空调系统避峰运行与送风温度优化控制策略.doc

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1、空调系统避峰运行与送风温度优化控制策略摘要：本文在建筑及空调系统仿真平台的基础上，针对上海地区某一商务楼及其空调系统进行了仿真试验，对避峰运行控制策略、送风温度优化控制策略以及整体优化控制策略的仿真结果进行了比较。结果表明，避峰运行控制策略、送风温度优化控制策略以及整体优化控制策略都能够不同程度减少用电峰时段的耗能，同时相应的运行费用都有所减少。关键词：储能电力避峰空调系统优化运行控制0.引言随着我国经济的迅速增长，近年来全国各大省市都出现了不同程度的供电不足危机，这已成为制约我国当前经济和社会发展的瓶颈问题。要

2、从根本上解决电力不足的问题当然是靠增加对电力的投入。但是，合理有效地使用有限的电能也应是必须采取的措施。目前电力供应紧张的主要表现为：电网负荷率低，系统峰谷差较大，高峰电力严重不足。因此，实施需求侧管理，提高电能终端使用效率和转移高峰负荷是当前必须十分重视的问题。随着空调系统在我国城市里越来越广泛的应用，建筑能耗增长特别是空调系统的电力需求增长尤其迅速。据统计资料显示，我国当前的建筑能耗在总能耗中的比例是27.5%左右，其中空调的能耗约占建筑能耗的40%～55%。空调负荷的不均衡特性，极大地加剧了电网负荷的峰谷差

3、，因此，空调系统的错峰避峰运行已成为缓解当前电力供应不足问题的迫切要求。一些国家很早就已采用空调用电错峰措施，印度一典型写字楼的空调系统用电进行错峰优化之后，其在电力尖峰负荷时段的电力需求与通常相比减少38%，相应的运行费用减少5.9%[1]。美国曾经对一典型的采用空调用电错峰的大学校园进行调查，其在电力尖峰负荷时段的用电减少41%，其总耗电量的56%是电力低谷时段用电[2]。本文正是在此背景下，提出和研究分析基于建筑储能的空调系统运行控制策略，期望利用建筑本身具备的能量储存能力并通过优化空调系统运行，达到降低空

4、调系统峰值电力需求的目的，同时将这种方法与送风温度优化控制策略[3]结合进行整体优化。1.空调系统避峰运行控制策略对于绝大多数空调系统，其运行控制策略均采用常规的需求控制策略，即根据用户侧的要求启动或停止系统的运行，在楼宇使用时段启动系统而非使用时段则停止运行。这从节能的角度而言是行之有效的。但是，这种运行策略的结果通常是在电力峰值时段系统正好处于用电高峰，这对整个电网来说是不利的，特别是在已实行分时电价的地区，会使用户增加运行费用。7对于空调系统错峰用电的方法，目前国内外大多采用冰蓄冷技术。但冰蓄冷的应用与推广

5、存在着一定的缺陷：冰蓄冷系统造价高，一般比常规空调系统高30%－40%；对已安装运行的系统，则需重新改造，代价很大，而且现实状况绝大多数是不允许的；同时，冰蓄冷系统结构和运行复杂，稳定性和可靠性相对较差。表1时间表　建筑物开始使用(τo)电力峰值开始时间(τs)电力峰值结束时间(τn)系统提前启动(∆τ)建筑物结束使用(τf)时间7:008:0011:00318:00实际上，对于常规的混凝土结构的建筑，其本身具有较大的热容，再加上室内的装饰及家具，因此具备一定的储能能力，利用这种能量储备的能力，可以在

6、电力需求谷时对楼宇进行强制过冷，使建筑的墙体及室内结构充分储存冷量，当处于电力需求高峰时段时利用这部分储存的冷量，从而可以减少电力峰时的系统运行电力需求。图1是基于建筑储能的运行控制策略逻辑示意图，其中的时间值由表1给出。在不同的时间段内，通过PMV优化控制器[4]改变房间温度设定值。图1避峰运行控制策略逻辑示意图2.研究对象7本文选用的建筑物是位于上海地区某一栋商务大楼，每层的面积为2332m2。由于每层被划分为南北两个开放式的办公区域，每个区域都配备了相同的空调系统，因此本文选取朝南区域作为研究对象。研究对象

7、的室内总的空调区域面积为1166m2，根据VAV末端的布置，它被划分为6个外区和2个内区，。建筑与VAV空调系统如图2所示。图2建筑及其VAV空调系统示意图3.控制策略的仿真验证及结果分析仿真试验是在已建立的VAV变风量空调系统仿真器[5]上进行的。本文将提出的避峰运行控制策略和送风温度优化控制策略程序化后嵌入其中，同时，为验证和分析对比各种优化策略的实施效果，本文还对没有优化策略的常规情况进行了模拟。3.1试验条件本文采用的室外气象数据取自上海地区的气象资料，试验日的室外温度和含湿量如图3所示。　　图3试验日室

8、外空气的温度和含湿量研究对象的建筑物为混凝土结构，6个外区和2个内区的围护结构热容如表2所示（表中区域标示参见图1）。仿真器中的建筑模型是采用阻容网络模型建立的[6]。表2建筑物热容　外区1外区2外区3外区4外区5外区67内区1内区2内部结构热容(KJ/K)3452.64166.34166.33452.62616.92616.93641.73641.7外部结构热容(KJ/