[发明专利]一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法

摘要

本发明公开了一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，该方法包括以下步骤：步骤一、建立水冷中央空调机组模型；步骤二、进行中央空调变负载率调节控制，步骤二、进行中央空调变负载率调节控制，主要包括负荷分群、温度优先排序、群体筛选、调整负载率四个环节的控制策略，实现考虑用户舒适度的前提下的中央空调变负载率调节控制。与现有技术相比，本发明的一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，与中央空调负荷模型相互配合，实现了对中央空调群体进行有效的控制，从而达到跟踪群体响应目标的目的。

主权项

1.一种基于参数序列化的中央空调变负载率调节控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、建立水冷中央空调模型：(a)、分为两个工作模式，建立中央空调的室温时变方程：其一、待机模式下，此时对于中央空调建模有：建立主机非制冷状态下的室温时变方程，表示如下：建立主机制冷状态下的室温时变方程，表示如下：其二、工作模式下，此时对于中央空调建模有：建立主机非制冷状态下的室温时变方程，表示如下：建立主机制冷状态下的室温时变方程，表示如下：式(1)～(4)中：为中央空调非制冷状态运行时，用户i在第m个周期t、t‑Δt时刻的室内温度；为中央空调制冷状态运行时，用户i在第m个周期t、t‑Δt时刻的室内温度；为用户i主机的额定供冷量；p为低耗系数，参量M_i,m、N_i、Y_i由建筑参数和中央空调参数决定：式(5)中：为新风量；为第m个周期的室外温度，b_i,m为用户i在第m个周期中的楼宇计算参数，即公式(6)中的参数b_i，其公式中的各个参数取对应时刻的值即可；C为空气定压重量比热；V_i为用户i的制冷空间体积；ρ为空气密度；R_i为用户i的内墙面蓄热系数；为内墙面积，a_i和b_i的展开式如下：式(6)中：S_i,j为用户i第j面的传热面积；为外墙第j面的窗户面积；为用户i的制冷区面积K_w[i,j]为用户i第j面的外墙传热系数；K_c[i,j]为用户i第j面窗户的窗玻璃传热系数；K_z[i,j]为用户i第j面窗户的窗玻璃遮阳系数；为控制周期m第j面窗玻璃的冷负荷系数；D_j为外墙第j面窗户的日射得热因数；为设备和照明的冷负荷系数；N_e、N_l为设备和照明的单位面积散热量；q_s、q_l为人体显热和潜热热量；为人体显热散热冷负荷系数；n_k为单位面积人数；Φ为群集系数；(b)、建立中央空调的热电耦合模型，温度变化和设备消耗功率具有一一对应的热电耦合关系，如式(7)、(8)所示：P＝R·P_cool              (7)其中，P_cool为中央空调的额定制冷功率；R代表中央空调负载率，反映了其负荷水平，由式(8)确定：其中，T_max、T_min为室内温度的上、下限，R(t)、R(t+Δt)代表t、t+Δt时刻中央空调的负载率；L_min代表中央空调非制冷状态运行时的负载率；H_set代表中央空调制冷状态运行时用户设定的负载率，即中央空调由非制冷状态进入到制冷状态后的初始负载率；在考虑中央空调压缩机最小关闭时间的情况下，添加压缩机约束模块；步骤二、进行中央空调变负载率调节控制，具体流程包括：步骤(301)、获取中央空调负荷群运行状态；步骤(302)、中央空调分群K^t、G^t；步骤(303)、判断响应目标的类型；步骤(304)、当类型是需要削减系统负荷消耗时，需要对制冷群K^t实施控制，使部分中央空调非制冷运行；步骤(305)、当类型是需要提升系统负荷消耗时，需要对非制冷群G^t实施控制，使部分中央空调制冷运行；结合式(7)，定义单台中央空调的功率消耗和所处负载率的关系式为：选取用户室内温度为序列化参数，初步构建中央空调负荷群筛选队列，在t时刻，分两种情况考虑：步骤(306)、在步骤(304)所述的第一种情况下，需要削减系统负荷消耗在负荷群K^t内，筛选出所有符合式(10)约束的中央空调，并按照式(11)依次按照温度升序排列；步骤(307)、依据步骤(306)，形成式(12)所示的可以参与系统负荷削减的中央空调响应群体其中，m₃为K^t中符合式(10)约束的中央空调数目，表示中央空调按温度升序排列之后的下标；步骤(308)、制冷群温度筛选需满足以下条件，依据下式可以求解出实际参与负荷削减的中央空调数目：其中，u^t为t时刻参与调控的中央空调数目；至此，形成基于参数序列化的响应群体队列，得到可参与调控的负荷群记为：步骤(309)、在步骤(305)所述的第二种情况下，需要提升系统负荷消耗在G^t内，筛选出所有符合式(15)约束的中央空调，并按照式(16)依次以温度降序排列，步骤(310)、依据步骤(306)，形成式(17)所示的可以参与系统负荷提升的中央空调响应群体其中，m₄为G^t中符合式(15)约束的中央空调数目，表示中央空调按温度降序排列之后的下标；步骤(311)、非制冷群温度筛选需满足如下条件，依据下式求解出实际参与负荷提升的中央空调数目：其中，v^t为t时刻参与调控的中央空调数目；至此，形成基于参数序列化的响应群体队列，得到可参与调控的负荷群记为：对于最后一台被筛选参与调控的中央空调，对其进行调整量的计算原则如下：需要削减系统负荷消耗时：需要增加系统负荷消耗时：其中，为第j_e、i_g台中央空调的最大档位；q为最后一台被筛选参与调控中央空调档位；根据式(18)、(21)筛选出满足条件的中央空调，并根据需要依次降低或提高内中央空调负载率，最终使得被选中的中央空调改变其运行状态，包括非制冷与制冷的运行状态改变；步骤(312)、进行中央空调负载率调节，调节遵循如下原则：若降低内各中央空调负载率，有：若增加内各中央空调负载率，有：负载率调节会改变中央空调运行功率，从而达到跟踪群体响应目标的目的。