基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法

    专利查询2025-06-06  64


    本发明涉及温控负荷需求响应领域,尤其是涉及基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法。


    背景技术:

    1、随着大规模可再生能源的并网,太阳能、风能等可再生能源因其固有的可变性和不可预测性给电网管理带来了重大挑战,特别是在维持电力供需平衡方面。一个有前景的解决方案是利用能源市场的需求侧,通过给予一定量的补偿方式,让需求侧资源主动参与到电网运行,能够达到削峰填谷、提供能源效率、提高新能源消纳率等目的。

    2、以空调为代表的温控负荷是目前分布最广泛的需求测资源,由于其庞大的数量和固有的储热能力,提供了极大的灵活性,可以用来为电网提供有价值的辅助服务。

    3、目前,诸多研究表明温控负荷能够被聚集起来为电网提供需求响应服务,例如,hao等人基于优先级堆栈的控制框架来管理温控负荷;gong等人设计分层控制机制,使温控负荷成为可管理的资源;vedullapalli等人提出一种将电池储能系统与温控负荷相协调的需求管理算法;然而,上述方法都是通过直接控制来管理温控负荷,会对用户的舒适度水平产生一定的影响。

    4、另一方面,vanouni和lu提出的策略能够获得温度升降速率,提高对温控负荷的控制,有助于确定温控负荷的功率消耗;liu等人描述了一种改进的温控负荷集群模型,提供了一种考虑暖通空调闭锁时间的控制算法;但上述方法均未将热传递模型考虑在内。

    5、综上,现有的方法主要为直接负荷控制方法,或者改进温控负荷的确定性算法,都未考虑用户舒适度。因此,亟需一种量化温控负荷需求的方法,能够同时达到提高能效和节能的目的。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,能够提高需求响应量化模型精度,确保不影响居住者的舒适度。

    2、为实现上述目的,本发明提供基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,包括以下步骤:

    3、s1、基于等效热参数模型,对hvac系统进行建模,获得室内温度的变化特征;

    4、s2、基于用户舒适度,建立需求响应持续时间算法。

    5、优选的,步骤s1中,包括基于hvac系统获得室内温度,具体如下:

    6、当hvac系统处于开启状态时,室内温度的计算公式为:

    7、

    8、当hvac系统处于关闭状态时,室内温度的计算公式为:

    9、

    10、式中,tin表示室内温度,tout表示室外环境温度,r表示等效热阻,c表示等效热容,q表示hvac单元的热功率,w表示室内物质辐射传热引起的温度升高,t表示时间步长。

    11、优选的,步骤s2中,采用pmv指标作为室内环境热舒适度评价指标,具体表达式如下:

    12、pmv=(0.303e-0.036m+0.028){m-w-3.05×10-3

    13、×[5733-6.99(m-w)-pa]-0.42(m-w-58.15)-1.7

    14、×10-5m(5867-pa)-1.4×10-3m(34-ta)-3.96

    15、×10-8fcl[(tcl+273)4-(tr+273)4]-fclhc(tcl-ta)}

    16、式中,m、w分别为人体能力代谢率和所作的机械功率,fcl为人体覆盖面积与裸漏面积之比,hc为表面传热系数,pa为人体周围空气的水蒸气压力,ta、tr、tcl分别为人体周围空气温度、辐射温度和服装外表面温度。

    17、优选的,基于pmv指标的需求响应持续时间算法,具体包括:

    18、s21、对hvac单元进行热动态模拟,获得室内温度动态变化特征及hvac单元的开关状态;

    19、s22、计算当前室内的pmv指标值,并根据pmv指标值的范围控制hvac单元的开关状态,直至pmv指标值达到舒适度标准;

    20、s23、根据热动态模拟,获得hvac单元的需求响应持续时间;

    21、s24、基于需求响应持续时间,得到hvac单元提供需求响应的时间和需求响应量。

    22、因此,本发明采用上述基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,具有以下技术效果:

    23、(1)利用pmv指标作为室内环境热舒适度评价指标,对hvac系统进行调控,能够平滑负荷的消耗,提高电网的稳定性,有利于提高能效,降低成本。

    24、(2)采用需求响应持续时间算法,实现温控负荷需求量化,提高能效,同时达到节能的效果。

    25、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。



    技术特征:

    1.基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,其特征在于,步骤s1中,包括基于hvac系统获得室内温度,具体如下:

    3.根据权利要求1所述的基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,其特征在于,步骤s2中,采用pmv指标作为室内环境热舒适度评价指标,具体表达式如下:

    4.根据权利要求2或3所述的基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,其特征在于,基于pmv指标的需求响应持续时间算法,具体包括:


    技术总结
    本发明公开了基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,涉及温控负荷需求响应领域。本发明提供的基于用户舒适性的温控负荷需求响应量化分析方法,包括基于等效热参数模型,对HVAC系统进行建模,获得室内温度的变化特征;考虑用户舒适度,基于PMV建立需求响应持续时间算法;采用需求响应持续时间算法,基于室内的PMV指标值,通过热动态模拟,获得HVAC单元的需求响应持续时间,并得到HVAC单元提供需求响应的时间和需求响应量。因此,采用上述方法,能够提高需求响应量化模型精度,并且确保不影响居住者的舒适度。

    技术研发人员:孙锲,王泽楷,王伟,杨天润
    受保护的技术使用者:山东大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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