用于建筑暖通空调系统灵活性表征的等效统一虚拟电池建模框架

供暖、通风和空调(HVAC)系统在建筑能耗中占主导地位，同时表现出显著的运行灵活性，可用于提供电网服务。然而，由于复杂的建筑热动力学、系统运行限制和人体舒适度约束，表征系统运行灵活性的目标在很大程度上受到阻碍。为应对这一挑战，本文开发了一个统一的虚拟电池(VB)建模框架，用于表征单区域和多区域建筑HVAC系统的运行灵活性，使灵活的建筑能够像虚拟电池一样运行。具体来说，首先在热舒适约束下识别出一个具有物理意义的表示状态，以表征建筑热状况，然后建立一个VB模型来表征单区域HVAC系统的运行灵活性。随后，我们将VB建模框架扩展到多区域HVAC系统，并建立一组区域级VB模型来表征建筑的区域运行灵活性。我们进一步开发了一种系统方法，将VB模型聚合成一个低阶、低复杂度的聚合VB模型，显著降低了模型和计算复杂度。我们通过需求响应(DR)应用演示了VB模型，并得出结论：VB模型能够很好地捕捉建筑HVAC系统的运行灵活性，并实现有效的DR参与。从VB模型获得的DR策略可以有效地分解为区域级控制输入，以在维持人体热舒适度的同时实现接近最优的运行成本。