热环境数据，所述被控建筑包括一个或者多个控制区域；根据所述控制区域的所述历史热环境数据和预测变量对所述控制区域的预设的预测周期内的热环境进行预测；根据所述控制区域的预测结果和舒适度要求，在所述预设的预测周期内控制建筑空调末端设备向所述控制区域的输入功率满足第一预设条件；或者，根据所述被控建筑全部控制区域的预测结果和每个控制区域的舒适度要求，在所述预设的预测周期内控制建筑空调末端设备向所述被控建筑的输入总功率满足第二预设条件。

技术领域

本发明涉及室内环境控制领域，具体涉及一种实现需求侧响应的建筑空调模型预测控制方法和装置。

背景技术

我国是能源消费大国，其中建筑能源消费在整个社会总能源消费中占比高达25％，而且此比例仍在逐年上升，而空调系统的能耗一直占建筑能耗中的很大部分。随着人们对建筑舒适度以及节能的要求日益提高，如何控制空调系统末端设备在满足人们舒适度要求的情况下，实现尽可能的节能，越来越受到关注。

目前传统的暖通空调控制策略较为粗放化，忽略了时间、空间对建筑空调能耗需求的影响，例如建筑的各个区域因所在的方位、功能、照度和与供能设备之间的关联不同，在保证人体舒适度的前提下，所需要的冷热负荷、控制策略也是不同的。通过精细化的控制策略是可以实现在满足舒适度的前提下减少能耗的目的。

申请号201410199657.5，发明名称为《一种基于模型降阶和多模型预测控制的室内热环境控制方法》的专利申请公开了一种室内环境控制方法，对建筑区域的温度变化进行分段，通过流体力学软件(CFD)以及本征正交分解技术进行建筑热环境的建模，运用模型预测控制的方法进行区域温度的精确控制。

但是，利用流体力学软件(CFD)进行建筑区域以及空调设备的物理建模是十分复杂的，需要建筑区域的几何尺寸、建材属性，空调送风口、回风口的位置尺寸等，还需要进行网格划分。当目标建筑及其配套的空调系统非常复杂时，此建模方式的实现需要专业人员付出巨大的工作量，在工程实践中往往很难实现。而没有准确的动态热模型，对于复杂建筑环境空调系统的模型预测控制也是空谈。

申请号201110163317.3，发明名称为《一种滞后时间预测的中央空调系统智能控制方法》的专利申请过公共开了一种空调控制方法，通过采集室外实时温度、室内实时温度、室内设定温度，计算室内外温差以及室内实时温度与需求温度的温差。利用以上数据建立滞后时间预测模型，基于此模型，实现中央空调的智能化控制，解决控制技术中存在的滞后性问题，实现“按需供能”。

此技术虽然通过实际数据采集建立中央空调供能滞后时间预测模型，从而解决了控制技术中存在的滞后性问题，但是此控制方法只能针对中央空调的启停状态进行粗略优化。由于缺乏设备控制模型及定量的能耗模型，无法对空调系统的运行参数进行优化控制，也无法针对空调系统供能端以及用户个性化的需求进行及时的优化策略调整，从而大大制约了控制系统的应用场景，从而影响优化节能效果。

综上所述，在已有的空调系统控制技术中，通过模型预测控制解决空调控制中存在的滞后性等时间、空间差异性的问题。但是普遍由于模型的制约，大大影响此控制技术的使用效果。过于复杂的机理性建模，由于实现难度较大，可实施性较低，在工程实际的控制系统中很难落地。而过于简化的抽象模型会影响控制系统的优化精度及应用场景，制约控制系统的优化节能效果。

发明内容

本发明提供一种实现需求侧响应的建筑空调模型预测控制方法和装置，对建筑整体、空调支路、区域进行能源消耗限制，实现空调末端设备的优化控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种实现需求侧响应的建筑空调模型预测控制方法，包括：

收集被控建筑的控制区域的历史热环境数据，所述被控建筑包括一个或者多个控制区域；