CN107101322A - 统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)建立变频空调的负荷模型,(2)通过相关参数的计算使得空调升高温度后的稳定削减功率和最大削减功率可控，(3)建立群组负荷削减模型，(4)设计空调群组需求响应潜力评估流程，(5)设计空调群组退出受控流程。该技术方案充分考虑了变频空调的工作运行特点和用户的舒适度上限，调用变频空调群组参与需求响应以实现负荷削减，保证了负荷削减的准确性和平稳性，考虑了空调退出受控时的反弹负荷，保证了控制结束后空调群组负荷的平稳。

Description

统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法

技术领域

本发明涉及一种评估方法，具体涉及一种统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，属于电力需求响应技术领域。

背景技术

空调负荷是居民负荷的主要组成部分，变频空调在市场占有的份额越来越大，且其具有良好的调节特性，因此对变频空调参与需求响应的控制方法进行研究很有必要。变频空调可以通过改变压缩机的转速而连续地调节其容量以适应动态变化的空调房间负荷需要，较常规定速空调器具有更优越的运行经济性和舒适性。目前空调需求响应的控制方法主要包括开关控制、周期性暂停控制和提高设定温度，变频空调的工作原理决定了其只适合提高设定温度的控制方法。变频空调提高设定温度后，将以最低频率运行一段时间，不同的设定温度和空调参数，最大削减功率的大小和持续时间的长短不一致，较难统一控制，为实现空调群组削减负荷的平稳和准确，本文提出了通过统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组需求响应控制方法。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，本发明提供一种基于变频空调工作原理和房间一阶热参数模型的变频空调功率模型，在此基础上提出了统一最大削减功率持续时间，建立负荷削减模型，实现平稳准确削减空调群组负荷并抑制反弹负荷，评估群组需求响应潜力的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种统一最大削减负荷持续时间的变频空调需求响应控制方法，在变频空调模型的基础上，考虑提高设定温度的需求响应控制方法，通过确定统一的最大削减负荷持续时间，计算各台空调的稳定削减功率和设定温度，建立负荷削减模型，确定空调群组的控制方案，设计群组退出受控流程，保证负荷削减的平稳准确和退出受控后的负荷平稳，评估空调群组的潜力。

上述方法包如下步骤：

(1)建立变频空调的负荷模型，

(1.1)建立房间模型，

房间模型主要描述空调房间在室内外冷热源作用下的温度变化，当前基于空调房间热力学的仿真中最常用的为等效热参数模型，其原始微分方程过于复杂，其简化后的一阶微分方程形式如下：

式中，T_in(t)为t时刻室内气体温度，℃；R为空调房间等效热阻，Ω；C为空调房间等效热容，F；T_out(t_k)为t_k时刻室外环境温度，℃；Q_AC(t_k)为时刻t_k注入房间的冷量，kW；

(1.2)建立控制系统模型；

变频空根据室内温度与用户设定温度之差ΔT来计算目标频率f，室内温度传感器每一分钟检测一次ΔT：

(1.3)功率和制冷量模型，

相关文献的一系列实验证明变频空调的电功率及制冷功率与压缩机的频率、冷凝器的外部温度、蒸发器的回水温度成一次线性关系。可建立空调功率与室内温度、室外温度、频率之间的一次函数关系，空调冷量与室内温度、室外温度、频率之间的一次函数关系：

P(t_k)＝a₁+b₁T_in(t_k)+c₁T_out(t_k)+d₁f(t_k) (3)

Q(t_k)＝a₂+b₂T_in(t_k)+c₂T_out(t_k)+d₂f(t_k) (4)

其中，a₁为空调功率常数项，kW；b₁为空调功率室内温度系数，kW/℃；c₁为空调功率室外温度系数，kW/℃；d₁为空调功率频率系数，kW/Hz。a₂为空调冷量常数项，kW；b₂为空调冷量室内温度系数，kW/℃；c₂为空调冷量室外温度系数，kW/℃；d₂为空调冷量频率系数，kW/Hz。根据空调的运行特点和大量实际运行数据分析，在压缩机的频率、冷凝器的外部温度、蒸发器的回水温度在一定范围内时，系数为定值，a₁为负，b₁、c₁、d₁为正，c₂为负，a₂、b₂、d₂为正；

(2)空调参与需求响应控制相关参数计算，

通过一定的需求响应控制手段控制空调运行，即使得空调升高温度后的稳定削减功率和最大削减功率以及最大削减功率持续时间可控。由空调的最大削减功率持续时间t_last2，可以推导出空调新的设定温度T_set2，根据T_set2可以推导出空调的重新稳定运行时的频率，继而推导出稳定削减功率，空调最大削减功率即空调正常运行的功率和最低频率运行时的功率之差，

相关参数计算公式如下：

(2.1)室温上升时间，

因此，空调设定温度由室温T_s1调到温度上限T_ss(T_ss＞T_s1)，带入公式(1)可以推导升温过程的持续时间t_last,i：

其中Q_min为最小频率时注入的冷量，

(2.2)最大削减功率，

最小频率时，将室内温度T_in近似为T_s1，室外温度T_out视为定值，代入公式(3)可得空调功率为P_min＝a₁+b₁T_s1+c₁T_out+d₁f_min。设定温度提高前的功率可以近似为P＝a₁+b₁T_s1+c₁T_out+d₁f_s1，最大削减功率为

ΔP_max＝d₁(f_s1-f_min) (6)，

(2.3)设定温度计算，

空调保持最小频率运行时，根据公式(1)室温在Δt内变化的大小ΔT_in,min可近似为：

空调原状态运行时，根据公式(1)室温在Δt内变化的大小ΔT_in,max可近似为：

因此新的设定温度应为

(2.4)运行频率估算，

根据新的设定温度T_s2和室外温度T_out(t_k)，代入公式(1)，整理可得将其代入公式(4)，得到压缩机的设定频率f_s2：

(2.5)稳定削减功率，

将T_set2，f_s2代入公式(3)，得到稳定削减功率为

ΔP_w＝b₁(T_s1-T_s2)+d₁(f_s1-f_s2) (11)

(3)建立群组负荷削减模型；

(3.1)假设小组中共有N台空调(N≥K)，目标为在T_ct时间内响应削减电力P_m，统一的最大削减功率持续时间为T_last2，计算第i台空调新的设定温度T_s2,i和稳定削减功率ΔP_w,i，最大削减功率ΔP_max,i，求解负荷削减模型，计算各时段受控的空调台数，

(3.2)选择第一个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

其中，α_1,i为空调在第一时段是否受控，1为受控，0为不受控，ΔP_max,i为第i台空调最大削减功率。求解出受控空调编号为集合CT₁；

(3.3)选择第二个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

其中，ΔP_w,i为第i台空调稳定削减的功率，α_2,i为第i台空调在第二个时段是否受控，1为受控，0为不受控，

约束条件：只可以调用未参与第一个时段的空调：

α_1,i+α_2,i≤1 i＝1,2,...,N (14)；

受控空调编号为集合CT₂；

(3.4)以此类推，选择第K个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

其中，α_n,i为第i台空调在第n个时段是否受控，1为受控，0为不受控；

约束条件：只可以调用未参与前n-1个时段的空调：

α_1,i+α_2,i+...+α_K,i≤1 i＝1,2,...,N (16)

受控空调编号为集合CT_K；

(4)设计空调群组需求响应潜力评估流程，

(4.1)计算一个群组中各台空调设定温度提高至上限时的最大削减功率持续时间t_last,i，再计算群组统一的最大削减功率持续时间t_last2，t_last2满足

t_last2≤t_last,i i＝1,...,N (17)

K×t_last2＝t_ct K∈Z (18)

为保证空调群组的需求响应潜力最大，K尽量小；

(4.2)计算各台空调新的设定温度和稳定削减功率；

(4.3)评估空调群组的需求响应潜力，假设空调群组的最大削减功率目标值为ΔP_max，由负荷削减模型求解控制方案，当受控的空调数量大于上限，实际的削减功率与目标削减功率的最大误差也小于允许值时，该假设的目标削减功率即为空调群组的最大需求响应潜力。否则，当受控空调数量小于上限时，增大目标削减功率；当实际的削减功率与目标削减功率的最大误差大于允许值时，减小目标削减功率。

(5)设计空调群组退出受控流程，

(5.1)计算各台空调降低到原始设定温度，最高频率运行的持续时间，根据公式(1)得到：

选择控制时间间隔Δt_tc，其尽量小，但大于等于所有空调的最高频率运行持续时间，满足：

Δt_tc≥t_re,i i＝1,2,...,N (20)；

(5.2)每个Δt_tc时段，选择n_c台空调退出受控，n_c台空调变为最高功率运行，在Δt_tc内均逐步降为原始设定温度运行的功率，下一个时段，再选择n_c+1台空调退出控制，直至所有空调都退出受控，每个时段控制整个群组的总功率不大于正常运行时的功率的一定范围。

第C个时段选择n_C台空调退出受控：

其中，α为允许大于正常运行的功率的范围，P₁为不受控的空调的平均功率，N_c为原控制方案中受控的空调总个数，n_j为第j个时段退出控制的空调台数，P_ch为受控中的空调的平均功率，P_max为保持最大频率运行时的功率。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案考虑变频空调功率冷量和频率之间的关系，在房间一阶等效热参数模型的基础上建立了变频空调负荷模型，与实际变频空调的运行情况更贴近，保证了模型的实际意义；2)该技术方案采用了统一最大削减负荷持续时间，计算各台空调在设定温度提高的上限的最大削减负荷持续时间，确定统一的最大削减负荷持续时间，计算各台空调的设定温度和稳定削减功率，实际采取提高设定温度的方法实现变频空调的负荷削减，实用价值更高，在用户的舒适度允许范围内进行控制；充分利用了变频空调提高设定温度后以最低频率运行时的最大削减功率；3)本发明提到的负荷削减办法，模型的准确性是在假设室外环境温度不变的前提下，考虑全天室外环境温度变化，目标削减时间不宜过长，以实现负荷削减的平稳准确，空调分组投入控制，先投入的空调受控时间相对较长但在用户运行受控时间内，不会影响用户的舒适度；4)本发明提出的空调群组潜力评估方法，可以充分挖掘空调群组的需求响应潜力，保证尽可能多的空调参与控制，且削减效果平稳准确；5)本发明中考虑了空调退出控制反弹负荷较大，设计了群组退出受控的流程，减小了退出受控后空调负荷对系统运行的冲击。

附图说明

图1为本发明实施流程图；

图2为本发明抽象后的单台空调提高设定温度后的负荷变化曲线；

图3为本发明理论空调群组负荷削减曲线；

图4为本发明实际负荷削减曲线；

图5为本发明理论退出受控后负荷曲线。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：一种统一最大削减负荷持续时间的变频空调需求响应控制方法，所述方法包括

以下步骤，(1)建立变频空调的负荷模型，

(1.1)建立房间模型，

房间模型主要描述空调房间在室内外冷热源作用下的温度变化，当前基于空调房间热力学的仿真中最常用的为等效热参数模型，其原始微分方程过于复杂，其简化后的一阶微分方程形式如下：

式中，T_in(t)为t时刻室内气体温度，℃；R为空调房间等效热阻，Ω；C为空调房间等效热容，F；T_out(t_k)为t_k时刻室外环境温度，℃；Q_AC(t_k)为时刻t_k注入房间的冷量，kW。

(1.2)建立控制系统模型，

变频空根据室内温度与用户设定温度之差ΔT来计算目标频率f，室内温度传感器每一分钟检测一次ΔT：

(1.3)功率和制冷量模型，

相关文献的一系列实验证明变频空调的电功率及制冷功率与压缩机的频率、冷凝器的外部温度、蒸发器的回水温度成一次线性关系。可建立空调功率与室内温度、室外温度、频率之间的一次函数关系，空调冷量与室内温度、室外温度、频率之间的一次函数关系：

P(t_k)＝a₁+b₁T_in(t_k)+c₁T_out(t_k)+d₁f(t_k) (3)

Q(t_k)＝a₂+b₂T_in(t_k)+c₂T_out(t_k)+d₂f(t_k) (4)

其中，a₁为空调功率常数项，kW；b₁为空调功率室内温度系数，kW/℃；c₁为空调功率室外温度系数，kW/℃；d₁为空调功率频率系数，kW/Hz。a₂为空调冷量常数项，kW；b₂为空调冷量室内温度系数，kW/℃；c₂为空调冷量室外温度系数，kW/℃；d₂为空调冷量频率系数，kW/Hz。根据空调的运行特点和大量实际运行数据分析，在压缩机的频率、冷凝器的外部温度、蒸发器的回水温度在一定范围内时，系数为定值，a₁为负，b₁、c₁、d₁为正，c₂为负，a₂、b₂、d₂为正。

(2)空调参与需求响应控制相关参数计算，

通过相关参数的计算控制空调运行，即使得空调升高温度后的稳定削减功率和最大削减功率以及最大削减功率持续时间可控，提高设定温度后负荷变化情况如附图2所示。由空调的最大削减功率持续时间t_last2，可以推导出空调新的设定温度T_set2，根据T_set2可以推导出空调的重新稳定运行时的频率，继而推导出稳定削减功率。空调最大削减功率即空调正常运行的功率和最低频率运行时的功率之差。

相关参数计算公式如下：

(2.1)室温上升时间，

因此，空调设定温度由室温T_s1调到温度上限T_ss(T_ss＞T_s1)，带入公式(1)可以推导升温过程的持续时间t_last,i：

其中Q_min为最小频率时注入的冷量，

(2.2)最大削减功率，

最小频率时，将室内温度T_in近似为T_s1，室外温度T_out视为定值，代入公式(3)可得空调功率为P_min＝a₁+b₁T_s1+c₁T_out+d₁f_min。设定温度提高前的功率可以近似为P＝a₁+b₁T_s1+c₁T_out+d₁f_s1，最大削减功率为

ΔP_max＝d₁(f_s1-f_min) (6)

(2.3)设定温度计算，

空调保持最小频率运行时，根据公式(1)室温在Δt内变化的大小ΔT_in,min可近似为：

空调原状态运行时，根据公式(1)室温在Δt内变化的大小ΔT_in,max可近似为：

因此新的设定温度应为

(2.4)运行频率估算，

根据新的设定温度T_s2和室外温度T_out(t_k)，代入公式(1)，整理可得将其代入公式(4)，得到压缩机的设定频率f_s2：

(2.5)稳定削减功率，

将T_set2，f_s2代入公式(3)，得到稳定削减功率为

ΔP_w＝b₁(T_s1-T_s2)+d₁(f_s1-f_s2) (11)

(3)建立群组负荷削减模型，

(3.1)假设小组中共有N台空调(N≥K)，目标为在T_ct时间内响应削减电力P_m，统一的最大削减功率持续时间为T_last2，第i台空调计算设定温度T_s2,i和稳定削减功率ΔP_w,i，最大削减功率ΔP_max,i，求解负荷削减模型，选择各时段受控的空调。理论负荷削减曲线如附图3所示。

(3.2)选择第一个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

其中，α_1,i为空调在第一时段是否受控，1为受控，0为不受控，ΔP_max,i为第i台空调最大削减功率。求解出受控空调编号为集合CT₁。

(3.3)选择第二个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

其中，ΔP_w,i为第i台空调稳定削减的功率，α_2,i为第i台空调在第二个时段是否受控，1为受控，0为不受控，

约束条件：只可以调用未参与第一个时段的空调：

α_1,i+α_2,i≤1 i＝1,2,...,N (14)，

受控空调编号为集合CT₂；

(3.4)以此类推，选择第K个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

其中，α_n,i为第i台空调在第n个时段是否受控，1为受控，0为不受控，

约束条件：只可以调用未参与前n-1个时段的空调：

α_1,i+α_2,i+...+α_K,i≤1 i＝1,2,...,N (16)

受控空调编号为集合CT_K。

该方案中，假设一组空调500台，设定温度在[24,25.5]之间均匀分布，假设目标削减功率150kW，统一的最大削减功率持续时间为12分钟，即5个控制时段，根据负荷削减模型求得的空调群组的控制方案如表1所示，共有442台空调受控，

表1 控制方案

仿真空调群组的实际运行情况，实际削减功率与目标削减功率如附图4所示,误差在15％以内。可见采用该种控制策略空调群组的削减功率较准确和平稳，

(4)设计空调群组需求响应潜力评估流程，

(4.1)计算一个群组中各台空调设定温度提高至上限时的最大削减功率持续时间t_last,i，在计算群组统一的最大削减功率持续时间t_last2，t_last2满足

t_last2≤t_last,i i＝1,...,N (17)

K×t_last2＝t_ct K∈Z (18)

为保证空调群组的需求响应潜力最大，K尽量小，

(4.2)计算各台空调新的设定温度和稳定削减功率，

(4.3)评估空调群组的需求响应潜力，假设空调群组的最大削减功率目标值为ΔP_max，由负荷削减模型求解控制方案，当受控的空调数量大于上限，实际的削减功率与目标削减功率的最大误差也小于允许值时，该假设的目标削减功率即为空调群组的最大需求响应潜力。否则，当受控空调数量小于上限时，增大目标削减功率；当实际的削减功率与目标削减功率的最大误差大于允许值时，减小目标削减功率。

(5)设计空调群组退出受控流程，

(5.1)计算各台空调降低到原始设定温度，最高频率运行的持续时间，根据公式(1)得到：

选择控制时间间隔Δt_tc，其尽量小，但大于等于所有空调的最高频率运行持续时间，满足：

Δt_tc≥t_re,i i＝1,2,...,N (20)，

(5.2)每个Δt_tc时段，选择n_c台空调退出受控，n_c台空调变为最高功率运行，在Δt_tc内均逐步降为原始设定温度运行的功率，下一个时段，再选择n_c+1台空调退出控制，直至所有空调都退出受控，每个时段控制整个群组的总功率不大于正常运行时的功率的一定范围。

第C个时段选择n_C台空调退出受控：

其中，α为允许大于正常运行的功率的范围，P₁为不受控的空调的平均功率，N_c为原控制方案中受控的空调总个数，n_j为第j个时段退出控制的空调台数，P_ch为受控中的空调的平均功率，P_max为保持最大频率运行时的功率。

分组退出，允许与受控前的功率最大偏差为20％，退出受控的方案如表2所示，一个控制时段为2分钟。退出受控后空调群组的负荷如附图5所示。

表2 退出受控的方案

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (6)

1.一种统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)建立变频空调的负荷模型,

(2)通过相关参数的计算使得空调升高温度后的稳定削减功率和最大削减功率可控，

(3)建立群组负荷削减模型，

(4)设计空调群组需求响应潜力评估流程，

(5)设计空调群组退出受控流程。

2.根据权利要求1所述的统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，其特征在于，所述步骤(1)建立变频空调的负荷模型，具体如下，

(1.1)建立房间模型，

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式中，T_in(t)为t时刻室内气体温度，℃；R为空调房间等效热阻，Ω；C为空调房间等效热容，F；T_out(t_k)为t_k时刻室外环境温度，℃；Q_AC(t_k)为时刻t_k注入房间的冷量，kW；

(1.2)建立控制系统模型，

变频空调根据室内温度与用户设定温度之差ΔT来计算目标频率f，室内温度传感器每一分钟检测一次ΔT：

(1.3)建立功率和制冷量模型，

根据实验数据，建立空调功率与室内温度、室外温度、频率之间的一次函数关系，空调冷量与室内温度、室外温度、频率之间的一次函数关系：

P(t_k)＝a₁+b₁T_in(t_k)+c₁T_out(t_k)+d₁f(t_k) (3)

Q(t_k)＝a₂+b₂T_in(t_k)+c₂T_out(t_k)+d₂f(t_k) (4)

其中，a₁为空调功率常数项，kW；b₁为空调功率室内温度系数，kW/℃；c₁为空调功率室外温度系数，kW/℃；d₁为空调功率频率系数，kW/Hz。a₂为空调冷量常数项，kW；b₂为空调冷量室内温度系数，kW/℃；c₂为空调冷量室外温度系数，kW/℃；d₂为空调冷量频率系数，kW/Hz。

3.根据权利要求2所述的统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，其特征在于，所述步骤(2)通过相关参数的计算使得空调升高温度后的稳定削减功率和最大削减功率可控，由空调的最大削减功率持续时间t_last2，推导出空调新的设定温度T_set2，根据T_set2推导出空调的重新稳定运行时的频率，继而推导出稳定削减功率，具体如下，

(2.1)室温上升时间，

因此，空调设定温度由室温T_s1调到温度上限T_ss(T_ss＞T_s1)，带入公式(1)可以推导升温过程的持续时间t_last,i：

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其中Q_min为最小频率时注入的冷量，

(2.2)最大削减功率，

最小频率时，将室内温度T_in近似为T_s1，室外温度T_out视为定值，代入公式(3)可得空调功率为P_min＝a₁+b₁T_s1+c₁T_out+d₁f_min，设定温度提高前的功率可以近似为P＝a₁+b₁T_s1+c₁T_out+d₁f_s1，最大削减功率为

ΔP_max＝d₁(f_s1-f_min) (6)；

(2.3)设定温度计算，

空调保持最小频率运行时，根据公式(1)，室温在Δt内变化的大小ΔT_in,min可近似为：

<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;T</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>min</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi> </msub> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi> </msub> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mrow> <mi>R</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>C</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

空调原状态运行时，根据公式(1)，室温在Δt内变化的大小ΔT_in,max可近似为：

<mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;T</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>max</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi> </msub> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>t</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mi>min</mi> </msub> <mi>R</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> <mrow> <mi>R</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>C</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

因此新的设定温度应为

<mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;T</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>min</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;T</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>,</mo> <mi>max</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mfrac> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>l</mi> <mi>a</mi> <mi>s</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

(2.4)运行频率估算，

根据新的设定温度T_s2和室外温度T_out(t_k)，代入公式(1)，整理可得将其代入公式(4)，得到压缩机的设定频率f_s2：

<mrow> <msub> <mi>f</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> </mrow> <mi>R</mi> </mfrac> <mo>-</mo> <msub> <mi>a</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

(2.5)稳定削减功率，

将T_set2，f_s2代入公式(3)，得到稳定削减功率为

ΔP_w＝b₁(T_s1-T_s2)+d₁(f_s1-f_s2) (11)。

4.根据权利要求3所述的统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，其特征在于，所述步骤(3)建立群组负荷削减模型，具体如下，

(3.1)假设小组中共有N台空调(N≥K)，目标为在T_ct时间内响应削减电力P_m，统一的最大削减功率持续时间为T_last2，计算第i台空调新的设定温度T_s2,i和稳定削减功率ΔP_w,i，最大削减功率ΔP_max,i，求解负荷削减模型，选择各时段受控的空调；

(3.2)选择第一个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mrow> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;Delta;P</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>12</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中，α_1,i为空调在第一时段是否受控，1为受控，0为不受控，ΔP_max,i为第i台空调最大削减功率。求解出受控空调编号为集合CT₁；

(3.3)选择第二个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </munder> <msub> <mi>&amp;Delta;P</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>&amp;NotElement;</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mrow> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;P</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>13</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中，ΔP_w,i为第i台空调稳定削减的功率，α_2,i为第i台空调在第二个时段是否受控，1为受控，0为不受控，

约束条件：只调用未参与第一个时段的空调：

α_1,i+α_2,i≤1 i＝1,2,...,N (14)；

受控空调编号为集合CT₂。

(3.4)以此类推，选择第K个时段的受控空调，以受控空调削减功率之和与目标削减功率偏差最小为目标：

<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mrow> <mi>K</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mrow> </munder> <mi>M</mi> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>&amp;NotElement;</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <msub> <mi>CT</mi> <mrow> <mi>K</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> </mrow> <mi>N</mi> </munderover> <mrow> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mi>K</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;P</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mi>m</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>15</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中，α_n,i为第i台空调在第n个时段是否受控，1为受控，0为不受控；

约束条件：只调用未参与前n-1个时段的空调：

α_1,i+α_2,i+...+α_K,i≤1 i＝1,2,...,N (16)

受控空调编号为集合CT_K。

5.根据权利要求3或4所述的统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，其特征在于，所述步骤(4)设计空调群组需求响应潜力评估流程，具体如下，

(4.1)计算一个群组中各台空调设定温度提高至上限时的最大削减功率持续时间t_last,i，再计算群组统一的最大削减功率持续时间t_last2，t_last2满足

t_last2≤t_last,i i＝1,...,N (17)；

K×t_last2＝t_ct K∈Z (18)；

为保证空调群组的需求响应潜力最大，K尽量小；

(4.2)计算各台空调新的设定温度和稳定削减功率；

(4.3)评估空调群组的需求响应潜力，假设空调群组的最大削减功率目标值为ΔP_max，由负荷削减模型求解控制方案，当受控的空调数量大于上限，实际的削减功率与目标削减功率的最大误差也小于允许值时，该假设的目标削减功率即为空调群组的最大需求响应潜力，否则，当受控空调数量小于上限时，增大目标削减功率；当实际的削减功率与目标削减功率的最大误差大于允许值时，减小目标削减功率。

6.根据权利要求5所述的统一最大削减负荷持续时间的变频空调群组潜力评估方法，其特征在于，所述步骤5)设计空调群组退出受控流程具体如下，

(5.1)计算各台空调降低到原始设定温度，最高频率运行的持续时间，根据公式(1)得到：

<mrow> <msub> <mi>t</mi> <mrow> <mi>r</mi> <mi>e</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mi>R</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>C</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> </mrow> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Q</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>R</mi> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>19</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

选择控制时间间隔Δt_tc，其尽量小，但大于等于所有空调的最高频率运行持续时间，满足：

Δt_tc≥t_re,i i＝1,2,...,N (20)

(5.2)每个Δt_tc时段，选择n_c台空调退出受控，n_c台空调变为最高功率运行，在Δt_tc内均逐步降为原始设定温度运行的功率，下一个时段，再选择n_c+1台空调退出控制，直至所有空调都退出受控，每个时段控制整个群组的总功率不大于正常运行时的功率的一定范围；

第C个时段选择n_C台空调退出受控：

<mrow> <msub> <mi>n</mi> <mi>C</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>+</mo> <mi>&amp;alpha;</mi> <mo>)</mo> <mo>&amp;times;</mo> <mi>N</mi> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <mo>(</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>-</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>C</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>n</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>h</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mo>(</mo> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>C</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </munderover> <msub> <mi>n</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>)</mo> <mo>&amp;times;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>21</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>;</mo> </mrow>

其中，α为允许大于正常运行的功率的范围，P₁为不受控的空调的平均功率，N_c为原控制方案中受控的空调总个数，n_j为第j个时段退出控制的空调台数，P_ch为受控中的空调的平均功率，P_max为保持最大频率运行时的功率。