Regulation Potential Evaluation and Control Strategy of Air Conditioning Load Considering Multiple Rotation Regulation

ZENG Qingbin; LIANG Weiqiang; ZHANG Yongjun; DENG Wenyang

doi:10.7500/AEPS20230531003

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Regulation Potential Evaluation and Control Strategy of Air Conditioning Load Considering Multiple Rotation Regulation

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Regulation Potential Evaluation and Control Strategy of Air Conditioning Load Considering Multiple Rotation Regulation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 4, Pages: 123-131(2024)
- 作者机构：
  
  1.广州市奔流电力科技有限公司，广东省广州市 510670
  2.华南理工大学电力学院，广东省广州市 510641
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52177085)
- DOI：10.7500/AEPS20230531003
  CLC：
- Received：31 May 2023，
  
  Revised：2023-08-23，
  
  Published Online：03 November 2023，
  
  Published：25 February 2024
- 稿件说明：
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曾庆彬,梁伟强,张勇军等.考虑多重轮换调控的空调负荷调控潜力评估与控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(4):123-131.

ZENG Qingbin,LIANG Weiqiang,ZHANG Yongjun,et al.Regulation Potential Evaluation and Control Strategy of Air Conditioning Load Considering Multiple Rotation Regulation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(4):123-131.
曾庆彬,梁伟强,张勇军等.考虑多重轮换调控的空调负荷调控潜力评估与控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(4):123-131. DOI： 10.7500/AEPS20230531003.

ZENG Qingbin,LIANG Weiqiang,ZHANG Yongjun,et al.Regulation Potential Evaluation and Control Strategy of Air Conditioning Load Considering Multiple Rotation Regulation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(4):123-131. DOI： 10.7500/AEPS20230531003.

摘要

调度空调柔性负荷是缓解电网高峰负荷的有效措施，对稳定电网运行具有重要意义。首先，构建空调负荷模型，兼顾考虑空调可投切和空调允许关断时长，引入微元法的思想，提出考虑控制时长影响的空调调控潜力评估方法。其次，分析负荷聚合商系统发展需求，基于软件定义网络提出空调状态监控系统架构。然后，以空调群聚合功率变化量与电网调控需求量差值最小为目标，以用户舒适度为重要约束，考虑空调投切状态与空调调控总时长，构建考虑多重轮换调控的空调控制策略。最后，通过仿真分析验证了所提模型不仅能根据不同响应时长准确评估空调调控潜力，而且能够提升空调可调控能力。

Abstract

Dispatching air conditioning flexible load is an effective measure to alleviate the peak load of the grid and is of great significance for the stable operation of the power grid. Firstly

the air conditioning load model is constructed

and considering the air conditioning switching and the allowable turn-off time

the regulation potential evaluation method of air conditioning considering the influence of control time is proposed by introducing the idea of micro-element method. Secondly

the development demand for the load aggregator system is analyzed and the structure of air conditioning status monitoring system is proposed based on the software defined network. Then

with the goal of minimizing the difference between the aggregated power variation of air conditioning group and the regulation demand of the power grid

and taking user comfort as an important constraint

an air conditioning control strategy considering multiple rotation regulation is constructed with the consideration of the air conditioning switching status and total regulation time. Finally

through simulation analysis

it is verified that the proposed model can not only accurately evaluate the regulation potential of air conditioning according to different response time

but also improve the control ability of air conditioning.

关键词

Keywords

references

新华社 . 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要［J］. 中国水利， 2021 （ 6 ）： 1 - 38 .

XINHUA News Agency . The 14th Five-Year Plan for People’s Republic of China （PRC）’s national economic and social development and the outline of the long-term goals in 2035 ［J］. China Water Resources ， 2021 （ 6 ）： 1 - 38 .

2030年前碳达峰行动方案［J］. 中国科技奖励， 2021 （ 12 ）： 7 - 15 .

Action plan for carbon peak before 2030 ［J］. China Awards for Science and Technology ， 2021 （ 12 ）： 7 - 15 .

关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见［EB/OL］.［ 2023-01-05 ］. https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1724395032201936979&wfr=spider&for=pc https://baijiahao.baidu.com/s?id=1724395032201936979&wfr=spider&for=pc .

Opinions on improving the system ， mechanism ， and policy measures for green and low carbon energy transformation ［EB/OL］. ［ 2023-01-05 ］. https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1724395032201936979&wfr=spider&for=pc https://baijiahao.baidu.com/s?id=1724395032201936979&wfr=spider&for=pc .

康忠健，李锴绩，常铮 . 基于扩张状态观测器的非线性最优变频空调频率控制［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 13 ）： 91 - 98 .

KANG Zhongjian ， LI Kaiji ， CHANG Zheng . Frequency control of inverter air conditioning based on ESO nonlinear optimal control ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 13 ）： 91 - 98 .

吴承鑫，沈海军，王治华，等 . 数据驱动的变频空调负荷模型参数在线辨识方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 1 ）： 120 - 129 .

WU Chengxin ， SHEN Haijun ， WANG Zhihua ， et al . Data-driven online identification method for parameters of inverter air-conditioning load model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 1 ）： 120 - 129 .

电网迎“烤”！高峰期空调负荷占成都电力负荷 40 %~ 50 %［EB/OL］.［ 2023-02-06 ］. https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1737658174345958085&wfr=spider&for=pc https://baijiahao.baidu.com/s?id=1737658174345958085&wfr=spider&for=pc .

Grid welcome “bake”！ The peak air conditioning load accounts for 40%~ 50 % of Chengdu’s power load ［EB/OL］. ［ 2023-02-06 ］. https：//baijiahao.baidu.com/s？id=173765817434595808 5&wfr=spider&for=pc https://baijiahao.baidu.com/s?id=1737658174345958085&wfr=spider&for=pc .

何金松，叶鹏，张涛，等 . 面向电力系统应用的空调负荷研究综述［J］. 沈阳工程学院学报（自然科学版）， 2019 ， 15 （ 4 ）： 343 - 349 .

HE Jinsong ， YE Peng ， ZHANG Tao ， et al . Research overview of air conditioning load for power system application ［J］. Journal of Shenyang Institute of Engineering （Natural Science）， 2019 ， 15 （ 4 ）： 343 - 349 .

包宇庆，成丽珉 . 空调负荷二阶等效热参数模型参数辨识方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 11 ）： 37 - 43 .

BAO Yuqing ， CHENG Limin . Parameter identification method of second-order equivalent thermal parameter model for air conditioning loads ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 37 - 43 .

赵兵，王增平，孙毅 . 计及差异化用能需求的集群空调负荷优化控制策略［J］. 电测与仪表， 2021 ， 58 （ 9 ）： 22 - 27 .

ZHAO Bing ， WANG Zengping ， SUN Yi . An optimal control strategy of cluster air-conditioning loads considering differentiated energy consumption demand ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2021 ， 58 （ 9 ）： 22 - 27 .

孙培胜，陈堂贤，程陈，等 . 基于时刻用电概率的空调负荷聚合建模与仿真［J］. 计算机仿真， 2023 ， 40 （ 8 ）： 488 - 494 .

SUN Peisheng ， CHEN Tangxian ， CHENG Chen ， et al . Modeling and simulation of air conditioning load aggregation based on instantaneous probability of electricity consumption ［J］. Computer Simulation ， 2023 ， 40 （ 8 ）： 488 - 494 .

ABREU J ， PEREIRA F C ， VASCONCELOS J ， et al . An approach to discover the potential for demand response in the domestic sector ［C］ // Innovative Technologies for an Efficient and Reliable Electricity Supply ， September 27-29 ， 2010 ， Waltham， USA ： 240 - 245 .

葛罗，冯煊，胡凯，等 . 新型电力系统下空调负荷聚合建模及可调控潜力评估［J］. 浙江电力， 2023 ， 42 （ 4 ）： 45 - 53 .

GE Luo ， FENG Xuan ， HU Kai ， et al . Air conditioning load aggregation modeling and the schedulable potential evaluation in the context of new-type power system ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2023 ， 42 （ 4 ）： 45 - 53 .

陈璨，杜维柱，白恺，等 . 空调温控负荷集群参与光伏消纳的潜力评估与互动框架［J/OL］. 现代电力： 1 - 11 ［ 2022-11-27 ］. https：//doi.org/10.19725/j.cnki.1007-2322.2022.0332 https://doi.org/10.19725/j.cnki.1007-2322.2022.0332 .

CHEN Can ， DU Weizhu ， BAI Kai ， et al . Potential Assessment and interactive framework for the participation of air conditioning temperature control load clusters in photovoltaic consumption ［J/OL］. Modern Power ： 1 - 11 ［ 2022-11-27 ］. https：//doi.org/10.19725/j.cnki.1007-2322.2022.0332 https://doi.org/10.19725/j.cnki.1007-2322.2022.0332 .

包宇庆，姚兹丽 . 空调负荷参与电力系统调频的温度设定值概率控制策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 2 ）： 69 - 78 .

BAO Yuqing ， YAO Zili . Probability control strategy of temperature set-point for air conditioning load participating in frequency regulation of power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 2 ）： 69 - 78 .

乔锐勋，王军华，韦道明，等 . 计及后备储能及空调调度潜力的5G基站多时间尺度优化方法［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 4 ）： 111 - 120 .

QIAO Ruixun ， WANG Junhua ， WEI Daoming ， et al . Multi-time-scale optimization method for 5G base station considering backup energy storage and air-conditioning scheduling potential ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 4 ）： 111 - 120 .

杨梓俊，丁小叶，陆晓，等 . 面向需求响应的变频空调负荷建模与运行控制［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 15 ）： 132 - 140 .

YANG Zijun ， DING Xiaoye ， LU Xiao ， et al . Inverter air conditioner load modeling and operational control for demand response ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 15 ）： 132 - 140 .

张勇军，郝金宝 . 考虑用户舒适度补偿的空调负荷优化调度模型［J］. 华南理工大学学报（自然科学版）， 2019 ， 47 （ 3 ）： 1 - 8 .

ZHANG Yongjun ， HAO Jinbao . Air conditioning load optimization dispatching model considering users’ comfort compensation ［J］. Journal of South China University of Technology （Natural Science Edition）， 2019 ， 47 （ 3 ）： 1 - 8 .

曹逸滔，王丹，贾宏杰，等 . 考虑多能碳流约束的区域综合能源系统双层博弈扩展规划［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 7 ）： 12 - 22 .

CAO Yitao ， WANG Dan ， JIA Hongjie ， et al . Bilevel Nash-Stackelberg game expansion planning of regional integrated energy system considering multi-energy carbon flow constraints ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 7 ）： 12 - 22 .

国家发展改革委关于向社会公开征求《电力需求侧管理办法（征求意见稿）》《电力负荷管理办法（征求意见稿）》意见的公告［EB/OL］.［ 2023-05-19 ］. https：//yyglxxbsgw.ndrc.gov.cn/htmls/article/article.html？articleId=2c97d16c-86787ed5-018 8-31d2844c-0027#iframeHeight=807 https://yyglxxbsgw.ndrc.gov.cn/htmls/article/article.html?articleId=2c97d16c-86787ed5-0188-31d2844c-0027#iframeHeight=807 .

Announcement of the National Development and Reform Commission on publicly soliciting opinions on the “measures for power demand side management （draft for comments）” and “measures for power load management （draft for comments） ”［EB/OL］. ［ 2023-05-19 ］. https：//yyglxxbsgw.ndrc.gov.cn/htmls/article/article.html？articleId=2c97d16c-86787ed5-018 8-31d2844c-0027#iframeHeight=807 https://yyglxxbsgw.ndrc.gov.cn/htmls/article/article.html?articleId=2c97d16c-86787ed5-0188-31d2844c-0027#iframeHeight=807 .

阮嘉祺，柳文轩，赵俊华，等 . 面向需求响应的数据驱动零售电价定价策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 7 ）： 133 - 141 .

RUAN Jiaqi ， LIU Wenxuan ， ZHAO Junhua ， et al . Data-driven electricity retail pricing strategy for demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 7 ）： 133 - 141 .

CHU C M ， JONG T L ， HUANG Y W . Mitigating DLC constraints of air-conditioning loads using a group-DLC method ［C］// 2007 IEEE Power Engineering Society General Meeting ， June 24-28 ， 2007 ， Tampa， USA ： 1 - 6 .

YAO L ， CHANG W C ， YEN R L . An iterative deepening genetic algorithm for scheduling of direct load control ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2005 ， 20 （ 3 ）： 1414 - 1421 .

徐衍会，薛元亮，司大军 . 变频空调负荷建模研究［J］. 云南电力技术， 2022 ， 50 （ 1 ）： 61 - 66 .

XU Yanhui ， XUE Yuanliang ， SI Dajun . Research on load modeling of variable frequency air conditioner ［J］. Yunnan Electric Power ， 2022 ， 50 （ 1 ）： 61 - 66 .

姜昊，王玉峰 . 基于在线学习的面向居民用户激励型需求响应［J］. 电工电能新技术， 2023 ， 42 （ 6 ）： 23 - 33 .

JIANG Hao ， WANG Yufeng . Incentive demand response for residential users based on online learning ［J］. Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy ， 2023 ， 42 （ 6 ）： 23 - 33 .

龚诚嘉锐，林顺富，边晓燕，等 . 基于多主体主从博弈的负荷聚合商经济优化模型［J］. 电力系统保护与控制， 2022 ， 50 （ 2 ）： 30 - 40 .

GONG Chengjiarui ， LIN Shunfu ， BIAN Xiaoyan ， et al . Economic optimization model of a load aggregator based on the multi-agent Stackelberg game ［J］. Power System Protection and Control ， 2022 ， 50 （ 2 ）： 30 - 40 .

陈张宇，刘东 . 居民用户精细化需求响应建模及其激励策略［J］. 哈尔滨理工大学学报， 2021 ， 26 （ 3 ）： 1 - 12 .

CHEN Zhangyu ， LIU Dong . Accurate demand response modeling and incentive strategy of residents ［J］. Journal of Harbin University of Science and Technology ， 2021 ， 26 （ 3 ）： 1 - 12 .

张顺淼，邹复民 . 软件定义网络研究综述［J］. 计算机应用研究， 2013 ， 30 （ 8 ）： 2246 - 2251 .

ZHANG Shunmiao ， ZOU Fumin . Survey on software defined network research ［J］. Application Research of Computers ， 2013 ， 30 （ 8 ）： 2246 - 2251 .

黄韬，刘江，汪硕，等 . 未来网络技术与发展趋势综述［J］. 通信学报， 2021 ， 42 （ 1 ）： 130 - 150 .

HUANG Tao ， LIU Jiang ， WANG Shuo ， et al . Survey of the future network technology and trend ［J］. Journal on Communications ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 130 - 150 .

曹军威，王继业，明阳阳，等 . 软件定义的能源互联网信息通信技术研究［J］. 中国电机工程学报， 2015 ， 35 （ 14 ）： 3649 - 3655 .

CAO Junwei ， WANG Jiye ， MING Yangyang ， et al . Software-defined information and communication technology for energy Internet ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2015 ， 35 （ 14 ）： 3649 - 3655 .

杨会峰，魏勇，尚立，等 . 基于SDN的配电业务状态监测系统架构及关键技术分析［J］. 电力信息与通信技术， 2022 ， 20 （ 3 ）： 71 - 75 .

YANG Huifeng ， WEI Yong ， SHANG Li ， et al . SDN-based distribution service status monitoring system architecture and key technology analysis ［J］. Electric Power Information and Communication Technology ， 2022 ， 20 （ 3 ）： 71 - 75 .

郑爱霞，吉用丽，辛建波，等 . 计及反弹效应的温控负荷有序削峰策略［J］. 南方电网技术， 2017 ， 11 （ 11 ）： 53 - 60 .

ZHENG Aixia ， JI Yongli ， XIN Jianbo ， et al . Orderly peak load shaving strategy of thermostatic controlled loads considering payback effect ［J］. Southern Power System Technology ， 2017 ， 11 （ 11 ）： 53 - 60 .

梁捷，梁广明 . 计及反弹负荷平抑的空调集群直接负荷控制研究［J］. 东北电力技术， 2021 ， 42 （ 11 ）： 31 - 34 .

LIANG Jie ， LIANG Guangming . Research on air conditioning cluster direct load control considering rebound load suppression ［J］. Northeast Electric Power Technology ， 2021 ， 42 （ 11 ）： 31 - 34 .

张天伟，王蓓蓓，贲树俊，等 . 兼顾降负荷和反弹抑制的负荷聚合商下空调集群调控策略［J］. 电力系统及其自动化学报， 2019 ， 31 （ 3 ）： 50 - 60 .

ZHANG Tianwei ， WANG Beibei ， BEN Shujun ， et al . Control strategies for air-conditioning group under load aggregator considering load reduction and rebound suppression ［J］. Proceedings of the CSU-EPSA ， 2019 ， 31 （ 3 ）： 50 - 60 .

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