基于空調(diào)用電模式優(yōu)化的自動(dòng)需求響應(yīng)設(shè)計(jì)

汪舜晨， 李炫濃， 高賜威(指導(dǎo)老師)

(1.安徽省合肥市第九中學(xué)，安徽 合肥 230020；2.安徽省黃山市屯溪一中，安徽 黃山 245000；3.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096)

1　引言

需求響應(yīng)是智能電網(wǎng)的核心手段或技術(shù)，也是智能電網(wǎng)的最佳應(yīng)用之一，在智能電網(wǎng)的技術(shù)支持下，需求響應(yīng)自動(dòng)化將使得負(fù)荷調(diào)度真正成為可能，在系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行中扮演重要角色，從而提高能源利用效率，擴(kuò)大新能源利用，而這也是智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)之一。目前，發(fā)電側(cè)和輸電側(cè)的電網(wǎng)智能化技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，用電側(cè)的智能化還有很大的差距，需求響應(yīng)的智能化對(duì)于智能電網(wǎng)技術(shù)在用戶側(cè)的發(fā)展具有重要意義[1]。

隨著需求響應(yīng)等技術(shù)不斷發(fā)展，電力終端用戶在使用用電設(shè)備時(shí)，單純的節(jié)約用電成本或奢侈性用電都不是恰當(dāng)?shù)挠秒娔Ｊ剑芯炕诖髷?shù)據(jù)技術(shù)支持下，用電設(shè)備根據(jù)預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作條件按照特定信號(hào)執(zhí)行自動(dòng)需求響應(yīng)成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)，也是未來(lái)電力需求響應(yīng)的重要研究方向。

智能電網(wǎng)的發(fā)展給需求響應(yīng)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持手段，需求響應(yīng)的作用已擴(kuò)展到擴(kuò)大間歇性新能源的接入，提高電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻能力，就空調(diào)的用電模式而言，從用戶主觀層面出發(fā)，綜合考慮用戶舒適度和電費(fèi)滿意度，使得用戶的綜合滿意度最優(yōu)，具有顯著的實(shí)用效益，但是對(duì)于空調(diào)這樣高度依賴外部環(huán)境和人們生活習(xí)慣的用電負(fù)荷，僅靠人工的空調(diào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)不具備可操作性。

智能電網(wǎng)的建設(shè)，家庭能源系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展為研究用戶負(fù)荷特性以及空調(diào)的用電模式提供了良好的環(huán)境和技術(shù)支撐。空調(diào)是影響用戶主觀感受的主要用電設(shè)備，它是大數(shù)據(jù)環(huán)境下智能電網(wǎng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。文獻(xiàn)[2～5]在動(dòng)態(tài)電價(jià)機(jī)制下對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，最小化空調(diào)的用電費(fèi)用；文獻(xiàn)[6]研究了一種居民用戶空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的多目標(biāo)控制算法，但并沒(méi)有考慮其對(duì)需求響應(yīng)方面的影響；文獻(xiàn)[7]研究了家庭用電設(shè)備及分布式電源之間的能源匹配關(guān)系，提出了一種家庭能源管理系統(tǒng)需求響應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度方法；文獻(xiàn)[8]在RTP+IBR(real time price with inclining block rate, RTP+IBR)電價(jià)機(jī)制下對(duì)用戶的用電行為進(jìn)行調(diào)度來(lái)降低用電費(fèi)用，同時(shí)降低負(fù)荷的“峰均比”(peak-to-average ratio, PAR)。文獻(xiàn)[9]分析了夏季電網(wǎng)最大負(fù)荷與氣溫的相關(guān)性分析。上述研究結(jié)果表明，通過(guò)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)控可以有效降低用戶的用電費(fèi)用，也可以有效提高人體舒適度。但已有研究主要研究了人體舒適度與用電模式的關(guān)系，而包含考慮舒適性和經(jīng)濟(jì)性的人體主觀滿意度才是用電模式的決定性因素，因此，本文將在浮動(dòng)電價(jià)的環(huán)境下，建立基于用戶空調(diào)用電模式的負(fù)荷模型，綜合考慮人體舒適度和空調(diào)的用電經(jīng)濟(jì)性滿意度這兩者之間的綜合滿意度，從電網(wǎng)層面，通過(guò)調(diào)整售電價(jià)格，使得用戶在特定時(shí)段選擇適合的用電模式，從而能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)空調(diào)負(fù)荷的自動(dòng)需求響應(yīng)，在線調(diào)用空調(diào)負(fù)荷的可調(diào)節(jié)能力。

導(dǎo)致跨境物流方面的平臺(tái)、商家、第三方物流等沒(méi)有對(duì)消費(fèi)者權(quán)益產(chǎn)生足夠的重視。有的不法商家在物流上造假，承諾通過(guò)空運(yùn)等快捷手段運(yùn)送商品，而實(shí)際上卻使用海運(yùn)等低成本的方式運(yùn)貨，賺取中間的差價(jià)。

2　環(huán)境分析及自動(dòng)需求響應(yīng)理論基礎(chǔ)

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)的追求，在現(xiàn)代家庭居住環(huán)境中，溫度、濕度、光照強(qiáng)度和室內(nèi)空氣品質(zhì)都是人們所關(guān)注的重點(diǎn)。室內(nèi)環(huán)境狀況和人們的日常生活息息相關(guān)，并且關(guān)系到室內(nèi)住居者的身體健康和學(xué)習(xí)工作的效率，然而室內(nèi)環(huán)境的數(shù)據(jù)的特殊性、非線性、室內(nèi)環(huán)境因素的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)[10]的多樣性，造成了對(duì)室內(nèi)環(huán)境舒適性評(píng)價(jià)的困難。溫度、濕度、風(fēng)速作為影響人體舒適度的最重要的因素時(shí)時(shí)影響著人的切身感受和直接的舒適體驗(yàn)，但主要的指標(biāo)為溫度。同時(shí)，由于空調(diào)的功率在家庭用電設(shè)備中所占的比重較大，其節(jié)能因素或?qū)τ脩粲秒娊?jīng)濟(jì)性的影響也是考慮用戶體驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

2.1　環(huán)境因素

家庭環(huán)境中影響人體舒適的環(huán)境因素主要包括溫度，濕度，風(fēng)速，空氣污染物，以及光照因素等方面，溫度是影響家庭環(huán)境舒適度中最重要的因素，因?yàn)闇囟仁侨梭w與外界熱交換的直接途徑，并影響著人體的自身熱平衡，是被認(rèn)為衡量特定環(huán)境下熱舒適的主要指標(biāo)。根據(jù)調(diào)查表明：當(dāng)室內(nèi)溫度在25℃上下時(shí)，人腦活動(dòng)最為活躍，工作效率最高，當(dāng)?shù)陀?8℃或者高于28℃時(shí)，工作效率急劇下降，在人居住的建筑環(huán)境中，12℃是在衛(wèi)生學(xué)中的建筑舒適溫度下限，在國(guó)家室內(nèi)控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，即GB/T1883-2002，在夏天室內(nèi)溫度取值一般在22℃～28℃度之間，在冬季室內(nèi)溫度，16℃～25℃為規(guī)定的采暖標(biāo)準(zhǔn)。

2.2　節(jié)能因素

我國(guó)“十一五”規(guī)劃號(hào)召建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)，節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)綠色建筑，保護(hù)環(huán)境的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn)，目前我國(guó)城鎮(zhèn)住宅能耗占建筑能耗25%，家庭中的節(jié)能降耗對(duì)社會(huì)的節(jié)能環(huán)保是必不可少的一部分，空調(diào)在日常建筑和家庭占據(jù)大部分的能源消耗，實(shí)現(xiàn)家庭節(jié)能的重點(diǎn)是減少空調(diào)設(shè)備的能耗[11],雖然現(xiàn)在家庭能量管理系統(tǒng)已經(jīng)能夠根據(jù)用戶的偏好自動(dòng)設(shè)置空調(diào)模式，但是對(duì)于空調(diào)能耗的降低效果以及人體舒適度的提高并不明顯，并且傳統(tǒng)空調(diào)缺少?gòu)南M(fèi)者心理學(xué)及人體舒適理論等方面去綜合考慮用戶體驗(yàn)，室內(nèi)空調(diào)都是以恒溫控制為主，使室內(nèi)的環(huán)境處于一種靜態(tài)的溫度控制中，因此，如何構(gòu)建綜合考慮人體舒適因素和節(jié)能因素的家庭空調(diào)系統(tǒng)的智能調(diào)節(jié)控制的有效方案，在智能電網(wǎng)及智能電網(wǎng)的建設(shè)中，是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

2.3　自動(dòng)需求響應(yīng)理論基礎(chǔ)

自動(dòng)需求響應(yīng)是指不存在任何人工介入，通過(guò)價(jià)格和其他激勵(lì)信號(hào)觸發(fā)預(yù)先編好的需求響應(yīng)策略，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)資源優(yōu)化配置和輔助能力的提高。其自動(dòng)化特點(diǎn)體現(xiàn)在以下三方面：供電側(cè)與用電側(cè)信息傳輸自動(dòng)化，通過(guò)構(gòu)建相關(guān)規(guī)范和高級(jí)量測(cè)體系(advanced metering infrastructure)AMI實(shí)現(xiàn)；負(fù)荷側(cè)設(shè)備自動(dòng)化，利用用戶側(cè)設(shè)備能量管理控制系統(tǒng)(energy management and control system, EMCS)實(shí)現(xiàn)；信息采集實(shí)時(shí)自動(dòng)化，利用智能電表和數(shù)據(jù)遙測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本文以自動(dòng)需求響應(yīng)作為基礎(chǔ)，結(jié)合空調(diào)的負(fù)荷可調(diào)能力，提出了考慮空調(diào)用電模式優(yōu)化的自動(dòng)需求響應(yīng)設(shè)計(jì)，通過(guò)基于測(cè)量數(shù)據(jù)的舒適度和經(jīng)濟(jì)性的綜合權(quán)衡，實(shí)現(xiàn)以負(fù)荷調(diào)節(jié)為目標(biāo)的空調(diào)負(fù)荷自動(dòng)控制。

2.4　柔性負(fù)荷設(shè)備的用電模式定義

家庭用戶和小型工商業(yè)用戶的空調(diào)機(jī)組可以用簡(jiǎn)化的等效熱參數(shù)模型(equivalent thermal parameters，ETP)來(lái)表示其熱動(dòng)力學(xué)原理。根據(jù)空調(diào)的熱動(dòng)力學(xué)模型，可以建立室溫隨著時(shí)間實(shí)時(shí)變化的關(guān)系，如圖1所示：

3　空調(diào)用電模式的優(yōu)化模型

3.1　空調(diào)的熱動(dòng)力模型

根據(jù)表1的結(jié)果可以畫出圖2，圖2為電價(jià)恒定，室外溫度變化下空調(diào)占空比與室外溫度的變化曲線，其中橫坐標(biāo)為當(dāng)日時(shí)間(hour)，縱坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的空調(diào)占空比和室外溫度(℃)。

柔性負(fù)荷設(shè)備的用電模式指的是具體設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的典型運(yùn)行狀態(tài)，這些運(yùn)行狀態(tài)會(huì)受到不同的環(huán)境因素(如氣溫，日類型)等和用戶心理因素(激勵(lì)政策，電價(jià)變化對(duì)用戶心理產(chǎn)生的影響)的影響，從而智能調(diào)整自身的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)這些運(yùn)行狀態(tài)可以分為不同的類屬，每一類對(duì)應(yīng)著設(shè)備的一種典型用電模式。

圖1　空調(diào)的熱動(dòng)力模型

圖1中：Ca為氣體比熱容，J/℃；Cm為固體比熱容，J/℃；P為空調(diào)的額定熱功率，kW；Tout為外界溫度，℃；Tin為室內(nèi)氣體溫度，℃；Tm為室內(nèi)固體溫度，℃。

在此基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)化，可以建立室內(nèi)溫度和時(shí)間的關(guān)系：

(1)

綜上所述，將三種情景下的結(jié)果進(jìn)行比較得到：情景1中，相關(guān)參數(shù)均固定的情況下，其人體舒適度、滿意度和空調(diào)用電成本的經(jīng)濟(jì)性滿意度都是固定值，不考慮電價(jià)變化和室外溫度的影響，即對(duì)著兩種因素都不作調(diào)整，其綜合滿意度的值穩(wěn)定在0.942保持不變，而在情景2和情景3中，考慮室外溫度和電價(jià)的影響后，人體舒適度和經(jīng)濟(jì)性滿意度都發(fā)生了不同程度的變化，尤其是在情景三中，通過(guò)對(duì)電價(jià)的調(diào)整，在考慮用戶滿意度的情況下，空調(diào)的用電模式自動(dòng)響應(yīng)調(diào)整，空調(diào)負(fù)荷的需求響應(yīng)潛力相當(dāng)可觀，從而為電力公司調(diào)用空調(diào)負(fù)荷的自動(dòng)需求響應(yīng)資源提供了一種有效的方法。

3.2　定頻空調(diào)的占空比

考慮到空調(diào)的工作特征，空調(diào)負(fù)荷控制過(guò)程中要滿足用戶舒適度要求，即室溫區(qū)間[T-,T+]，要求用戶的室溫不能超過(guò)該區(qū)間，當(dāng)室溫越接近于T+時(shí)，對(duì)應(yīng)的空調(diào)負(fù)荷可關(guān)停持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，空調(diào)達(dá)到溫度設(shè)定最小值T-，則進(jìn)入“關(guān)?！睜顟B(tài)，達(dá)到最大值Tout，則進(jìn)入“開啟”狀態(tài)，如下式：

(2)

式中：s表示空調(diào)的工作狀態(tài)，S(t)表示t時(shí)刻空調(diào)的工作狀態(tài)，S(t-1)表示t-1時(shí)刻空調(diào)的工作狀態(tài)。

設(shè)定空調(diào)的額定功率為P，控制周期內(nèi)環(huán)境溫度設(shè)定為恒定值Tout

T+=Tout(1-ετoff)+T-ετoff

(3)

T-=(Tout-ηPR)(1-ετon)+T-ετon

(4)

τc=τon+τoff

(5)

3.3　人體舒適滿意度和空調(diào)用電成本的經(jīng)濟(jì)性滿意度

根據(jù)人體舒適滿意度和關(guān)于空調(diào)用電成本的經(jīng)濟(jì)性滿意度，忽略空調(diào)工作的暫態(tài)過(guò)程，可以建立具體的表示人體舒適滿意度μ1，以及空調(diào)經(jīng)濟(jì)性滿意度μ2的具體表示形式：

(6)

(7)

(2)情景二：電價(jià)恒定，考慮室外溫度變化對(duì)滿意度的影響：

3.4　人體綜合滿意度的優(yōu)化模型

記優(yōu)化區(qū)間長(zhǎng)度為L(zhǎng)，將其均分為時(shí)長(zhǎng)相同的N個(gè)時(shí)隙。在上述基礎(chǔ)上，以Tmin≤Tin≤Tmax，Smin≤λPφ≤Smax為約束條件，在一定的優(yōu)化取件內(nèi)，通過(guò)調(diào)整電價(jià)的變化，來(lái)對(duì)綜合滿意度(μ1+μ2)進(jìn)行優(yōu)化，建立計(jì)算綜合滿意度的模型，如下式所示：

因此，可以由上式求解出在這個(gè)負(fù)荷控制周期時(shí)間τc，以及空調(diào)開啟τon和關(guān)停的時(shí)間τoff，進(jìn)而可以計(jì)算出空調(diào)在這個(gè)負(fù)荷控制周期內(nèi)工作的實(shí)際功率和實(shí)際電費(fèi)成本。

(8)

s.t.Tmin≤Tin≤TmaxSmin≤λPφ≤Smax

溫湯浸種后將種子在50g·L-1的醋酸銅溶液或0.5%次氯酸鈉溶液中浸泡種子20分鐘?？梢杂行⑺婪N子表面的病原菌，且不影響種子的出芽率。還可以用40%福爾馬林100倍液浸種30分鐘；0.25%～0.50%次氯酸鈣浸種1小時(shí)；1%鹽酸漂洗種子15分鐘；15%過(guò)氧乙酸200倍液處理30分鐘；30%雙氧水100倍液浸種30分鐘都可以有效殺死種子表面病菌，播前進(jìn)行種子處理可以有效降低種子帶菌率，降低苗期發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)。

(9)

式中max(μ1+μ2)表示在N個(gè)時(shí)段內(nèi)對(duì)綜合滿意度進(jìn)行優(yōu)化；α，β為根據(jù)用戶偏好設(shè)置的權(quán)重因子。

3.5　用戶響應(yīng)潛力分析

考慮到不同用戶用電模式不同，響應(yīng)的潛力也不一致，采用負(fù)荷聚類的方法和用電模式分析，可以實(shí)現(xiàn)用戶類型特征分析，從而確定其需求響應(yīng)潛力，為自動(dòng)需求響應(yīng)的響應(yīng)容量確定提供參考。

教師在發(fā)揮積極作用的基礎(chǔ)上，能夠快速、穩(wěn)固地提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)，教師也是信息技術(shù)與教育教學(xué)完美融合的關(guān)鍵所在。在當(dāng)今時(shí)代，信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)十分迅猛，“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代也逐步推進(jìn)，使得教師在使用信息技術(shù)時(shí)不斷遇到新問(wèn)題與新壓力。教師應(yīng)當(dāng)積極面對(duì)當(dāng)前社會(huì)給予的問(wèn)題及壓力，快速、穩(wěn)步地把信息技術(shù)和教育教學(xué)完美地融合起來(lái)。這也為現(xiàn)代教師及有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)重視與關(guān)注的課題之一。

(1)電力用戶需求響應(yīng)基線是指用戶如果沒(méi)有參加需求響應(yīng)項(xiàng)目時(shí)的負(fù)荷，針對(duì)柔性負(fù)荷設(shè)備而言，可根據(jù)設(shè)備最小負(fù)荷下的用電模式確定需求響應(yīng)基線負(fù)荷Pbasic；

(2)計(jì)算電力用戶參與需求響應(yīng)后實(shí)際實(shí)現(xiàn)的負(fù)荷削減量：

PDR(t)=Pbasic(t)-Preal(t)

(10)

式中，PDR(t)為用戶的需求響應(yīng)削負(fù)荷量；Preal(t)為實(shí)施需求響應(yīng)后實(shí)際負(fù)荷，考慮到用戶響應(yīng)隨機(jī)性質(zhì)，應(yīng)保留一定裕度，時(shí)刻t的響應(yīng)功率的范圍為上述計(jì)算值PDR(t)的90%～110%。

4　仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

4.1　仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

為了驗(yàn)證本文所提算法的有效性，在MATLAB搭建仿真模型，進(jìn)行大量的數(shù)字仿真試驗(yàn)。所用硬件環(huán)境為windows8(64bit)，Intel(R) Core(TM)i7-3540M@3.00GHz,8.00GB RAM。

仿真試驗(yàn)假設(shè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行制冷模式下,共分為三種工作情景，優(yōu)化控制算法對(duì)未來(lái) 1天(24h)，共24個(gè)時(shí)隙，即N=24；每個(gè)時(shí)隙1h，即τ=1h進(jìn)行優(yōu)化控制。

我用一顆摯愛(ài)的心，對(duì)學(xué)生始終抱有良好的期待，鼓勵(lì)留守學(xué)生奮發(fā)圖強(qiáng)，朝氣蓬勃，正確對(duì)待學(xué)習(xí)與生活，激發(fā)他們積極向上的信心。

根據(jù)文獻(xiàn)[12,13]以及用戶偏好設(shè)置空調(diào)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)及其滿意度相關(guān)參數(shù)設(shè)置：(T+-T-)=1℃；空調(diào)散熱函數(shù)ε=0.96；式(6)中a,b,c,Tmin,Tmax的值分別取為-0.0067,0.2733,-0.18；式(7)中P,Smin,Smax分別取為2.5kW,0,2；式(8)中N,α,β分別取24,0.8,1.2。

4.2　仿真結(jié)果分析

隨著電價(jià)信號(hào)和室外溫度的變化，根據(jù)人體舒適滿意度和空調(diào)用電成本的經(jīng)濟(jì)性滿意度之間的關(guān)系，通過(guò)調(diào)整定頻空調(diào)的占空比，來(lái)對(duì)綜合滿意度進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)用戶的偏好及空調(diào)的實(shí)際使用情況，空調(diào)的用電模式共分為三種工作情景：

(1)情景一：室內(nèi)外溫度及電價(jià)信號(hào)恒定：

Tset=26℃,Tout=36℃,λ=0.8,[T+,T-]=[25.5℃,26,5℃],[Tmin,Tmax]=[20℃,30℃]

根據(jù)式(3)(4)(5)可求得空調(diào)負(fù)荷的控制周期τc=3.34min,空調(diào)開啟時(shí)間τon=0.89min和關(guān)停時(shí)間τoff=2.45min，由此可以求得在這種工作情景下的滿意度的值。

在MOOC迅猛發(fā)展的背景下.當(dāng)我們把MOOC納入大學(xué)英語(yǔ)教育教學(xué)的改革藍(lán)圖之中，“課堂”的邊界就被模糊了，甚至被清除了。不管MOOC在我們的教學(xué)改革中是被當(dāng)作“課堂”內(nèi)外使用的“教學(xué)資源”，還是作為“翻轉(zhuǎn)課堂”O(jiān)2O混合教學(xué)模式的有機(jī)組成部分,抑或是實(shí)質(zhì)意義上的在線課堂SPOCs，教師都必須按照一定的教學(xué)理論、教學(xué)模式。對(duì)它們進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)和組織實(shí)施，例如：在大學(xué)英語(yǔ)教學(xué)模式中，教學(xué)設(shè)計(jì)及其實(shí)施的焦點(diǎn)從老師轉(zhuǎn)移到“學(xué)生”和“學(xué)習(xí)”上，實(shí)施以學(xué)生為中心的交互式外語(yǔ)教學(xué)，交互性原則不僅體現(xiàn)在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中，也體現(xiàn)在課前“微視頻”的制作和反饋機(jī)制上。

式中Tmin，Tmax為定頻空調(diào)的溫度調(diào)控范圍；Tmin,Tmax為用戶所能接受的空調(diào)用電成本的最小值和最大值。λ為電力公司發(fā)布的實(shí)時(shí)電價(jià)，每小時(shí)變化一次；φ為空調(diào)正常工作狀態(tài)下的運(yùn)行占空比；μ1表示實(shí)時(shí)的人體舒適滿意度；μ2表示實(shí)時(shí)的空調(diào)經(jīng)濟(jì)性滿意度。

為了解小學(xué)生加法口算速度在各年級(jí)的增長(zhǎng)幅度大小，采用相鄰年級(jí)時(shí)間的遞減率來(lái)進(jìn)行表示和分析．其中遞減率=（高一年級(jí)的口算平均時(shí)間/低一年級(jí)的口算平均時(shí)間-1）×100%，結(jié)果如表3所示．

室外溫度選取南京夏季某日早上6點(diǎn)至晚上6點(diǎn)共10個(gè)小時(shí)的氣溫，具體數(shù)值如表1所示，室溫恒定，其他參數(shù)不變，電價(jià)變化。

約79%的學(xué)生認(rèn)為有幫助。無(wú)論是訪談中的英語(yǔ)對(duì)談，還是作業(yè)或測(cè)試，學(xué)生出現(xiàn)語(yǔ)用錯(cuò)誤的頻率都比實(shí)驗(yàn)前大幅降低；訪談時(shí)受訪學(xué)生用英語(yǔ)交流時(shí)也表現(xiàn)得更有自信、大膽。

表1　室外溫度影響下空調(diào)模式調(diào)整結(jié)果

根據(jù)表1中的室外溫度影響下空調(diào)用電模式的響應(yīng)結(jié)果，可以得到室外溫度與舒適滿意度，經(jīng)濟(jì)性滿意度，以及用戶綜合滿意度之間的關(guān)系，如表2。

表2　室外溫度所對(duì)應(yīng)的滿意度情況

本節(jié)通過(guò)研究空調(diào)系統(tǒng)(含空調(diào)裝設(shè)房間和空調(diào)器)的熱動(dòng)力學(xué)模型，建立空調(diào)功率、溫度及時(shí)間之間的關(guān)系，由此衡量在理想的空調(diào)用電模式直接控制策略下人體舒適滿意度和空調(diào)用電成本的經(jīng)濟(jì)性滿意度，為自動(dòng)需求響應(yīng)下，預(yù)測(cè)空調(diào)負(fù)荷的可控容量大小提供了一種可行的方案。如文獻(xiàn)[12]一樣，本文以定頻空調(diào)為研究對(duì)象，控制的策略主要涉及電價(jià)控制下的空調(diào)占空比調(diào)節(jié)。

圖2　室外溫度影響下空調(diào)占空比的變化曲線

根據(jù)表2的優(yōu)化結(jié)果可以畫出圖3，圖3中，橫坐標(biāo)為時(shí)間(hour)，縱坐標(biāo)為滿意度，其中黑線表示舒適滿意度，紅線表示經(jīng)濟(jì)性滿意度，藍(lán)線表示綜合滿意度。

圖3　室外溫度影響下的用戶滿意度之間的關(guān)系

由圖2可知，室外溫度對(duì)空調(diào)占空比的影響較為明顯，根據(jù)式(3)(4)(5)可知，空調(diào)的占空比受室內(nèi)溫度和室外溫度共同控制，在維持室溫在24℃恒定的情況下，空調(diào)占空比主要由是室外溫度決定，占空比的變化趨勢(shì)與溫度的變化趨勢(shì)基本相同，隨著室外溫度的升高，占空比隨之升高，在14 ∶00時(shí)，室外溫度達(dá)到最高值36℃，空調(diào)的占空比也達(dá)到最大值。

由圖3可知，室內(nèi)溫度維持在24℃不變，那么人體舒適滿意度的值保持在0.72不變，而經(jīng)濟(jì)性滿意度隨著室外溫度的升高，也不斷下降，在14 ∶00，室外溫度最高時(shí)，經(jīng)濟(jì)性滿意度最低，因而用戶綜合滿意度的變化趨勢(shì)與經(jīng)濟(jì)性滿意度的變化趨勢(shì)基本相同。

(3)情景三：室外溫度恒定，電價(jià)信號(hào)變化，空調(diào)用電模式自動(dòng)調(diào)整到使得用戶綜合滿意度最優(yōu)的狀態(tài)：

圖5中，首先根據(jù)復(fù)合貨位優(yōu)先級(jí)生成初始棲息地，即初始種群P1，P2，P3，再分別調(diào)用向量評(píng)估BBO算法、非支配排序BBO算法、小生境Pareto BBO算法產(chǎn)生新棲息地，即子代O1，O2，O3，最后從O1，O2，O3中選擇N個(gè)最優(yōu)棲息地構(gòu)成種群P4，使用P4替換P1，P2，P3，至此完成EMBBO算法的一次迭代。上述EMBBO算法只是本次多目標(biāo)優(yōu)化求解用到的一種情況，可以任意使用其中兩種MBBO算法或增加若干種MBBO算法；同時(shí)，這種多目標(biāo)啟發(fā)式算法的集成方式不局限于BBO算法，GA等啟發(fā)式算法同樣適用。

選取13 ∶00至14 ∶00這個(gè)時(shí)間段來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，Tout=36℃；電價(jià)信號(hào)λ變化，其他參數(shù)不變，其結(jié)果如表3：

表3　電價(jià)變化，空調(diào)用電模式的自動(dòng)響應(yīng)結(jié)果

根據(jù)表3中的電價(jià)調(diào)節(jié)下空調(diào)占空比，室內(nèi)溫度的變化關(guān)系，可以得到電價(jià)與舒適滿意度，經(jīng)濟(jì)性滿意度，以及用戶綜合滿意度之間的關(guān)系，如表4展示了不同電價(jià)水平下綜合滿意度最優(yōu)情況下的空調(diào)占空比及平均功率，借助該數(shù)值關(guān)系，電力公司可通過(guò)調(diào)整電價(jià)來(lái)改變空調(diào)功率需求，實(shí)現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷調(diào)度。

表4　電價(jià)調(diào)整下用戶滿意度情況

當(dāng)電價(jià)為1.4元/kW·h時(shí)，其用電成本和設(shè)定溫度已經(jīng)超過(guò)了最大限度，故其舒適滿意度和經(jīng)濟(jì)性滿意度均為0。根據(jù)表3的結(jié)果可得到圖4，圖4中：橫坐標(biāo)為售電價(jià)格(元/kW·h),縱坐標(biāo)分別為對(duì)應(yīng)的空調(diào)占空比和對(duì)應(yīng)的室內(nèi)溫度(℃)。

米曲霉(出發(fā)菌株)A019菌株，誘變后選育 ZA131米曲霉菌株，均為佛山市海天(高明)調(diào)味食品有限公司菌種保藏中心保藏。

圖4　電價(jià)與占空比之間的關(guān)系

根據(jù)表4可以得到圖5，圖5中：橫坐標(biāo)表示售電價(jià)格(元/kW·h)，縱坐標(biāo)為所對(duì)應(yīng)的滿意度的值，其中紅色的曲線表示經(jīng)濟(jì)性滿意度，黑色的曲線表示人體舒適滿意度，藍(lán)色的曲線表示綜合滿意度。

圖5　電價(jià)與用戶滿意度之間的關(guān)系

由圖4可知，浮動(dòng)電價(jià)的情況下，隨著電價(jià)的不斷升高，為了使得用戶綜合滿意度在新的條件下仍然最大，其空調(diào)的用電模式自動(dòng)調(diào)整，空調(diào)占空比逐漸減少，空調(diào)的占空比與電價(jià)之間近乎一次函數(shù)的關(guān)系λ∝kφ，空調(diào)占空比隨著電價(jià)的調(diào)整范圍能夠達(dá)到62%，對(duì)于單臺(tái)空調(diào)(2500W)而言，可調(diào)范圍能夠達(dá)到1552W，因而具有較大的需求響應(yīng)潛力。

由圖5可知，在室外溫度恒定，隨著電價(jià)的逐步上升，經(jīng)濟(jì)性滿意度逐步下降，且電價(jià)越高，其下降幅度越緩；人體舒適滿意度也呈現(xiàn)一定程度的下降，且電價(jià)越高，其下降程度越快；在電價(jià)從0.2(元/kW·h)上升到1.3(元/kW·h)的過(guò)程中，綜合滿意度雖然是在當(dāng)時(shí)電價(jià)下保持最優(yōu)，但隨著電價(jià)的升高，整體上也逐步下降。

(4)需求響應(yīng)潛力分析：

根據(jù)情景二和情景三下空調(diào)負(fù)荷的用電模式，選取1000位空調(diào)需求響應(yīng)參與用戶，恒定電價(jià)下維持λ=0.55不變，進(jìn)行需求響應(yīng)潛力分析，其分析結(jié)果如圖6所示：

民國(guó)初年以東南亞為對(duì)象的中國(guó)體育主動(dòng)對(duì)外交往行為，不僅增強(qiáng)了中國(guó)與東南亞人民之間的民族情感，加強(qiáng)了與東南亞地區(qū)的體育文化聯(lián)系，而且還通過(guò)東南亞發(fā)揮了更為廣泛和深遠(yuǎn)的世界影響。例如僅從精武體育會(huì)的組織發(fā)展看，不僅在東南亞，在澳洲，而且在美國(guó)和加拿大，在希臘和德國(guó)，均相繼建立有分會(huì)組織。在1994年，甚至成立了“世界精武聯(lián)誼會(huì)”，共有19個(gè)國(guó)家和地區(qū)的42個(gè)精武會(huì)成員。其中美國(guó)、瑞士、英國(guó)、馬來(lái)西亞等還是其執(zhí)委會(huì)成員單位。

圖6　需求響應(yīng)潛力分析

圖6中，藍(lán)色線條表示電價(jià)恒定下空調(diào)負(fù)荷的運(yùn)行功率；紅色線條表示需求響應(yīng)下空調(diào)負(fù)荷的實(shí)際運(yùn)行功率；紫色柱狀表示此種情況下的需求響應(yīng)潛力。由圖6可知，在1000位用戶的參與下，用戶綜合滿意度最優(yōu)的空調(diào)用電模式需求響應(yīng)在12∶00～17∶00具有需求響應(yīng)調(diào)節(jié)潛力，其中在14∶00和15∶00最大，達(dá)到了218kW和187kW。因此，從電網(wǎng)和用戶的供需層面上，用戶綜合滿意度最優(yōu)的用電模式適用于夏季用電負(fù)荷午間供電的緊張的情況，具有較好的需求響應(yīng)調(diào)節(jié)潛力。

式(10)中：μm、μ0分別為泥漿混合物和載流體的黏度；Cv、Cv,max分別為顆粒體積分?jǐn)?shù)和顆粒體積比濃度極限。

5　結(jié)論

本文提出了一種基于空調(diào)用電模式的自動(dòng)需求響應(yīng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化計(jì)算方法。通過(guò)對(duì)特定用戶的人體舒適度和經(jīng)濟(jì)性滿意度進(jìn)行重新定義，結(jié)合定頻空調(diào)的熱動(dòng)力模型的特征和電價(jià)對(duì)空調(diào)用電模式的影響，從而進(jìn)行電力用戶綜合滿意度的精細(xì)化計(jì)算，并結(jié)合具體算例說(shuō)明該方法的可行性和有效性。算例結(jié)果表明，該方法能夠充分考慮用戶舒適度和經(jīng)濟(jì)性方面的多重影響，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算用戶的綜合滿意度的可調(diào)節(jié)能力；這種方法充分考慮了氣象、電價(jià)等因素對(duì)空調(diào)用電模式的動(dòng)態(tài)影響，尤其是電價(jià)激勵(lì)下的自動(dòng)需求響應(yīng)對(duì)空調(diào)用電模式的控制，挖掘出了定頻空調(diào)的較大需求響應(yīng)潛力，為電力市場(chǎng)運(yùn)行，電網(wǎng)層面自動(dòng)需求響應(yīng)項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)提供了一種較為可行的理論支持?？傊芯侩妰r(jià)激勵(lì)下用戶空調(diào)用電模式活動(dòng)中的自動(dòng)優(yōu)化過(guò)程，可以為自動(dòng)需求響應(yīng)策略的制定提供科學(xué)理論支持，充分發(fā)揮電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行效率。

致謝：本文在撰寫過(guò)程中得到了東南大學(xué)電氣工程學(xué)院高賜威教授的大力指導(dǎo)，在此對(duì)高老師表示深深的感謝，感謝您的無(wú)私幫助。

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為適應(yīng)學(xué)校的發(fā)展，滿足學(xué)校學(xué)術(shù)科研交流的需要，國(guó)內(nèi)很多高校都建立了自己的配套接待場(chǎng)所，為來(lái)學(xué)校交流訪問(wèn)學(xué)習(xí)的學(xué)者、社會(huì)人士等提供住宿、餐飲等服務(wù)，這些接待場(chǎng)所主要用于學(xué)校內(nèi)部小規(guī)模的接待，并在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)以學(xué)校招待所的形式存在。

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