基于需求侧响应的空调负荷虚拟储能模型分析

曹雪洁

摘要：在应用空调进行制冷或制热时，受到空调功率的影响和变化，建筑内部的温度也会发生变化，但是此种变化存在滞后性，同时人体对温度的舒适度感应也可以在一定的范围内进行考量。基于需求侧响应分析，阐述影响空调负荷虚拟储能的因素，建立空调负荷虚拟储能模型，通过案例分析，探讨提高空调虚拟储能模型的应用，从而节约电力能源。

关键词：虚拟储能模型;电力能源;空调负荷;

1 需求侧响应

需求侧响应主要指的是，基于广大用户对于价格或激励等方面的需求做出相应的响应。电力用户会改变自身原有的电力消费模式和电力应用习惯，更加积极主动地参与到电网的调动之中。

2 影响空调负荷虚拟储能的因素分析

2.1 空调能效比

要着重需要对空调的能效比进行探讨，空调负荷虚拟储能的建模与控制过程中可以将空调的实际电功率与热功率进行统一分析与研讨，此类空调的能效比同样也与空调的具体类型和综合性能，甚至是空调运行环境下的温度及湿度变化等因素，都会存在一定的影响范围。

例如，空调的负荷虚拟储能能够直接对分钟或小时范围内的电力调度需求进行响应，而很多建筑的室内温度大多可以维持在15～30℃左右的范围，因此对空调能效比进行分析，其主要影响因素最大的仍旧在于外界的运行环境因素等。

2.2 建筑热性能

空调的应用效果与建筑的热性能息息相关，建筑的热性能以及建筑整体保温性能和热融等都可以成为主要参考因素之一。影响建筑保温性能的基本要素大多在于建筑墙体材料、建筑特定结构之内窗墙比情况、建筑内部的温湿度变化以及通风情况等等。此外，建筑内外温差问题以及建筑整体的保温效果同样也会直接影响建筑的热性能和热能的消耗率，在空调负荷虚拟储能方面影响较多。

2.3 舒适度

人为因素始终是应用空调或体现空调综合性能的最主要元素之一，因此空调负荷虚拟储能的影响因素也可以将人体的舒适度作为重要参考之一。如果将使用空调的房间内部温度进行恒定划分，如夏季时期设置温度恒定值为26℃，而冬季时期的房间温度恒定值为20℃。虽然不同人群在个体舒适度方面存在较强的主观感受性，但是也可以通过数据的分析与量化评估，对人体的舒适温度进行合理的判断与计算，同时也可以应用空调服务和虚拟储能技术进行温度补偿和有效的约束。

3 空调负荷虚拟储能模型构建

在空调负荷热力学模型方面可以将应用空调的房间温度、室外温度、空调制冷量、建筑的等效热容等作为重要参考数值，计算过程中可以应用统一阶等效热参数模型进行分析与探究，进一步推断空调设备的电功率以及空调制冷量之间的联系，搭建空调负荷的热力学模型。

在针对人体热舒适度建立模型的过程中，需要着重分析与研讨人体感受到的热舒适度情况，可以应用热感觉投票值进行衡量，其最主要影响因素仍旧在室内的温度情况，如果热感觉投票值可以在±0.1的范围之内，可以将此类区域直接划分为空调负荷变化相对不敏感的温度区域；反之，如果热感觉投票值的值数在±0.5的范围内，则代表将近九成的人能够对此类温度变化进行接受，这也是可以接受的温度区域，因此根据可接受的温度区域合理调整人体热舒适度模型要素。

在空调负荷虚拟储能模型建立方面，可以将空调与建筑视作一个系统的整体，同时建立等效虚拟储能装置。例如，可以将单个空调虚拟储能的额定容量与温度范围、建筑等效热容等进行正比，有效计算和分析实时虚拟储能的储电量，并将短时间内的室外温度变化视作为定值，从而更好地完成空调虚拟储能特性指标的推导。在应用空调的过程中，不同的性能有一定差异，同时也会受到运行环境的温度变化、自然条件下的风速变量等发生变动。因此，需要了解建筑所处室外温度变化情况，并根据24h内的变化曲线衡量空调负荷虚拟储能的实效性。

4 案例分析

某地区公司有一栋宿舍公寓楼，地上建筑结构为6层，地下为1层，一共有100间空调房间，该宿舍公寓楼内为典型的空调房间系统结构。（1）需要对单个空调的虚拟储能特性进行分析，可以将空调的设定温度控制在特定范围内，例如应用10min的时间让空调从初始设定温度逐渐升高至27℃，在40min之后将空调重新调整回初始设定温度，并对整个温度变化范围内的虚拟储能进行仿真结果分析，相比之下温度在此类变化过程之中，空调的虚拟储能会持续以预定的功率进行充电。（2）在聚合模型特性分析中可以得知，宿舍公寓楼内部的空调负荷群在功率方面与外界温度的变化情况基本类似，在下午三点左右室外温度会升至最高，室内环境下的空调负荷也会达到最大值，相比之下凌晨时期空调负荷功率最低。

某宿舍公寓楼在夏季时期会出现中午和晚间两个主要的用电高峰，从虚拟储能聚合模型的全时间周期适用性方面分析，该区域所处地区基于需求侧响应的时段控制在11:00～18:00左右，因此可以应用空调负荷虚拟储能模型针对室外温度条件相对较高的时间段，为建筑的空调系统提供更加稳定且持续的放电容量，既满足了电网的调度需求，同样也能保证建筑内部人群的全天周期生活舒适性。

5 结语

针对空调建立负荷虚拟储能模型尤为重要，特别是在当前电力能源的节约和绿色可持续发展战略的引导之下，本文首先分析了需求侧响应，其次针对影响空调负荷虚拟储能的因素开展分析，最后本文针对空调负荷虚拟储能模型的构建开展有针对性的研讨。希望通过本文的研究能够进一步提高电力能源的应用效果，强化电网调度的兼容性。

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