城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略制造技术

本发明专利技术涉及智能电网技术、需求响应领域，为实现减少数据通信量，使信息收发仅在城市园区内部完成并实现需求响应总控制目标，能够对温控负荷进行预测，并针对不同预测校正时间间隔对控制效果的影响进行仿真分析。本发明专利技术采用的技术方案是，城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略，包括以下步骤：利用中央调控中心接收配网主线节点功率以及可再生能源出力信号，并下发到位于各受控城市园区内的区域控制中心；各区域控制中心间通过信号交换获取所有城市园区内总热泵功率消耗，经目标分配及补偿策略得出各分区目标；区域控制中心在分区内通过采集温控负荷温度、开关状态信息，向分区内用户下发控制信号。本发明专利技术主要应用于智能电网场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电网技术、需求响应领域。具体讲,涉及城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略。
技术介绍
电力供应紧张已成为经济社会生活中的主要矛盾之一，保证电力供需平衡，实现电力系统安全、可靠、经济、清洁、高效已成为经济发展和人民生活水平提高的重要保障。依托市场化改革推进与国家能源政策调整，电力网络与电力市场、电力网络与电力用户之间的协调以及交换越发紧密。需求侧资源管理成为在同样用电功能情况下，减少电量消耗、缓解缺电压力、降低供电和用电成本的重要措施。需求响应(DR)在电力市场竞争中的引入，已成为通过价格信号和激励机制加强需求侧资源在电力市场中作用的重要手段。通过需求响应进行辅助频率调节、保障系统安全运行，以及完成其他电力系统辅助服务，已逐渐成为未来电力市场发展趋势。风能、太阳能等可再生能源资源功率注入具有随机性、间歇性等特点，对电网电能质量和可靠性都将造成不利影响。目前的解决方案中大多通过设置储能设备或储能系统平抑可再生能源功率波动。但由于储能系统成本高，缺乏大规模使用的基础，而作为典型需求响应资源，温控负荷具有广泛的分布和较大的用户基数，合理调控后可以有效平抑电网联络线功率波动。对于基于激励的直接负荷控制(DirectLoadControl,DLC)策略，目前已有众多文献进行了深入探讨。目前已有针对温控负荷开关状态转换建立状态队列(StateQueuing,SQ)算法，基于用户舒适度约束提出一种基于离散积分的数值模型进行最优温度设定调节算法(OptimalThermostatRegulation,OTR)，基于潮流追踪算法的需求响应策略以用于跟踪风电场出力波动等。然而，现有研究工作大多关注于集中式控制策略，集中式控制策略依赖于高速、安全和可靠的信息通信网络，依赖于所有热泵运行状态与用户室内温度等大量精确信息。另一方面，考虑某些通信故障，如丢包、误码和延时等在电力系统负荷调度、电能供需优化等方面的不良影响，尤其是低成本通信技术在配电网中的广泛应用，使得通信过程中丢包、误码等现象频发，对需求响应控制效果产生不良影响。因此，在非理想通信环境下，集中控制策略控制效果将受到严重影响，有时甚至失效。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，实现减少数据通信量，使信息收发仅在城市园区内部完成并实现需求响应总控制目标，进一步减少数据传输量，维护用户隐私，能够对温控负荷进行预测，并针对不同预测校正时间间隔对控制效果的影响进行仿真分析。本专利技术采用的技术方案是，城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略，包括以下步骤：利用中央调控中心接收配网主线节点功率以及可再生能源出力信号，通过相关联络线风机波动平抑控制算法得到总控制功率目标，并下发到位于各受控城市园区内的区域控制中心；各区域控制中心间通过信号交换获取所有城市园区内总热泵功率消耗，经目标分配及补偿策略得出各分区目标；区域控制中心在分区内通过采集温控负荷温度、开关状态信息，通过相应需求响应控制算法对其进行控制，向分区内用户下发控制信号，以达到跟踪目标进而平抑联络线功率波动的目的；其中，将电热泵指数模型集成于相关需求响应控制算法，策略依据控制精度需要设定校正时间间隔，区域控制中心在校正时间间隔内采用指数模型对电热泵负荷状态进行预测并应用于相关需求响应控制算法进行优化控制。采用模型预测策略进行预测，模型预测策略描述如下式：k≠nΔTrev，则：Tx＝Ta_IDX；Ts＝Ts_IDX；T+＝T+_IDX；T_＝T__IDX；CS＝CSIDX(1)k＝nΔTrev，则：Tx＝Ta_r；Ts＝Ts_r；T+＝T+_r；T_＝T__r；CS＝CSr(2)其中ΔTrev为校正时间间隔；n为自然数；Ta_IDX、Ts_IDX、T+_IDX、T__IDX、CSIDX为指数预测模型室内空气温度、设定温度、设定温度上下限以及设备开关状态；Ta_r、Ts_r、T+_r、T__r、CSr为实测室内空气温度、设定温度、设定温度上下限以及设备开关状态，Tx、Ts、T+、T_、CS分别为用于需求响应算法的温控设备实际温度、设定温度、温度上下边界以及开关状态。目标分配策略可由下式描述：PT_i[k+1]=PHP_i[k]PHP_total[k]×PT[k]---(3)]]>其中，PT_i为第i个受控城市园区功率目标，PHP_i为第i个城市园区热泵实际功率消耗，PHP_total为各城市园区热泵实际总功率消耗，PT为中央调控中心下发总目标。基于最优温度设定点调节量的城市园区可调容量定义以及控制目标补偿策略如下式所示：CORup=|uup-u[k]|δu_up×100]]>PT_i*[k+1]=90%×PT_i[k+1],CORup≤20PT_i*[k+1]=PT_i[k+1],20<CORup≤100]]>CORdown=|udown-u[k]|δu_down×100]]>PT_i*[k+1]=110%×PT_i[k+1],CORdown≤20PT_i*[k+1]=PT_i[k+1],20<CORdown≤100---(4)]]>其中，CORup为上调容量；CORdown为下调容量；为经目标分配补偿后第i城市园区目标功率，u为需求响应算法获得最优温度调节量；δu_up与δu_down分别为u可上调温度死区与可下调温度死区；uup、udown分别为最优温度调节量可调上下边界。采用快速简单的电热泵指数模型描述电热泵的温度动态特性,作为预测模型；动态方程如下式：Ta_IDX[k]=To_IDX[k]+CS[k]QR-(To_IDX[k]+CS[k]QR-Ta_IDX[k-1])e-1RC---(18)]]>其中：CSIDX[k]=1TIDX[k-1]≤T-[k]=Ts_IDX[k]-δ20TIDX[k-1]≥T+[k&r本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略其特征是，包括以下步骤：利用中央调控中心接收配网主线节点功率以及可再生能源出力信号，通过相关联络线风机波动平抑控制算法得到总控制功率目标，并下发到位于各受控城市园区内的区域控制中心；各区域控制中心间通过信号交换获取所有城市园区内总热泵功率消耗，经目标分配及补偿策略得出各分区目标；区域控制中心在分区内通过采集温控负荷温度、开关状态信息，通过相应需求响应控制算法对其进行控制，向分区内用户下发控制信号，以达到跟踪目标进而平抑联络线功率波动的目的；其中，将电热泵指数模型集成于相关需求响应控制算法，策略依据控制精度需要设定校正时间间隔，区域控制中心在校正时间间隔内采用指数模型对电热泵负荷状态进行预测并应用于相关需求响应控制算法进行优化控制。

【技术特征摘要】
1.一种城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略其特征是，包括以下步骤：
利用中央调控中心接收配网主线节点功率以及可再生能源出力信号，通过相关联络线风机
波动平抑控制算法得到总控制功率目标，并下发到位于各受控城市园区内的区域控制中
心；
各区域控制中心间通过信号交换获取所有城市园区内总热泵功率消耗，经目标分配及补偿
策略得出各分区目标；
区域控制中心在分区内通过采集温控负荷温度、开关状态信息，通过相应需求响应控制算
法对其进行控制，向分区内用户下发控制信号，以达到跟踪目标进而平抑联络线功率波动
的目的；
其中，将电热泵指数模型集成于相关需求响应控制算法，策略依据控制精度需要设定校正
时间间隔，区域控制中心在校正时间间隔内采用指数模型对电热泵负荷状态进行预测并应
用于相关需求响应控制算法进行优化控制。
2.如权利要求1所述的城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略其特征是，其特征
是，采用模型预测策略进行预测，模型预测策略描述如下式：
k≠nΔTrev，则：
Tx＝Ta_IDX；Ts＝Ts_IDX；T+＝T+_IDX；
T_＝T__IDX；CS＝CSIDX(1)
k＝nΔTrev，则：
Tx＝Ta_r；Ts＝Ts_r；T+＝T+_r；
T_＝T__r；CS＝CSr(2)
其中ΔTrev为校正时间间隔；n为自然数；Ta_IDX、Ts_IDX、T+_IDX、T__IDX、CSIDX为指
数预测模型室内空气温度、设定温度、设定温度上下限以及设备开关状态；Ta_r、Ts_r、T+_r、
T__r、CSr为实测室内空气温度、设定温度、设定温度上下限以及设备开关状态，Tx、Ts、
T+、T_、CS分别为用于需求响应算法的温控设备实际温度、设定温度、温度上下边界以
及开关状态。
3.如权利要求1所述的非安全区域自动识别及安全射界图的自动绘制方法，其特征是，目标
分配策略由下式描述：
PT_i[k+1]=PHP_i[k]PHP_total[k]×PT[k]---(3)]]>其中，PT_i为第i个受控城市园区功率目标，PHP_i为第i个城市园区热泵实际功率消
耗，PHP_total为各城市园区热泵实际总功率消耗，PT为中央调控中心下发总目标；
基于最优温度设定点调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，卫文婷，贾宏杰，戚野白，刘开欣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12