一种平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法，该方法包括以下步骤：1)面向空调集群，基于低通滤波器原理，计算空调聚合功率控制目标；2)针对空调个体，基于市场控制，将所述空调聚合功率控制目标协调分配至各个空调负荷。与现有技术相比，本发明专利技术能够满足用户差异化的舒适度要求，同时充分保护用户隐私和用电安全，从而提升实施本方法时的用户体验；对于控制中心，本方法极大地简化了下行控制，且仅需测量联络线功率，能够有效降低实施成本。

Air conditioning load coordination control method for stabilizing micro grid tie line power fluctuation

The invention relates to a method of coordinated control of air conditioning load to stabilize microgrid tie line power fluctuation, the method comprises the following steps: 1) for air conditioning cluster, principle based on the low-pass filter, calculation of air conditioning polymerization power control target; 2) for air conditioning control system is based on the individual market, the air conditioning power control target coordination polymerization assigned to each air conditioning load. Compared with the prior art, the invention can meet the comfort requirements of different users, and fully protect user privacy and safe use of electricity, so as to enhance the implementation of this method when the user experience; for the control center, this method greatly simplifies the downlink control, and only need to measure the tie line power, can effectively reduce the cost of implementation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微网联络线功率波动平抑方法，尤其是涉及一种平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法。
技术介绍
风电、光伏等间歇性电源并网后对电网的稳定性及电能质量会产生不利的影响。随着可再生能源渗透率的不断增长，如何平抑可再生能源的功率波动成为了智能电网的重要研究课题。目前主要利用储能设备平滑并网功率。但储能设备造价昂贵，在经济性上仍不具有优势。近年来，研究者注意到空调、热泵、热水器等温控负荷(thermostaticallycontrolledloads，TCL)具有热储能特性，通过一定的控制手段，可使其转化为一类数量大、成本低、响应速度快的虚拟储能，成为极具潜力的需求响应资源。目前，在利用TCL设备平抑可再生能源波动方面，现有技术已提出若干有效的控制策略。文献“采用居民温控负荷控制的微网联络线功率波动平滑方法”(王成山，刘梦璇，陆宁.中国电机工程学报，2012，32(25)：36-43)较早开展了相关研究，利用状态队列模型控制热泵负荷的开关状态实现了平滑目标的跟踪；文献“一种平抑微网联络线功率波动的电池及虚拟储能协调控制策略”(王冉，王丹，贾宏杰，等.中国电机工程学报，2015，35(20)：5124-5134)提出了一种标识优先列表工具，并通过热泵与电池储能的优化协调，在平滑波动的同时保证了用户的舒适性；文献“一种基于模型预测的城市园区分层分布式温控负荷需求响应控制策略”(卫文婷，王丹，贾宏杰，等.中国电机工程学报，2016(8)：2049-2056)引入模型预测控制，通过求解最优设定值调节量来跟踪目标功率，并提出了分层分布式控制策略以减小数据通信量；文献“ModelingandControlofAggregateAirConditioningLoadsforRobustRenewablePowerManagement”(SaeidBashashandHosamK.Fathy.IEEETransactionsonControlSystemsTechnology，2013，21(4)：1318-1327)建立了双耦合线性偏微分方程组的集群空调负荷的状态空间模型，提出了基于变结构滑动模块跟踪控制的出力平滑策略。但是，已有方法存在如下问题：1)需要预测或测量不可控负荷功率。但由于负荷多而分散，且居民用户一般未实现负荷的分类计量，使得实施成本较高。2)对TCL设备采用直接负荷控制，包括开关控制和温度控制。固然这可以获得较快的响应速度，但当受控对象众多时对通信要求很高。如果采用开关控制，则用户需要对外暴露设备开关的控制权，这存在较为严重的信息安全问题。3)某些控制策略需要TCL设备以及建筑物的热参数模型信息，但实用中获取大量TCL设备的模型不但难度大，而且难以保证用户的私密性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种满足用户差异化的舒适度要求、简化控制、降低实施成本的平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法，该方法包括以下步骤：1)面向空调集群，基于低通滤波器原理，计算空调聚合功率控制目标；2)针对空调个体，基于市场控制，将所述空调聚合功率控制目标协调分配至各个空调负荷。所述空调聚合功率控制目标通过以下步骤计算：101)建立空调模型，采用多元纯二次回归方法获得空调集群基准负荷估计值；102)基于室温状态对所述空调集群基准负荷估计值进行修正，获得空调集群基准负荷修正值；103)根据联络线功率平滑策略，获得空调聚合功率控制目标，即，在第k个控制周期，空调聚合功率控制目标为：其中，为空调聚合功率控制目标，PACbase[k]为空调集群基准负荷修正值，PACbase0[k]为空调集群基准负荷估计值，Padj[k]为基准负荷修正量，ΔPAC[k]为控制目标调整量。所述空调模型为二阶ETP模型。所述步骤102)具体为：a)计算空调集群总体室温状态S：其中，n为参与控制的空调总数，SOA为单个空调的室温状态，SOA∈[-1,1]；b)以空调集群总体室温状态S作为反馈量，对空调集群基准负荷估计值进行修正，基准负荷修正量的表达式为：Padj[k]＝ΔPadj[k]％×PACbase0[k]+Padj[k-1]e-γ其中，ΔPadj[k]为由S确定的比例系数，γ为衰减系数，γ＞0。所述控制目标调整量ΔPAC[k]的表达式为：ΔPAC[k]＝PgLPF[k]-Pg0[k]其中，PgLPF[k]为联络线功率平滑目标，Pg0[k]为空调非控状态下的联络线自由功率。所述步骤2)具体为：201)在微网中建立一个虚拟市场，该虚拟市场聚合各空调的投标信息，形成需求曲线，并获取需求曲线与空调聚合功率控制目标的交点，以该交点对应的价格作为出清结果p*；所述投标信息为：Bi[k]＝([pbid,qbid],s)i[k]其中，Bi[k]空调i在k控制周期的投标信息，pbid为投标价格，pbid＝SOAi，SOA为空调的室温状态，qbid为投标容量，为空调运行时的功率，s为投标附加信息，表示空调投标时的工作状态，1表示空调开启，0表示关闭；202)各空调控制器接收所述出清结果p*，并响应于该出清结果p*对室温设定值进行调节。所述空调的室温状态表达式为：其中，Tset为室温设定值，Tmax、Tmin为允许的室温上下限，Tair为当前室温。所述当前室温Tair根据以下公式获得：Tair＝Tair0+δ其中，Tair0为室温测量值，测量精度为0.1℃，δ为小于0.1的随机数。所述各空调控制器对出清结果p*的响应具体为：其中，Tset为室温设定值，Tmax、Tmin为允许的室温上下限，ε等于各空调受控时的温度死区。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)首先获得空调聚合功率的控制目标，然后在微网中建立一个虚拟市场，利用市场控制方法将控制目标分配至各空调负荷，能够满足用户差异化的舒适度要求，同时充分保护用户隐私和用电安全，从而提升实施本方法时的用户体验；对于控制中心，本方法极大地简化了下行控制，且仅需测量联络线功率，能够有效降低实施成本。(2)本专利技术采用基于室温状态反馈的方法对空调基准负荷进行修正，，降低了对空调基准负荷估计的要求，提高了控制方法的鲁棒性。(3)由于采用多代理投标的分布式控制机制，本方法支持空调负荷的“即插即用”，能适应于各种规模的空调负荷集群。(4)本专利技术空调聚合功率控制目标的计算既满足基准负荷要求，又不影响用户舒适度要求。(5)本专利技术设计的空调投标信息是依赖于实际空调及建筑物的热参数模型以及用户的舒适度设置的，但具体的投标机制屏蔽了这些信息，使得无需显式获得空调模型，并使得私密信息始终驻留在用户端，用户信息安全。(6)本专利技术将聚合各空调的投标信息形成的需求曲线与空调聚合功率控制目标的交点作为出清结果，与状态队列法中分别在开启群和关闭群中选择空调相比，本专利技术基于市场出清的方法更为简单、直观。(7)本方法在计算空调聚合功率控制目标时仅需测量联络线功率Pg，这有利于显著降低实施成本。(8)本专利技术出清价格是实现目标功率向各空调分配的唯一控制信号，控制中心无需指定每个空调的开关或设定值，本方法极大简化了下行控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)面向空调集群，基于低通滤波器原理，计算空调聚合功率控制目标；2)针对空调个体，基于市场控制，将所述空调聚合功率控制目标协调分配至各个空调负荷。

【技术特征摘要】
1.一种平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)面向空调集群，基于低通滤波器原理，计算空调聚合功率控制目标；2)针对空调个体，基于市场控制，将所述空调聚合功率控制目标协调分配至各个空调负荷。2.根据权利要求1所述的平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法，其特征在于，所述空调聚合功率控制目标通过以下步骤计算：101)建立空调模型，采用多元纯二次回归方法获得空调集群基准负荷估计值；102)基于室温状态对所述空调集群基准负荷估计值进行修正，获得空调集群基准负荷修正值；103)根据联络线功率平滑策略，获得空调聚合功率控制目标，即，在第k个控制周期，空调聚合功率控制目标为：PAC*[k]=PACbase[k]+ΔPAC[k]=PACbase0[k]+Padj[k]+ΔPAC[k]]]>其中，为空调聚合功率控制目标，PACbase[k]为空调集群基准负荷修正值，PACbase0[k]为空调集群基准负荷估计值，Padj[k]为基准负荷修正量，ΔPAC[k]为控制目标调整量。3.根据权利要求2所述的平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法，其特征在于，所述空调模型为二阶ETP模型。4.根据权利要求2所述的平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法，其特征在于，所述步骤102)具体为：a)计算空调集群总体室温状态S：S=1nΣi=1nSOAi]]>其中，n为参与控制的空调总数，SOA为单个空调的室温状态，SOA∈[-1,1]；b)以空调集群总体室温状态S作为反馈量，对空调集群基准负荷估计值进行修正，基准负荷修正量的表达式为：Padj[k]＝ΔPadj[k]％×PACbase0[k]+Padj[k-1]e-γ其中，ΔPadj[k]为由S确定的比例系数，γ为衰减系数，γ＞0。5.根据权利要求2所述的平抑微网联络线功率波动的空调负荷协调控制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚垚，张沛超，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31