1.本发明属于一般的控制或调节系统领域，尤其涉及一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.多重因素叠加造成常规火电机组调峰资源几近枯竭，一度被迫采取安排大容量火电机组频繁日内启停、时段性弃风弃光等措施缓解电网调峰压力。部分地区具有较为严重的弃风或弃光现象。为了显著提高电力系统非化石能源占比，保障电网安全运行，亟需增强系统灵活调节能力。在提升电源侧及电网侧调节能力的同时，应大力发展各类灵活性电力负荷，加大负荷调度与控制的规模，促进大规模新能源的消纳。亟需挖掘负荷侧的调节潜能，促进风电、光伏等间歇式新能源发电的消纳利用。
4.随着“煤改电”的推进，空调负荷供暖/制冷等分散式供暖方式占比逐步提高，充分利用建筑物及水循环系统蓄热/冷能力，使空气源热泵负荷参与电网的调度与控制，将对电力系统的功率平衡控制起到重要作用。如何实现对空气源热泵负荷进行规律性的调节是目前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法及系统，其通过对空气源热泵负荷聚合层的可调裕度进行控制，周期性的上报空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的第一个方面提供一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法。
7.一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法，包括:获取室内温度、室内温度可接受的最大值、空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率；基于室内温度加热到室内温度可接受的最大值的时间，结合空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率，得到功率裕量；基于功率裕量对空气源热泵负荷的功率进行调节。
8.进一步的，所述功率裕量的调节具体包括：当室内温度加热到该最大值的时间等于整数个调度周期时，则可调节裕量为：[p
itotal-pi,ni]；当室内温度加热到该最大值的时间小于单个调度周期时，则可调节裕量为：[p
imax-pi, 1]；当室内温度加热到该最大值的时间大于单个调度周期时，且不等于整数个周期
时，则可调节裕量为：[p
itotal-pi, mi; p
imax-pi, 1]；其中，所述调度周期为：根据设定的调度时间得到若干个调度周期，p
itotal
为全部热泵启动的最大功率，pi为空气源热泵负荷的当前功率，p
imax
为设置的最大功率，ni为可调节功率持续的周期个数，mi为加热的调度周期的个数。
[0009]
进一步的，所述室内温度加热到该最大值的时间等于加热的调度周期的个数乘以单个调度周期的时间加不满足调度周期的剩余可调度时间。
[0010]
进一步的，所述设置的最大功率根据室内温度可调节裕量与室内温度加热到该最大值的时间的关系，结合空气源热泵负荷的当前功率得到。
[0011]
进一步的，所述室内温度可调节裕量根据室内温度可接受的最大值与室内温度之间的差值得到。
[0012]
进一步的，所述可调节裕量控制方法还包括：室内温度加热到室内可接受的温度最大值的最短时间，根据室内温度的可调节裕量与全部热泵启动的最大功率与空气源热泵负荷的当前功率的差值之间的关系，得到室内温度加热到室内可接受的温度最大值的最短时间。
[0013]
进一步的，所述室内温度不低于室内可接受的温度最小值、不高于室内可接受的温度最大值。
[0014]
本发明的第二个方面提供一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制系统。
[0015]
一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制系统，包括：数据获取模块，其被配置为：获取室内温度、室内温度可接受的最大值、空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率；裕量分析模块，其被配置为：基于室内温度加热到室内温度可接受的最大值的时间，结合空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率，得到功率裕量；调节模块，其被配置为：基于功率裕量对空气源热泵负荷的功率进行调节。
[0016]
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0017]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法中的步骤。
[0018]
本发明的第四个方面提供一种计算机设备。
[0019]
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法中的步骤。
[0020]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对温度、时间以及功率等方面的可调节裕量控制，周期性上报负荷聚合层的可调节裕度，使符负荷聚合层能够控制不同楼宇内的空气源热泵负荷，进而促进电力系统功率平衡的控制。
[0021]
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0022]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0023]
图1是本发明实施例中空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法的流程图；图2是本发明实施例中空气源热泵参与电网调度与控制构架图；图3是本发明实施例中空气源热泵负荷的温度调节裕度图。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0025]
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0026]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0027]
需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0028]
实施例一如图1所示，本实施例提供了一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法，包括以下步骤：获取室内温度、室内温度可接受的最大值、空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率；基于室内温度加热到室内温度可接受的最大值的时间，结合空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率，得到功率裕量；基于功率裕量对空气源热泵负荷的功率进行调节。
[0029]
具体的，本实施例结合实际的应用详细分析技术方案的过程：空气源热泵负荷参与电网调度与控制的构架如图2所示，“从下往上”包括传感器层、就地控制器、负荷聚合层及调控中心四个层级，通过4g/5g、云网络以及光纤网络等连接到一起。
[0030]
传感器采集空气源热泵出水、回水温度、室外温度、室内温度、湿度、风速、光照等信息，上传到就地控制器，就地控制器周期性执行水温控制逻辑，确定所辖空气源热泵机组
群各机组的启停状态，在准确楼宇热力学模型基础上，可实现室内温度精准控制。
[0031]
就地控制器通过4g/5g网络将采集的空气源热泵系统信息，包括工作模式、启停状态、出水温度、进水温度、机组运行状态等，以及室内外温度、湿度、风速、光照等信息上传到云系统服务器，通过云传输的负荷聚合层。
[0032]
负荷聚合层承担沟通空气源热泵负荷与调度中心的作用，将聚合的负荷群运行状态传输至调度中心。调度中心根据电网当前的运行状态、各类电源、负荷状态制定优化控制指令，将负荷控制指令下达到负荷聚合层，并下达到各就地控制器。
[0033]
空气源热泵负荷模型空气源热泵j的制热/冷效率，即空气源热泵电功率与制热/冷量之间关系，可表示为：(1)式中：q
ej
和q
hpj
表示空气源热泵j的电功率；copj为制热/冷能效比，q
hpj
表示空气源热泵负荷j单位功率下的制热/冷量。
[0034]
根据热力学第一定律，空气源热泵出水温度随时间t的变化可表示为：(2)式中：te表示空气源热泵出水温度（
°
c）；ce表示空气源热泵出水热容（j/
°
c）；kw=cv是热/冷冻水的热导（w/
°
c）； c是热/冷冻水的比热容（j/
°c∙
kg）；v是热/冷冻水的流量（kg/s）；sj表示热泵j的启停状态：开启时为1，关闭时为0；n表示非变频热泵机组的台数。
[0035]
根据热力学第一定律，空气源热泵回水温度随时间t的变化可表示为：(3)式中：tb表示空气源热泵回水温度（
°
c）；cb表示空气源热泵回水热容（j/
°
c）；q
ex
是热/冷冻水与房间的热交换功率（w）。
[0036]
热/冷冻水与末端房间的冷冻水与室内热量交换满足：(4)式中：ti是室内平均温度（
°
c）；k
air-water
是热交换热导（w/
°
c）。
[0037]
室内平均温度变化可以用热空间模型描述：(5)式中：k
air
和c
air
分别末端房间的热导（w/
°
c）和热容（j/
°
c）；to是室外温度（
°
c）。
[0038]
空气源热泵负荷聚合层的可调节裕度控制方法空气源热泵负荷i室内温度在[t
imax
,t
imin]
范围调节，不会对用户用电舒适度造成明显影响。假设楼宇i的温度为ti，温度可调节裕度为：
(6)式中：是室内温度可调节裕度；t
imax
是室内可接受的最大值；t
imin
是室内可接受的最小值。
[0039]
假设空气源热泵负荷的当前功率为pi，全部热泵启动的最大功率为p
itotal
，室内温度从ti加热到t
imax
所需要花费的最少时间为，如图3曲线1所示。可表示为：(7)q
hpj=
pit式中：函数f1(.)由式(1)~ (5)确定，t表示时间。
[0040]
假设调度周期为(一般为15min)，上报周期个数为n(上报周期一般为2h或者4h，即n为8或者16)则负荷聚合层上报电力系统控制中心的可调节裕量具体如下：1）当(ni为正整数，ni≤n)时，则可调节裕量为：[p
itotal-pi, ni]。其中，ni表示可调节功率可持续的周期个数2）当＜时，在调度周期内，最大可设置最大功率p
imax
(p
imax
＜p
itotal
)如图3曲线2所示，可表示为：(8)式中：函数f2(.)由式(1)~ (5)确定。
[0041]
则可调节裕量为：[p
imax-pi, 1]。
[0042]
3）当＞且当时，假设，则可调节裕量为：[p
itotal-pi, mi; p
imax-pi, 1]，其中p
imax
由式(8)确定，式中为加热mi个调度周期后的室内温度，为不满足调度周期的剩余可调度时间。
[0043]
空气源热泵负荷具有参与电网调度与控制的潜能，空气源热泵负荷作为分散式负荷，需要通过负荷聚合层聚合再参与电网调度与控制。负荷聚合层需要周期性地上报空气源热泵负荷的可调节裕度，供调控中心进行统一制定优化控制指令。本实施例提出了一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法，能够周期性的上报负荷聚合层的可调节裕度。
[0044]
实施例二本实施例提供了一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制系统。
[0045]
一种空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制系统，包括：数据获取模块，其被配置为：获取室内温度、室内温度可接受的最大值、空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率；裕量分析模块，其被配置为：基于室内温度加热到室内温度可接受的最大值的时间，结合空气源热泵负荷的当前功率、全部热泵启动的最大功率和设置的最大功率，得到功率裕量；
调节模块，其被配置为：基于功率裕量对空气源热泵负荷的功率进行调节。
[0046]
此处需要说明的是，上述数据获取模块、裕量分析模块和调节模块与实施例一中对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例一所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
[0047]
实施例三本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法中的步骤。
[0048]
实施例四本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的空气源热泵负荷聚合层的可调节裕量控制方法中的步骤。
[0049]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0050]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0051]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0052]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0053]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（read-only memory，rom）或随机存储记忆体（random accessmemory，ram）等。
[0054]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。