(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210730987.7 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 国网河南省电力公司开封供电公司 地址 475000 河南省开封市金明大道电力 大厦 申请人 东南大学　南京应用数 学中心 (72)发明人 郑罡　陈炳华　孟凡斌　曹翀　 徐青山　南钰　卞海红　张卫国　 杜娇　郝婧　 (74)专利代理 机构 郑州图钉专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 41164 专利代理师 石路 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 基于虚拟储能模型的变频空调聚合方法 (57)摘要 本发明涉及基于虚拟储能模型的变频空调 聚合方法， 所述的方法包括以下步骤： 步骤1： 建 立变频空调模型； S1.1： 建立空调负荷基础模型； S1.11： 变频空调热力学模型； S1.12： 变频空调电 热转换模型； S1.13： 变频空调功率模型； 步骤2： 建立单体变频空调的虚拟储能模型， 在步骤1中 变频空调模 型的基础上， 考虑到变频空调具有常 规储能设备的储能特性， 引入了虚拟储能VES来 描述房间室温与变频空调功率之间的关系， 与常 规储能电量与充放电功率之间的关系类似； 步骤 3： 建立变频空调负荷群的聚合虚拟储能模型； 本 发明具有方法合理、 避免暴露用户信息 隐私、 实 现友好兼容、 实现空调负荷群的聚合、 减少通信 和和计算压力的优点。 权利要求书4页 说明书12页 附图4页 CN 115130297 A 2022.09.30 CN 115130297 A 1.基于虚拟储能模型的变频空调聚合方法， 其特 征在于： 所述的方法包括以下步骤： 步骤1： 建立变频空调模型； S1.1： 建立空调负荷基础模型； S1.11： 变频空调热力学模型； S1.12： 变频空调电热转换模型； S1.13： 变频空调功率模型； 步骤2： 建立单体变频空调的虚拟储能模型， 在步骤1中变频空调模型的基础上， 考虑到 变频空调具有常规储能设备 的储能特性， 引入虚拟储能VES来描述房间室温与变频空调功 率之间的关系， 与常规储能电量与充放电功率之间的关系类似； 步骤3： 建立变频空调负荷群的聚合虚拟储能模型。 2.如权利要求1所述的基于虚拟储能模型的变频空调聚合方法， 其特征在于： 所述的步 骤1中的S1.11变频空调热力学模 型具体为： 热力学模型描述了空调所 处房间在室内外 冷热 源作用下的温度变化情况， 目前常用的热力学建模方法主要有基于电路模拟的等效热参数 建模方法和基于冷/热负荷计算的建模方法， 其中基于电路模拟的等效热参数建模方法是 将房间温度、 外界温度以及空调制冷/热量等效为电源， 将房间参数等效为电阻和电容， 进 而用等效电路模拟空调 所处房间内的热量传递过程， 设定空调工作在制冷模式下， 综合考 虑空调制冷、 太阳辐射、 室内热源以及与室外和相邻房间的热 交换对室内温度、 外墙平均温 度和内墙平均温度变化的影响， 建立 三阶等效热参数模型： 式中， Tew为外墙平均温度， 单位℃； Tin为室内温度， 单位℃； Tiw为内墙平均温度， 单位 ℃； Tout为室外温度， 单位℃； Tadj为相邻房间温度， 单位℃； Qew为太阳辐射到外墙 壁产生的热 量， 单位kW； Qgl为太阳辐射到窗户上产生的热量， 单位kW； Qdiss为室内的人、 照明及设备等散权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115130297 A 2热产生的热量， 单位kW； QAC为空调制冷量， 单位kW； Cew为外墙的等效热容， 单位kWh/℃； Cin为 室内的等效热容， 单位kWh/℃； Ciw为内墙的等效热容， 单位kWh/℃； Rew为外墙等效热阻的一 半， 单位℃/kW； Riw为内墙等效热阻的一半， 单位℃/kW； Rgl为窗户的等效热阻， 单位℃/kW； Rcew为室外环境和外墙之间的热阻， 单位℃/kW； t为时间； 当忽略内墙和外墙之间的温度差 异时， 可以得到空调的二阶热力学模型： 式中， Tm为室内固体温度， 单位℃； Ca为空气热容， 单位kWh/ ℃； Cm为固体热容， 单位kWh/℃； Ra为室外环境与室内空气之间的等效热阻， 单位℃/kW； Rm为 室内空气与固体之间的等效热阻， 单位℃/kW； 当忽略室内空气温度与固体温度之间的温度 差时， 可以进一步简化， 得到最常用的一阶等效热参数模型： 式中， C为等效热容， 单位kWh/℃； R为等效热阻， 单位℃/kW； 基于 冷/热负荷计算的建模 方法 则是根据能量守恒定理， 任何时段空调所处房间的能量变化量等于空调制冷/热量与房间 所获得的热量之差/和， 综合考虑太阳热辐射、 内部产热、 热 交换以及空调制冷量， 可以推导 出室内温度变化公式： 式中， α, β, δ 为常数。 3.如权利要求2所述的基于虚拟储能模型的变频空调聚合方法， 其特征在于： 所述的步 骤1中的S1.12变频空调电热转换模 型具体为： 变频空调压缩机的转速会根据室内温度而发 生变化， 随着 变频空调压缩机工作频率的增大， 变频 空调的制冷量和功 率均增加， 且变频 空 调的制冷量和功率均与压缩机工作频率呈线性关系： QtAC＝kQftAC+μQ(9)， PtAC＝kPftAC+μP (10),式中， ftAC为变频空调压缩机t时刻的工作频率； kP、 kQ、 μP、 μQ为系数； 对于变频空调， 制 冷量与功率的比值不是恒定的， 即能效比不固定， 空调制冷量与电功率之间的关系 可表示 为： 4.如权利要求3所述的基于虚拟储能模型的变频空调聚合方法， 其特征在于： 所述的步 骤1中的S1.13变频空调功 率模型具体为： 变频空调根据房间热负荷的需求改变压缩机的工 作频率进而对制冷量进行调整， 实现室内温度的维持和稳定， 一般以室温与设定温度的差 值ΔTdif作为调节变频空调压缩机工作频率的依据， 当ΔTdif较大时空调以较高频率运行， 当ΔTdif较小时则以较低频率 运行， 变频空调频率变化策略为： 式中， fAC,min 和fAC,max为变频空调压缩 机工作的最小频率和最 大频率； ΔTdif1和ΔTdif2为用于判断变频空 调运行频率的温差限值； KT为空调工作频率与温差之间的比例系数； 设定室外温度和温度 设定值恒定， 则变频 空调开机刚开机时由于 室温与设定温度的差值较大故空调先以最大功 率运行， 室内温度迅速下降； 当室温逐渐接近 设定温度值附近时， 空调的功 率减小并进入小权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115130297 A 3