一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法

1.一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取城市制冷负荷的历史统计数据，进而拟合得到建筑内部设定温度曲线，并基于城市制冷负荷的历史统计数据生成负荷典型运行场景；S2、根据预设的人体舒适度边界条件对建筑内部设定温度曲线进行约束，得到建筑内部设定温度曲线的上边界和下边界曲线，进而转换为建筑的制冷需求曲线；S3、根据建筑的制冷需求曲线构建模型约束条件，进而构建基于变风量控制的冰蓄冷空调运行优化模型；S4、将负荷典型运行场景输入基于变风量控制的冰蓄冷空调运行优化模型处理得到调度结果；所述步骤S3中基于变风量控制的冰蓄冷空调运行优化模型的目标函数按照以下公式设置：min f=Σ(α×M AC t +β×M PMV t -γ×M DR t )M AC t =(P A,r LD (t)+P A,r wind (t))×ζ e t ×ΔtM PMW t =(v PMV ) 2 ×ζ PMV tM DR t =P A,r DR (t)×ζ DR t ×T DR式中，min f为冰蓄冷空调运行优化模型的目标函数，M AC t 表示t时刻冰蓄冷空调耗电总成本，Δt为一个计算步长的时间间隔，v PMV 为人体舒适度，M PMV t 表示用户舒适度损失成本，M DR t 表示用户参与需求响应的回报量，α、β和γ分别为多目标优化条件下冰蓄冷空调耗电总成本、用户舒适度损失成本和用户参与需求响应的回报量的权重比例系数，P A,r LD (t)为冰蓄冷空调在t时刻的耗电功率，P A,r wind (t)为冰蓄冷空调内风机在t时刻的耗电功率，ζ e t 为电力市场在t时刻的单位电力代价参数，ζ PMV t 为t时刻用户舒适度单位损失成本，P A,r DR (t)为冰蓄冷空调在t时刻应提供的需求响应容量，ζ DR t 为t时刻用户参与需求响应所获得的回报量，T DR 为用户参与需求响应的持续时间。 2.根据权利要求1所述的一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法，其特征在于：所述步骤S1中城市制冷负荷的历史统计数据包括城市夏季环境温度历史数据、城市建筑制冷耗电量历史数据、空调负荷响应容量历史数据和电力市场电力成本曲线历史数据。 3.根据权利要求1所述的一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法，其特征在于：所述步骤S1中建筑内部设定温度曲线为负荷典型运行场景中对建筑内部温度预设的曲线，用于表征建筑室内温度随时间的变化关系；步骤S2中所述建筑内部设定温度曲线的上边界曲线和下边界曲线具体为依据人体舒适度边界条件设定的温度最高上边界曲线和温度最低下边界曲线，用于限定室内温度随时间变化的允许波动范围；步骤S2中建筑的制冷需求曲线为根据建筑内部设定温度曲线的上边界和下边界曲线计算得出的制冷功率随时间变化的函数曲线。 4.根据权利要求1所述的一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法，其特征在于：所述步骤S1中负荷典型运行场景具体通过城市制冷负荷的历史统计数据生成负荷运行场景集合，进而采用K-means聚类方法从负荷运行场景集合提取得到负荷典型运行场景。 5.根据权利要求1所述的一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法，其特征在于：所述步骤S2中建筑的制冷需求曲线具体根据以下步骤处理得到：1）根据预设的人体舒适度边界条件代入人体舒适度模型，得到建筑内部设定温度曲线的上边界和下边界曲线；2）将建筑内部设定温度曲线的上边界和下边界曲线对建筑二阶热力学动态模型进行约束求解，得到建筑在各时刻维持设定温度范围所需的制冷量，进而构成建筑的制冷需求曲线。 6.根据权利要求1所述的一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法，其特征在于：所述步骤S3中模型约束条件包括人体舒适度边界约束、建筑制冷需求约束和冰蓄冷空调系统运行约束；（1）所述人体舒适度边界约束按照以下公式设置：NET A (t)=37-(37-T A in (t))/(0.68-0.0014RH A (t)+1/(1.76+1.4(u m,s wind (t)) 2 ))NET min ≤NET A (t)≤NET max式中，NET A (t)为第t时刻的净有效温度，T A in (t)为建筑室内设定温度，RH A (t)为第t时刻的室内环境相对湿度,u m,s wind (t)为室内冰蓄冷空调内风机风速，NET min 和NET max 分别为净有效温度的最小值和最大值；（2）所述建筑制冷需求约束按照以下公式设置：Q A,r LD (t)=Q A,r AC (t)+Q A,r IS,dis (t)Q A,r AC (t)=COP AC ×(P A,r AC (t)-P A,r ch (t))式中，Q A,r LD (t)为t时刻室内所需制冷量，Q A,r AC (t)为冰蓄冷空调制冷机提供冷量的功率，Q A,r IS,dis (t)为冰蓄冷空调的蓄冰池融冰时向场景中建筑内部提供的制冷功率，COP AC 为冰蓄冷空调制冷机的能效比，P A,r AC (t)为冰蓄冷空调制冷机向场景中建筑内部提供冷量的电功率，P A,r ch (t)为冰蓄冷空调向制冰机与蓄冰池提供冷量的电功率；（3）所述冰蓄冷空调系统运行约束包括冰蓄冷空调在蓄冰状态下运行约束、冰蓄冷空调在融冰状态下运行约束以及冰蓄冷空调蓄冰池在蓄冷工作状态下和融冰工作状态下运行约束；（3.1）所述冰蓄冷空调在蓄冰状态下运行约束按照以下公式设置：Q min AC ≤Q A,r AC (t)≤Q max ACU A,r IS,ch (t)×Q min IS,ch ≤Q A,r IS,ch (t)≤U A,r IS,ch (t)×Q max IS,chQ A,r AC (t)=Q A,r LD (t)+Q A,r IS,ch (t)Q A,r IS,dis (t)=0C A,r IS (t)=C A,r IS (t-1)/(1-η IS,loss )+η IS,ch ×Q A,r IS,ch (t)×ΔtP A,r ch (t)+P A,r AC (t)=P A,r LD (t)P A,r ch (t)=Q A,r IS,ch (t)/η EER ISP A,r AC (t)=Q A,r AC (t)/η EER AC式中，Q A,r AC (t)为冰蓄冷空调制冷机提供冷量的功率，Q min AC 和Q max AC 分别为冰蓄冷空调制冷机产生冷量功率的最小值与最大值，Q A,r IS,ch (t)表示冰蓄冷空调蓄冰池蓄冰工作状态下制冷机制冰冷量功率，Q min IS,ch 和Q max IS,ch 分别表示冰蓄冷空调蓄冰池蓄冰工作状态下制冷机制冰冷量功率的最小值和最大值，U A,r IS,ch (t)为冰蓄冷空调在蓄冰时的工作状态，Q A,r IS,dis (t)表示冰蓄冷空调蓄冰池融冰工作情况下供给冷量的功率，Q A,r LD (t)为t时刻室内所需制冷量，C A,r IS (t)和C A,r IS (t-1)分别表示冰蓄冷空调蓄冰池在t时刻和t-1时刻的冷量储备值，η IS,loss 表示冰蓄冷空调蓄冰池的冷量损失率，η IS,ch 表示冰蓄冷空调制冰机制冰效率，Δt为一个计算步长的时间间隔，P A,r AC (t)为冰蓄冷空调制冷机向场景中建筑内部提供冷量的电功率，P A,r ch (t)为冰蓄冷空调向制冰机提供冷量的电功率，P A,r LD (t)为冰蓄冷空调在t时刻的总耗电功率，η EER IS 和η EER AC 分别为冰蓄冷空调制冰机和制冷机耗电能效比；（3.2）所述冰蓄冷空调在融冰状态下运行约束按照以下公式设置：Q min AC ≤Q A,r AC (t)≤Q max ACQ A,r AC (t)=COP AC ×P A,r AC (t)U A,r IS,dis (t)×Q min IS,dis ≤Q A,r IS,dis (t)≤U A,r IS,dis (t)×Q max IS,disQ A,r AC (t)+Q A,r IS,dis (t)=Q A,r LD (t)Q A,r IS,ch (t)=0C A,r IS (t)=C A,r IS (t-1)/(1-η IS,loss )-Q A,r IS,dis (t)/η IS,dis ×ΔtP A,r AC (t)=P A,r LD (t)P A,r ch (t)=0P A,r AC (t)=Q A,r AC (t)/η EER AC式中，Q A,r AC (t)为冰蓄冷空调制冷机提供冷量的功率，Q min AC 和Q max AC 分别为冰蓄冷空调制冷机产生冷量功率的最小值与最大值，Q A,r IS,ch (t)表示冰蓄冷空调在蓄冰工作状态下制冰机制冰冷量功率，Q A,r IS,dis (t)表示冰蓄冷空调蓄冰池融冰工作情况下供给冷量的功率，Q min IS,dis 和Q max IS,dis 分别表示冰蓄冷空调蓄冰池融冰工作情况下供给冷量功率的最小值和最大值，η IS,dis 表示冰蓄冷空调蓄冰池的融冰效率，Δt为一个计算步长的时间间隔；（3.3）所述冰蓄冷空调蓄冰池在蓄冷工作状态下和融冰工作状态下运行约束按照以下公式设置：C min IS ≤C A,r IS (t)≤C max ISC A,r IS (0)=C A,r IS (T)=ε IS ×C max ISC A,r IS (t)=C A,r IS (t-1)/(1-η IS,loss )+(η IS,ch ×Q A,r IS,ch (t)-Q A,r IS,dis (t)/η IS,dis )×Δt式中，C A,r IS (t)和C A,r IS (t-1)为冰蓄冷空调蓄冰池在t时刻和t-1时刻的冷量储备值，C min IS 和C max IS 分别表示冰蓄冷空调蓄冰池冷量储备值的最小值和最大值，C A,r IS (0)和C A,r IS (T)分别表示初始时刻和末时刻时冰蓄冷空调蓄冰池冷量储备值，ε IS 表示冰蓄冷空调蓄冰池初始状态下冷量储备系数，T为一个优化周期，η IS,loss 表示冰蓄冷空调蓄冰池的冷量损失率，η IS,ch 表示冰蓄冷空调制冷机的制冰效率，Q A,r IS,ch (t)表示冰蓄冷空调在蓄冰工作状态下制冰机制冰的冷量功率，Q A,r IS,dis (t)表示冰蓄冷空调蓄冰池融冰工作情况下供给冷量的功率，η IS,dis 表示冰蓄冷空调蓄冰池的融冰效率，Δt为一个计算步长的时间间隔。 7.根据权利要求1所述的一种基于变风量控制的冰蓄冷空调运行调度方法，其特征在于：所述调度结果包括冰蓄冷空调的运行总成本、冰蓄冷空调内风机运行状态及耗电功率、冰蓄冷空调运行状态及耗电功率、冰蓄冷空调制冷功率曲线和建筑室内温度曲线。