公共楼宇（尤其商业性建筑）中央空调用电负荷是造成我国城市电网夏季尖峰负荷的主要因素。中央空调降载控制对解决夏季电力供需矛盾、提高电网运行效率、规避电力投资风险具有重要意义。制冷机间歇性轮停（又称占空比控制,duty cycling control,DCC）是一种适用于公共楼宇中央空调的降载控制方式。目前直接针对DCC的研究较少,为此本文对此类中央空调降载控制开展专门研究。 热响应模型（thermal response model,TRM）描述综合室温与空调控制参量（DCC中即制冷机启停状态和对应的供冷量）之间的动态函数关系,热响应建模是研究空调降载控制策略的基础。针对现有等效热力学参数（equivalent thermal parameter,ETP）模型没有计入新风负荷、日照得热和室内热源的问题,论文首先提出了一种计入中央空调制冷空间特点的热响应模型（thermal response model for central air conditioning,TRM-CAC）;基于两阶段最小二乘法,对所提模型构建了实用化参数辨识方法;并对上海市某商场实施了参量观测和热响应参数辨识,获得了商场制冷空间热响应参量的典型取值。对比分析表明,所提热响应模型与ETP模型相比,能更准确地描述商场制冷空间的综合室温动态变化规律;同时,与居民空调制冷空间相比,商场制冷机供冷量、制冷空间等效热容均远大于居民空调,而建筑围护结构热阻值远小于居民空调,因此有必要对公共楼宇制冷空间开展热响应参量实测,以作为降载控制方案决策的基础。 针对目前对空调间歇性轮停控制周期的论证尚缺乏理论研究的问题,论文随后以单一受控端为研究对象,提出一种以降载期空调小时平均负荷最小化为目标的控制周期论证模型;进而基于辨识所得的上海某商场热响应参量,开展制冷机最佳控制周期测算。算例结果表明:为获得尽可能大的小时平均负荷降载量,制冷机最佳控制周期中应不设置维持期,其大小由降载期室温允许波动范围和受控端热响应参量决定。 在将制冷机间歇性轮停控制施加于空调负荷群时,获得降载效益和降低控制方案的复杂性是一对矛盾,前者要求尽可能保持受控端制冷机状态的多样性、以避免进入降载期后空调负荷出现大幅波动,后者则要求减少分组、对同组受控端给予相同的控制信号。针对上述问题,本文提出一种聚类分组及错峰控制（clustering and peak-staggering,CPS）方法:一方面,提炼出温变指数、日照得热系数和室内得热系数三个温变特征属性对受控端聚类分组,减少控制组数、简化控制方案;另一方面,引入准备时间的概念错开聚合体进入受控期的时间,由此尽量保持受控端状态的多样性、降低分钟级空调负荷的波动,并通过优化聚合体错峰运行方案、尽可能获得室温允许波动范围对应的降载量。以商场类热响应参数典型值实施算例,并从降载量调节特性、舒适度、负荷波形等方面将CPS与现有分组控制方法进行对比。结果表明:CPS法通过错开聚合体进入受控状态的时间,能在较小分组数下实现迅速降载,并可较好地兼顾降载和舒适度两方面的要求。 上述研究成果可为我国推行公共楼宇中央空调间歇性轮停控制提供理论和方法的参考。