CN114498616A - 功率控制方法、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品 - Google Patents

功率控制方法、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种功率控制方法、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。所述方法包括：根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率，进而根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。其中，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同，第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数。通过上述方法，实现控制建筑侧控温设备的输出功率以适应于电网侧供电频率的波动，进而降低电网侧的供电压力，提高电网运行稳定性。

Description

功率控制方法、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序 产品
技术领域
本申请涉及电力技术领域，特别是涉及一种功率控制方法、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
背景技术
随着科技的发展，人民生活水平的提高，社会电能需求也与日俱增，给电网侧带来了巨大的供电压力。
通常情况下，电网侧以稳定的供电频率为建筑侧提供电能。然而，受外界因素或者自身因素的响应，电网侧的供电频率会发生波动，一般是下降，导致电网侧供电设备需要在低供电频率下维持高输出功率，进一步增加了电网侧的供电压力，长时间低频高输的工作状态还会影响供电设备的稳定性，严重时导致供电设备故障，出现供电事故，造成不可逆的损失。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种功率控制方法、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种功率控制方法，包括：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；
根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；
根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
在其中一个实施例中，根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数，包括：
根据控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值确定第一罚函数；
根据每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值确定第二罚函数；
令第一罚函数和第二罚函数之和最小构建第一目标函数。
在其中一个实施例中，上述方法还包括：
根据供电设备当前的供电频率确定供电设备在预测时间点的频率预测值；
根据供电频率与功率的对应关系确定频率预测值所对应的第一参考功率。
在其中一个实施例中，上述方法还包括：
根据室内空间当前的室内温度和对应时间控温设备的负荷功率确定室内空间在预测时间点的温度预测值；
根据温度预测值以及温度上下限阈值确定室内空间的能量状态；
根据每一室内空间的能量状态与第二参考功率的比值相同，确定第二参考功率。
在其中一个实施例中，根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，包括：
根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数；其中，第二目标函数为每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值与控温设备的总输出功率和第一参考功率差值之和最小的函数；
根据频率约束条件和第二温度约束条件求解第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的控温设备的输出功率；其中，频率约束条件用于约束供电设备在控温设备的输出功率作用下的真实频率，第二温度约束条件用于约束室内空间在控温设备的输出功率作用下的真实温度。
在其中一个实施例中，根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数，包括：
根据每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值确定第三罚函数；
根据控温设备的总输出功率和第一参考功率的差值确定第四罚函数；
令第三罚函数和第四罚函数之和最小构建第二目标函数。
第二方面，本申请还提供了一种功率控制系统，包括：
第一函数模块，用于根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；
第一求解模块，用于根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；
功率控制模块，用于根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
第三方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；
根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；
根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；
根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；
根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
第五方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；
根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；
根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
上述功率控制方法、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数，根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率，进而根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率，第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同，第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数。通过上述方法，实现控制建筑侧控温设备的输出功率以适应于电网侧供电频率的波动，进而降低电网侧的供电压力，提高电网运行稳定性。
附图说明
图1为一个实施例中功率控制方法的应用环境图；
图2为一个实施例中功率控制方法的流程示意图；
图3为一个实施例中构建第一目标函数的流程示意图；
图4为一个实施例中确定第一参考功率的流程示意图；
图5为一个实施例中确定第二参考功率的流程示意图；
图6为一个实施例中确定控温设备的输出功率的流程示意图；
图7为一个实施例中构建第二目标函数的流程示意图；
图8为一个实施例中功率控制系统的结构框图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的功率控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，功率控制系统104通过网络与电网侧102的供电设备以及建筑侧106的控温设备进行通信。功率控制系统104根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数，根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率，进而根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率，第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与第二参考功率的相关性相同，第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定。
需要说明的是，本申请实施例提供的功率控制方法实质为对建筑侧控温设备输出功率的控制方法，该控温设备为用于进行温度调节的用电设备，如中央空调。本申请实施例即通过控制建筑侧控温设备的输出功率以适应于电网侧供电设备的频率波动，降低电网侧的供电压力，提高电网运行稳定性。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种功率控制方法，以该方法应用于图1中的功率控制系统为例进行说明，包括以下步骤：
S210、根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数。
其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率。第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同。第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数。控温设备的负荷功率即为第一目标函数的优化变量。
可选地，频率预测值即为供电设备在预测时间点供电频率的预测值，温度预测值即为室内空间在预测时间点室内温度的预测值。预测时间点可以包括多个，如5个。
需要说明的是，第一参考功率为频率预测值所确定的供电设备的输出功率，第二参考功率为温度预测值所确定的控温设备的输出功率，即第一参考功率受电网侧供电设备的供电频率影响，第二参考功率受建筑侧室内空间的室内温度影响。上述第一目标函数的意义即为令每一控制设备的负荷功率与第二参考功率尽可能的接近，以及令所有控温设备的负荷功率之和即总负荷功率与第一参考功率尽可能的接近。
S220、根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率。
其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定。
可选地，功率控制系统可基于模型优化求解算法求解以上述功率约束条件和第一温度约束条件作为约束条件的第一目标函数，即可得到建筑侧控温设备在每一预测时间点的负荷功率。
具体地，功率约束条件包括相邻预测时间点的负荷功率之差小于功率爬坡阈值，还包括每一负荷功率位于负荷功率上下限之间，具体公式如下：
-ΔPmax≤Pi(j)-Pi(j-1)≤ΔPmax
Pi，min＜Pi(j)＜Pi，max
其中，Pi，max，Pi，min为负荷功率上下限，ΔPmax为相邻预测时间点之间的功率爬坡阈值。
具体地，第一温度约束条件包括每一预测温度值位于温度上下限之间，具体公式如下：
Ti.min<Ti(t)<Ti,max
可选地，建筑侧不同室内空间的功率爬坡阈值可以相同也可不同，相应地，建筑侧不同室内空间的负荷功率上下限可以相同也可不同，建筑侧不同室内空间的温度上下限可以相同也可不同。
可选地，功率控制系统即采用内点法求解受功率约束条件以及第一温度约束条件约束的第一目标函数，即可得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的建筑侧每一控温设备在每一预测时间点的负荷功率。
S230、根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
可选地，上述功率控制系统包括中央控制器和本地控制器。其中，中央控制器位于电网侧，用于实现确定上述建筑侧每一室内空间内控温设备的负荷功率的过程；本地控制器位于建筑侧，用于接收中央控制器发送的建筑侧每一室内空间的控温设备的负荷功率，并根据接收到的每一室内空间的控温设备的负荷功率确定对应各个控制控温设备的输出功率，并对应控制各个控制控温设备输出所确定的输出功率。可选地，本地控制即各个控温设备自身的控制器。
可选地，上述控温设备的负荷功率可等于对应控温设备的输出功率，即本地控制器直接将接收到的控温设备的负荷功率作为该控温设备的输出功率，并控制该控温设备输出。上述控温设备的负荷功率还可以不等于控温设备的输出功率，即本地控制器对于接收到的控温设备的负荷功率进行修正处理，再将修正后的负荷功率作为该控温设备的输出功率，并控制该控温设备输出。
本实施例中，功率控制系统根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数，根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率，进而根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率，第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同，第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数。通过上述方法，实现控制建筑侧控温设备的输出功率以适应于电网侧供电频率的波动，进而降低电网侧的供电压力，提高电网运行稳定性。
在其中一个实施例中，如图3所示，上述S210则包括：
S310、根据控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值确定第一罚函数。
具体地，第一罚函数F1为：
Figure BDA0003432666480000091
其中，Pi(j)为第i个控温设备在预测时间点j的负荷功率，m为建筑侧室内空间的总数，即房间总数。本实施例中，每一室内空间对应设置一个控温设备。Pref(j)为供电设备在预测时间点j的第一参考功率，C1为权重系数。
S320、根据每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值确定第二罚函数。
具体地，第二罚函数F2为：
Figure BDA0003432666480000092
其中，
Figure BDA0003432666480000093
为第i个控温设备在预测时间点j的第二参考功率，C2为权重系数。
S330、根据第一罚函数和第二罚函数差值之和最小构建第一目标函数。
具体地，第一目标函数即为：
Figure BDA0003432666480000094
其中，优化变量P为第i个控温设备在预测时间点j的负荷功率Pi(j)构成的变量矩阵，j为控制过程中的预测时间点，可设定每1秒为一个时间点，T1为预测控制周期的时间点数量。
本实施例中，功率控制系统根据控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值确定第一罚函数，根据每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值确定第二罚函数，进而根据第一罚函数和第二罚函数差值之和最小构建第一目标函数，以得到第一目标函数。
在其中一个实施例中，上述方法还包括确定第一参考功率的方式，如图4所示，上述方法还包括：
S410、根据供电设备当前的供电频率确定供电设备在预测时间点的频率预测值。
可选地，功率控制系统可基于电网侧当前时间点的供电频率预估未来的预测时间点的频率预测值。例如，功率控制系统可根据当前时间点T0的供电频率f0预估预测时间点T1的频率预测值f1，由频率预测值f1预估预测时间点T2的频率预测值f2，再由频率预测值f2预估预测时间点T3的频率预测值f3…相应地，功率控制系统即可基于当前时间点T0的供电频率f0得到预测时间点T1的预测频率值f1，预测时间点T2的预测频率值f2，预测时间点T3的预测频率值f3，预测时间点T4的预测频率值f4以及预测时间点T5的预测频率值f5。T0和T1，T2和T3，T3和T4，以及T4和T5之间的时间间隔可以为1s。
可选地，电网侧供电设备的频率预测值可根据供电设备的不平衡功率确定。其中，不平衡功率满足下式：
PUB＝PG-PL+PWF＝2H·(f(t)-f(t-1))/f*·T
其中，PG为电网侧供电设备的发电功率，PL为电网侧供电设备的自身消耗功率，PWF为建筑侧的总输出功率，H为电网侧供电设备的惯性系数，T为预测采样时间(一般设置为1s)，t代表时间步数序号。
具体地，电网侧供电设备的频率预测值满足下式：
Figure BDA0003432666480000101
其中，Kf和Kin分别为建筑侧有功-频率的下垂系数和惯性系数。
S420、根据供电频率与功率的对应关系确定频率预测值所对应的第一参考功率。
具体地，上述电网侧供电设备的输出功率满足下式：
Figure BDA0003432666480000111
其中，
Figure BDA0003432666480000112
表示稳态下的建筑侧控温设备的总输出功率，而
Figure BDA0003432666480000113
和
Figure BDA0003432666480000114
取值如下：
Figure BDA0003432666480000115
Figure BDA0003432666480000116
其中，Kf和Kin分别为建筑侧有功-频率的下垂系数和惯性系数，f*为电网侧的额定频率，取值为50Hz。
对上述电网侧供电设备的输出功率公式进行转换处理，即可得到上述供电频率与功率的对应关系为：
Figure BDA0003432666480000117
具体地，在确定了频率预测值后，功率控制系统可基于供电频率与功率之间的对应关系确定预测时间点的频率预测值所对应的第一参考功率。继续上述举例，功率控制系统基于电网侧供电频率与输出功率之间的函数关系即可得到对应预测频率值f1的第一参考功率Pref1,对应预测频率值f2的第一参考功率Pref2,对应预测频率值f3的第一参考功率Pref3,对应预测频率值f4的第一参考功率Pref4以及对应预测频率值f5的第一参考功率Pref5。
本实施例中，功率控制系统可根据供电设备当前的供电频率确定供电设备在预测时间点的频率预测值，根据供电频率与功率的对应关系确定频率预测值所对应的第一参考功率，进而为构建上述第一目标函数提供数据基础，以得到第一目标函数。
在其中一个实施例中，上述方法还包括确定第二参考功率的方式，如图5所示，上述方法还包括：
S510、根据室内空间当前的室内温度和对应时间控温设备的负荷功率确定室内空间在预测时间点的温度预测值。
具体地，建筑侧每一室内空间的室内温度在预测时间点的温度预测值可通过如下公式确定：
Figure BDA0003432666480000121
其中，JC,i为建筑侧第i个室内空间的热惯量。Pi(t-1)表示在第i个室内空间的控温设备在预测时间点(t-1)的负荷功率。
S520、根据温度预测值以及温度上下限阈值确定室内空间的能量状态。
具体地，可通过如下公式计算每一室内空间的能量状态：
Figure BDA0003432666480000122
其中，SOEi表示建筑侧第i个室内空间的能量状态，Ti表示建筑侧第i个室内空间的温度，Ti,max表示建筑侧第i个室内空间的温度上限，Ti,min表示建筑侧第i个室内空间的温度下限。i为介于1到m之间的任意整数，m为建筑侧室内空间的数量即控温设备的数量(每一室内空间设置一个控温设备)。
S530、根据每一室内空间的能量状态与第二参考功率的比值相同，确定第二参考功率。
具体地，建立建筑侧每一室内空间的用电评价指标，用电评价指标具体满足下式：
Figure BDA0003432666480000123
其中，xi表示建筑中第i个控温设备的用电评价指标，Pi表示相应该控温设备的负荷功率。
可选地，为均匀控制各个室内空间的负荷功率，则需令各个控温设备的第二参考功率与当前能量状态的比值相同，即令xi＝xn，i，n∈{1,2,3,…,m}。
其中，令各个控温设备的第二参考功率与当前能量状态的比值相同即令电网侧供电设备的第一参考功率与当前各个室内空间的能量状态之和的比值相等，即：
Figure BDA0003432666480000131
通过上述公式即可得到各个控温设备的第二参考功率满足下式：
Figure BDA0003432666480000132
本实施例中，功率控制系统可根据室内空间当前的室内温度和对应时间控温设备的负荷功率确定室内空间在预测时间点的温度预测值，根据温度预测值以及温度上下限阈值确定室内空间的能量状态，根据每一室内空间的能量状态与第二参考功率的比值相同，确定第二参考功率，进而为构建上述第一目标函数提供数据基础，以得到第一目标函数。
在其中一个实施例中，为降低室内空间温度变化给用户带来的不适感，如图6所示，上述S230则包括：
S610、根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数。
其中，第二目标函数为每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值与控温设备的总输出功率和第一参考功率差值之和最小的函数。
需要说明的是，上述第二目标函数的意义即为令每一控制设备的输出功率与负荷功率尽可能的接近，以及令所有控温设备的负荷功率之和即总负荷功率与第一参考功率尽可能的接近。
S620、根据频率约束条件和第二温度约束条件求解第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的控温设备的输出功率。
其中，频率约束条件用于约束供电设备在控温设备的输出功率作用下的真实频率，第二温度约束条件用于约束室内空间在控温设备的输出功率作用下的真实温度。
具体地，频率约束条件包括相应预测时间点的真实频率与对应的频率预测值满足误差范围，第二温度约束条件包括相应预测时间点的真实频率与对应的频率预测值满足误差范围，具体公式如下：
f(j)-Δf≤flocal≤f(j)+Δf
Ti(j)-ΔT≤Ti，local≤Ti(j)+ΔT
其中，Ti，local为建筑侧第i室内空间的温度实际值，freal为电网侧供电设备的频率实际值，ΔT和Δf为温度、频率偏差范围。Ti(j)为第i个室内空间在预测时间点j的温度预测值，f(j)为在预测时间点j时电网侧供电频率的频率预测值。
需要说明的是，上述温度实际值和频率实际值均为功率控制系统基于各个控温设备的输出功率所确定的。上述温度实际值还需满足前述各个室内空间的能量状态相同。
可选地，功率控制系统即可求解受功率约束条件以及第一温度约束条件约束的第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的建筑侧每一控温设备在每一预测时间点的输出功率。
在一可选地实施例中，如图7所示，上述S610包括：
S710、根据每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值确定第三罚函数。
具体地，第三罚函数F3为：
Figure BDA0003432666480000141
其中，Pi，real为第i个控温设备在预测时间点j的输出功率，m为建筑侧室内空间的总数，即房间总数。本实施例中，每一室内空间对应设置一个控温设备。Pi(j)为第i个控温设备在预测时间点j的负荷功率，K1为权重系数。
S720、根据控温设备的总输出功率和第一参考功率的差值确定第四罚函数。
具体地，第四罚函数F4为：
Figure BDA0003432666480000142
其中，Pref(j)为第i个控温设备在预测时间点j的第一参考功率，K2为权重系数。
S730、令第三罚函数和第四罚函数之和最小构建第二目标函数。
具体地，第二目标函数即为：
Figure BDA0003432666480000151
其中，优化变量Pi,real为控温设备的输出功率，即控温设备最终实际输出的输出功率。
本实施例中，功率控制系统根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数，根据频率约束条件和第二温度约束条件求解第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的控温设备的输出功率；其中，第二目标函数为每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值与控温设备的总输出功率和第一参考功率差值之和最小的函数，频率约束条件用于约束供电设备在控温设备的输出功率作用下的真实频率，第二温度约束条件用于约束室内空间在控温设备的输出功率作用下的真实温度。通过上述方法，在实现控制建筑侧控温设备的输出功率以适应于电网侧供电频率的波动的基础上，兼顾每一室内空间的温度变化(即上述第二温度约束条件)，在降低电网运行压力的同时最大程度的保证用户感受，进而降低室内空间温度变化给用户带来的不适感。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的功率控制方法的功率控制系统。该系统所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个功率控制系统实施例中的具体限定可以参见上文中对于功率控制方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种功率控制系统，包括：第一函数模块801、第一求解模块802和功率控制模块803，其中：
第一函数模块801用于根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；
第一求解模块802用于根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；
功率控制模块803用于根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
在其中一个实施例中，第一函数模块801具体用于：
根据控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值确定第一罚函数；根据每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值确定第二罚函数；令第一罚函数和第二罚函数之和最小构建第一目标函数。
在其中一个实施例中，第一函数模块801还用于：
根据供电设备当前的供电频率确定供电设备在预测时间点的频率预测值；根据供电频率与功率的对应关系确定频率预测值所对应的第一参考功率。
在其中一个实施例中，第一函数模块801还用于：
根据室内空间当前的室内温度和对应时间控温设备的负荷功率确定室内空间在预测时间点的温度预测值；根据温度预测值以及温度上下限阈值确定室内空间的能量状态；根据每一室内空间的能量状态与第二参考功率的比值相同，确定第二参考功率。
在其中一个实施例中，功率控制模块803具体用于：
根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数；其中，第二目标函数为每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值与控温设备的总输出功率和第一参考功率差值之和最小的函数；根据频率约束条件和第二温度约束条件求解第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的控温设备的输出功率；其中，频率约束条件用于约束供电设备在控温设备的输出功率作用下的真实频率，第二温度约束条件用于约束室内空间在控温设备的输出功率作用下的真实温度。
在其中一个实施例中，功率控制模块803具体用于：
根据每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值确定第三罚函数；根据控温设备的总输出功率和第一参考功率的差值确定第四罚函数；令第三罚函数和第四罚函数之和最小构建第二目标函数。
上述功率控制系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种功率控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值确定第一罚函数；根据每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值确定第二罚函数；令第一罚函数和第二罚函数之和最小构建第一目标函数。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据供电设备当前的供电频率确定供电设备在预测时间点的频率预测值；根据供电频率与功率的对应关系确定频率预测值所对应的第一参考功率。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据室内空间当前的室内温度和对应时间控温设备的负荷功率确定室内空间在预测时间点的温度预测值；根据温度预测值以及温度上下限阈值确定室内空间的能量状态；根据每一室内空间的能量状态与第二参考功率的比值相同，确定第二参考功率。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数；其中，第二目标函数为每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值与控温设备的总输出功率和第一参考功率差值之和最小的函数；根据频率约束条件和第二温度约束条件求解第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的控温设备的输出功率；其中，频率约束条件用于约束供电设备在控温设备的输出功率作用下的真实频率，第二温度约束条件用于约束室内空间在控温设备的输出功率作用下的真实温度。
在其中一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值确定第三罚函数；根据控温设备的总输出功率和第一参考功率的差值确定第四罚函数；令第三罚函数和第四罚函数之和最小构建第二目标函数。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值确定第一罚函数；根据每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值确定第二罚函数；令第一罚函数和第二罚函数之和最小构建第一目标函数。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据供电设备当前的供电频率确定供电设备在预测时间点的频率预测值；根据供电频率与功率的对应关系确定频率预测值所对应的第一参考功率。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据室内空间当前的室内温度和对应时间控温设备的负荷功率确定室内空间在预测时间点的温度预测值；根据温度预测值以及温度上下限阈值确定室内空间的能量状态；根据每一室内空间的能量状态与第二参考功率的比值相同，确定第二参考功率。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数；其中，第二目标函数为每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值与控温设备的总输出功率和第一参考功率差值之和最小的函数；根据频率约束条件和第二温度约束条件求解第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的控温设备的输出功率；其中，频率约束条件用于约束供电设备在控温设备的输出功率作用下的真实频率，第二温度约束条件用于约束室内空间在控温设备的输出功率作用下的真实温度。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值确定第三罚函数；根据控温设备的总输出功率和第一参考功率的差值确定第四罚函数；令第三罚函数和第四罚函数之和最小构建第二目标函数。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的供电设备的输出功率；第二参考功率为由控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应室内空间的第二参考功率的相关性相同；第一目标函数为令控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值之和最小的函数；根据功率约束条件和第一温度约束条件求解第一目标函数，得到满足功率约束条件和第一温度约束条件的控温设备的负荷功率；其中，功率约束条件用于约束负荷功率，第一温度约束条件用于约束温度预测值，温度预测值由负荷功率确定；根据控温设备的负荷功率确定控温设备的输出功率，并控制控温设备输出对应输出功率。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值确定第一罚函数；根据每一控温设备的负荷功率和第二参考功率的差值确定第二罚函数；令第一罚函数和第二罚函数之和最小构建第一目标函数。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据供电设备当前的供电频率确定供电设备在预测时间点的频率预测值；根据供电频率与功率的对应关系确定频率预测值所对应的第一参考功率。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据室内空间当前的室内温度和对应时间控温设备的负荷功率确定室内空间在预测时间点的温度预测值；根据温度预测值以及温度上下限阈值确定室内空间的能量状态；根据每一室内空间的能量状态与第二参考功率的比值相同，确定第二参考功率。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据控温设备的负荷功率、输出功率以及第一参考功率构建第二目标函数；其中，第二目标函数为每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值与控温设备的总输出功率和第一参考功率差值之和最小的函数；根据频率约束条件和第二温度约束条件求解第二目标函数，得到满足频率约束条件和第二温度约束条件的控温设备的输出功率；其中，频率约束条件用于约束供电设备在控温设备的输出功率作用下的真实频率，第二温度约束条件用于约束室内空间在控温设备的输出功率作用下的真实温度。
在其中一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据每一控温设备的输出功率和负荷功率的差值确定第三罚函数；根据控温设备的总输出功率和第一参考功率的差值确定第四罚函数；令第三罚函数和第四罚函数之和最小构建第二目标函数。
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，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，所述第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的所述供电设备的输出功率；所述第二参考功率为由所述控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的所述控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应所述室内空间的第二参考功率的相关性相同；所述第一目标函数为令所述控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和所述第二参考功率的差值之和最小的函数；
根据功率约束条件和第一温度约束条件求解所述第一目标函数，得到满足所述功率约束条件和所述第一温度约束条件的所述控温设备的负荷功率；其中，所述功率约束条件用于约束所述负荷功率，所述第一温度约束条件用于约束所述温度预测值，所述温度预测值由所述负荷功率确定；
根据所述控温设备的负荷功率确定所述控温设备的输出功率，并控制所述控温设备输出对应所述输出功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数，包括：
根据所述控温设备的总负荷功率和所述第一参考功率的差值确定第一罚函数；
根据每一控温设备的负荷功率和所述第二参考功率的差值确定第二罚函数；
令所述第一罚函数和所述第二罚函数之和最小构建所述第一目标函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述供电设备当前的供电频率确定所述供电设备在预测时间点的频率预测值；
根据供电频率与功率的对应关系确定所述频率预测值所对应的所述第一参考功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述室内空间当前的室内温度和对应时间所述控温设备的负荷功率确定所述室内空间在预测时间点的温度预测值；
根据所述温度预测值以及温度上下限阈值确定所述室内空间的能量状态；
根据每一室内空间的能量状态与所述第二参考功率的比值相同，确定所述第二参考功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述控温设备的负荷功率确定所述控温设备的输出功率，包括：
根据所述控温设备的负荷功率、输出功率以及所述第一参考功率构建第二目标函数；其中，所述第二目标函数为每一控温设备的输出功率和所述负荷功率的差值与所述控温设备的总输出功率和所述第一参考功率差值之和最小的函数；
根据频率约束条件和第二温度约束条件求解所述第二目标函数，得到满足所述频率约束条件和所述第二温度约束条件的所述控温设备的输出功率；其中，所述频率约束条件用于约束所述供电设备在所述控温设备的输出功率作用下的真实频率，所述第二温度约束条件用于约束所述室内空间在所述控温设备的输出功率作用下的真实温度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述控温设备的负荷功率、输出功率以及所述第一参考功率构建第二目标函数，包括：
根据每一控温设备的所述输出功率和所述负荷功率的差值确定第三罚函数；
根据所述控温设备的总输出功率和所述第一参考功率的差值确定第四罚函数；
令所述第三罚函数和所述第四罚函数之和最小构建所述第二目标函数。
7.一种功率控制系统，其特征在于，所述系统包括：
第一函数模块，用于根据第一参考功率、第二参考功率以及控温设备的负荷功率构建第一目标函数；其中，所述第一参考功率为由供电设备的频率预测值所确定的所述供电设备的输出功率；所述第二参考功率为由所述控温设备所处室内空间的温度预测值所确定的所述控温设备的输出功率，每一室内空间的温度预测值与对应所述室内空间的第二参考功率的相关性相同；所述第一目标函数为令所述控温设备的总负荷功率和第一参考功率的差值与每一控温设备的负荷功率和所述第二参考功率的差值之和最小的函数；
第一求解模块，用于根据功率约束条件和第一温度约束条件求解所述第一目标函数，得到满足所述功率约束条件和所述第一温度约束条件的所述控温设备的负荷功率；其中，所述功率约束条件用于约束所述负荷功率，所述第一温度约束条件用于约束所述温度预测值，所述温度预测值由所述负荷功率确定；
功率控制模块，用于根据所述控温设备的负荷功率确定所述控温设备的输出功率，并控制所述控温设备输出对应所述输出功率。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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