一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法技术

本发明专利技术公开了一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，包括：S1，各负荷聚合商根据预测的温度及用户可调度潜力计算各节点下总可调度潜力，进而进行申报；S2，电力公司根据功率缺额情况制定负荷削减方案，对电网进行最优潮流计算，得到各节点的负荷削减量和最优网损值；S3，负荷聚合商确定优化时间窗和优化周期，每到新的时间窗，更新外界温度和空调的运行状态；S4，对各节点下的负荷根据当前的可调潜力进行聚类分析，得到K个聚类组；S5，运用智能算法以调度偏差最小为目标求解各节点下的调度优化模型；S6，进入新的优化时间窗，重复S3‑5，直到调度周期结束。该算法能够有效地减小了配电网的网损，降低了电压越限的可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法
本专利技术涉及一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，属于电力系统需求响应

技术介绍
2017年7月，江苏电网成为首个负荷破1亿千瓦的省级电网，峰时用电最高达10002.4万千瓦，也成为了全国用电负荷最高的省级电网。其中空调用电负荷占比超过40％。夏季的负荷高峰也是空调的用电高峰，但是高峰持续时间却很短，始终提高装机容量来满足尖峰用电，需要大量投资。而空调负荷本身具有良好的需求响应特性，有着可调度的潜力。例如居民式分散式空调，通过合理的调控，可以作为一定的备用容量，可避免仅依靠增加装机容量的资源浪费，是实现夏季削峰的有效方式。空调的建模方法主要有：等效热参数建模方法和基于冷(热)负荷计算的模型。周期性暂停控制作为其中最实用的方法，兼具了开关控制和调温控制的优点。周期性暂停控制的研究中起初提出了以舒适度为目标的状态阵列模型，对空调进行有效地调度。一些文献在此基础上，结合温度区间的分离控制，改善了调控中负荷波动的现象。一些学者提出了3种空调负荷主动响应方式：集中式、分布式和分层分布式。丰富了空调的调度模式。但是以上研究都没有考虑如何在空间合理地调控空调，基本假设一个节点下包含多台空调，或者脱离配电网的结构假设空调所处的位置都是一样的。然而实际上空调会处在配电网中的不同位，而负荷的不同变化，对网损有着不同的影响。特别是当电网处于大功率缺额情况时，随意选取一点进行负荷削减，更不利于电网的稳定。为此本专利技术在调度中充分考虑了集群空调负荷在空间上的优化组合，提出了一种大功率缺额下，考虑网损和调度偏差最小的自上而下双层优化动态调度方法。通过最优潮流计算，合理地分配空间上调度的容量，改善电网的运行情况。基于此，结合动态调度，实现调度的准确性。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，当电网处于大功率缺额情况时，不同位置负荷的不同削减量，对网损有着不同的影响，随意选取一点进行负荷削减，更不利于电网的稳定。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，包括：步骤S1，各负荷聚合商根据预测的温度及用户可调度潜力计算各节点下总可调度潜力，进而进行申报；步骤S2，电力公司根据功率缺额情况制定负荷削减方案，考虑到各节点的可调度潜力的上限，对电网进行最优潮流计算，得到各节点的负荷削减量和最优网损值；步骤S3，负荷聚合商确定优化时间窗和优化周期，每到新的时间窗，更新外界温度和空调的运行状态；步骤S4，对各节点下的负荷根据当前的可调潜力进行聚类分析，得到K个聚类组；步骤S5，运用智能算法以调度偏差最小为目标求解各节点下的调度优化模型；步骤S6，进入新的优化时间窗，重复S3-5，直到调度周期结束。进一步地，所述步骤S1中具体为：各负荷聚合商根据预测的温度及用户可调度潜力计算各节点下总可调度潜力，进而进行申报，以空调作为可控负荷，空调负荷的等效热参数模型：式中：s表示开关状态，1表示关闭，0表示开启；表示t时刻的室内温度；相应地，为t+1时刻的室内、室外温度；P为空调负荷的热功率；η表示空调能效比，表示空调器的制冷性能系数：即额定制冷量与额定功耗P的比值；ε表示散热系数：ε＝e-Δh/RC；(Δh为仿真步长)，C为房屋的等效热容；R为房屋的等效热阻。周期性暂停控制方式基于舒适度准则，将室温Tout变化设定在一个区间中，温度变化至区间上/下限时，空调会开/关，当温度到达Tmax时，空调开启，直到温度下降至Tmin，空调关停，接着由于传热和散热，温度再次升高，直到需要空调重新开启，不断循环。假设Tout、P、R为恒定值，一个启停控制周期h内关停时间为hoff，开启时间为hon。可得：进一步得：由于线性仿真模型与等效热参数模型相差不大，为简化计算，采用简化的线性仿真模型，空调关闭、开启时室内温度变化为]：空调的一个控制周期包括关停时间hoff和开启时间hon。关停时间长短则可以反映空调可调度潜力大小。每台空调的可关断时间H和相应等效热阻R、等效热容C及空调的初始状态有很大的关联。用A表示空调的初始状态：A(t)＝0表示空调位于温度上限Tmax，A(t)＝1表示空调位于温度下限Tmin。假设一个调度周期为T,空调的可关断时间为：H＝A(0)·hoff+q1·hoff+q3(6)其中：A(0)·hoff为空调由初始状态上升至温度区间上限时的关断时间。在余下的时间里，空调进行反复多次的轮控,但是调度时间T-A(0)·hoff往往不能被控制周期h整除，所以q1为轮控的次数，q2为余下不满一个控制周期的时间。当q2大于hon时，可关断时间仍需加上q3。可以看出，可关断时间H既考虑了由于等效参数差异导致的hoff的差异，又考虑了因为初始状态不同，导致的A(0)差异，可以较为真实地反映每台空调的可调度潜力。空调的实时运行状态也随着空调的关停和开启发生变化：用C表示n台空调总的可调度潜力：进一步地，所述步骤s2中具体为：在空调优化调度中，一般文献仅考虑负荷削减总量，没有考虑在空间上如何削减，这样可能会出现在某一节点切除大负荷,影响系统稳定运行。一般来说配电网中往往存在多个节点与负荷聚合商签订协议，可以获得多点控制决策权。因此通过合理调控可以使在保证节点电压不越限的情况，减小配电网的网损，优化配电网的运行。假设配电网的网损为Ploss.Ploss与各节点的有功功率、无功功率、电压有关。因此负荷空间上削减的差异性将导致网损的不同。假设节点系统中共有n个节点，其中节点1-m可进行空调的调控操作，总共需要削减负荷为Pcut，X1,X2,…Xm分别为相应节点的空调削减量。系统的潮流方程为：式中，P′i为节点i原注入有功功率，Pi,Qi分别计及削减后的为节点的有功功率和无功功率；Ui,Uj为节点i和节点j的电压，Gij,Bij,δij分别为i与节点j之间的电导、电纳及相角差。计算1-m节点的可调度潜力，分别为C1,C2,…Cm，这也是节点空调负荷削减的上限，考虑电压越限约束，以网损最小为目标，进行最优潮流计算，求出最优网损值。所得解X1,X2,…Xm为各节点在下层调度中设定的负荷削减目标。优化目标定义为：rij,xij分别为第i,j节点之间的电阻和电抗。在计算中主要考虑电压约束与负荷削减约束，Vi，是i节点电压的下限和上限。进一步地，所述步骤S4中具体为：可关断时间H是反映可调度潜力的综合指标，而聚类分析的目的就是将可调度潜力接近的空调聚类为一组，从而在调度方便的同时，充分发挥空调的可调度潜力，因此选取H作为判断各对象之间的相似性的聚类指标。对可调控节点下的空调分别进行聚类分析，假设一个节点下有n台空调，SH为n台空调可关断时间的样本，H按照从小到大排序，H越大，表示可关断时间越长。SH＝{H1,H2,…Hn|H1≤H2≤…≤Hn}(13)常用的聚类算法中选择了可操作性高，最为经典的K-means算法。K-means算法的原理就是选取空间中的K个点为中心进行聚类(K为聚类组数)，将最靠近中心点的对象依次归类。因此选择合适的初始中心对聚类效果至关重要。为了合理地选择初始聚类中心，使得各聚类组的容量基本接近，初始中心按照以下方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，各负荷聚合商根据预测的温度及用户可调度潜力计算各节点下总可调度潜力，进而进行申报；步骤S2，电力公司根据功率缺额情况制定负荷削减方案，步骤S3，负荷聚合商确定优化时间窗和优化周期，每到新的时间窗，更新外界温度和空调的运行状态；步骤S4，对各节点下的负荷根据当前的可调潜力进行聚类分析，得到K个聚类组；步骤S5，运用智能算法以调度偏差最小为目标求解各节点下的调度优化模型；步骤S6，进入新的优化时间窗，重复S3‑5，直到调度周期结束。

【技术特征摘要】
1.一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，各负荷聚合商根据预测的温度及用户可调度潜力计算各节点下总可调度潜力，进而进行申报；步骤S2，电力公司根据功率缺额情况制定负荷削减方案，步骤S3，负荷聚合商确定优化时间窗和优化周期，每到新的时间窗，更新外界温度和空调的运行状态；步骤S4，对各节点下的负荷根据当前的可调潜力进行聚类分析，得到K个聚类组；步骤S5，运用智能算法以调度偏差最小为目标求解各节点下的调度优化模型；步骤S6，进入新的优化时间窗，重复S3-5，直到调度周期结束。2.如权利要求1所述的一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：各负荷聚合商根据预测的温度及用户可调度潜力计算各节点下总可调度潜力，进而进行申报，以空调作为可控负荷，空调负荷的等效热参数模型，式中：s表示开关状态，1表示关闭，0表示开启；表示t时刻的室内温度；相应地，为t+1时刻的室内、室外温度；P为空调负荷的热功率，；η表示空调能效比，表示空调器的制冷性能系数：即额定制冷量与额定功耗P的比值；ε表示散热系数：ε＝e-ΔhRC；(Δh为仿真步长)，C为房屋的等效热容；R为房屋的等效热阻；周期性暂停控制方式基于舒适度准则，将室温Tout变化设定在一个区间中，温度变化至区间上/下限时，空调会开/关；当温度到达Tmax时，空调开启，直到温度下降至Tmin，空调关停，接着由于传热和散热，温度再次升高，直到需要空调重新开启，不断循环；假设Tout、P、R为恒定值，一个启停控制周期h内关停时间为hoff，开启时间为hon；可得：进一步得：由于线性仿真模型与等效热参数模型相差不大，为简化计算，采用简化的线性仿真模型，空调关闭、开启时室内温度变化为：空调的一个控制周期包括关停时间hoff和开启时间hon，关停时间长短则可以反映空调可调度潜力大小，每台空调的可关断时间H和相应等效热阻R、等效热容C及空调的初始状态有很大的关联，用A表示空调的初始状态：A(t)＝0表示空调位于温度上限Tmax，A(t)＝1表示空调位于温度下限Tmin；假设一个调度周期为T,空调的可关断时间为：H＝A(0)·hoff+q1·hoff+q3(6)其中：A(0)·hoff为空调由初始状态上升至温度区间上限时的关断时间，在余下的时间里，空调进行反复多次的轮控,但是调度时间T-A(0)·hoff往往不能被控制周期h整除，所以q1为轮控的次数，q2为余下不满一个控制周期的时间；当q2大于hon时，可关断时间仍需加上q3；可以看出，可关断时间H既考虑了由于等效参数差异导致的hoff的差异，又考虑了因为初始状态不同，导致的A(0)差异，可以较为真实地反映每台空调的可调度潜力；空调的实时运行状态也随着空调的关停和开启发生变化：用C表示n台空调总的可调度潜力：3.如权利要求1所述的一种大功率缺额下的可控负荷双层调度方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：在空调优化调度中，假设配电网的网损为Ploss.Ploss与各节点的有功功率、无功功率、电压有关，因此负荷空间上削减的差异性将导致网损的不同，假设节点系统中共有n个节点，其中节点1-m可进行空调的调控操作，总共需要削减负荷为Pcut，X1,X2,…Xm分别为相应节点的空调削减量，系统的潮流方程为：式中，Pi'为节点i原注入有功功率，Pi,Qi分别计及削减后的为节点的有功功率和无功功率；Ui,Uj为节点i和节点j的电压，Gij,Bij,δij分别为i与节点j之间的电导、电纳及相角差；计算1-m节点的可调度潜力，分别为C1,C2,…Cm，这也是节点空调负荷削减的上限，考虑电压越限约束，以网损最小为目标，进行最优潮...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐青山，杨阳，戴蔚莺，夏勇，杨斌，曹晓冬，
申请(专利权)人：东南大学，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32