一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法，所述方法包括：结合所述需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，建立智能电网频率模型；基于智能电网频率模型，获取智能电网频率偏差；建立智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型；基于智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和频率方差；基于指定类别调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和该类别智能设备的响应概率，以及指定类别智能设备总数量，获取该类智能设备参与的平均数量，该类别智能设备按所述平均数量参与电网调频。

【技术实现步骤摘要】
一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法
本专利技术涉及智能电网调频领域，更具体地，涉及一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法。
技术介绍
电力行业承担着国家的主要能源需求，是关系到国家稳定和经济发展的基础。电力系统具有很强的特殊性，电网的广泛互联使得各区域电网相互影响，一旦外区域的电网崩溃就可以引发连锁反应，因此，保障电力系统的稳定运行尤为重要。频率稳定是电网安全稳定运行的核心内容，也是电网安全稳定技术的重要研究领域，传统的电力系统调频主要是由调频电厂承担。近年来，随着智能电网的不断发展，电力用户侧资源逐渐进入人们的视野，不断有专家学者认识到，相比于调用发电厂的资源进行调频，用户侧具有更大的利用潜力，可以将用户侧资源加以利用，并用于电网调频。通过计算机控制和自动化，智能电网分别提供各种技术、经济和环境优势来提高可靠性、降低运营成本并减少温室气体排放。特别是,智能电网需求反应提供了一种新的有效的机制来管理和规范个人用户在应对供应条件下的电力消耗，例如：根据电力价格或在关键时刻当电力系统出现意外故障时降低消耗来调整和调度需求的功率消耗。现在已经有一些需求响应的研究，在实时电价预知或实时宣布这两种情况下,减少电力系统的运营成本的需求侧用户能源消耗的最优调度。通过控制基于价格需求响应的电力价格，发电设施的投资最大化也已经在研究。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法，以解决计划外停机时需求侧智能设备参与电力系统频率调整的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法，所述方法包括：结合需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，建立智能电网频率模型；基于智能电网频率模型，获取智能电网频率偏差；建立智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型；基于智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和频率方差；基于指定类别调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和该类别智能设备的响应概率，以及指定类别智能设备总数量，获取该类智能设备参与的平均数量，该类别智能设备按所述平均数量参与电网调频。优选地，所述建立需求侧电能消耗模型为：式(1)中，Pd(t)为总需求电能消耗，f(t)表示系统频率，f0为t＝0时的频率标称值，P0为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，Kf为反映系统灵敏性的频率阻尼系数。优选地，所述建立电网频率摆动模型为：式(2)中，Pd(t)为总需求电能消耗，f(t)表示系统频率，f0为t＝0时的频率标称值，Pg(t)为总发电功率，H为聚合发电机旋转部件中的储能，以焦耳为单位。优选地，所述结合所述需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，获取智能电网频率模型为：f(t)的表达式为公式(4)中f0为t＝0时的频率标称值，P0为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，Kf为反映系统灵敏性的频率阻尼系数，A0＝Pg(t)-P0，e-αt是e为底t为未知数的指数函数，而α＝(kfP0)/(2H)，t为时间参量。优选地，所述获取智能电网频率偏差为：其中f0为t＝0时的频率标称值，P0为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，Kf为反映系统灵敏性的频率阻尼系数，A为系统功率不平衡量；e-αs是e为底s为未知数的指数函数，而α＝(kfP0)/(2H)，s为时间参量。优选地，所述获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型为：t为时间参量且为未知数，M是指电网中所有的智能设备，Ni(t)是指在t时间内的第i种智能设备的响应数量，是指第i种智能设备的响应时间，A0为t＝0时刻的系统不平衡功率，Ai为第i种智能设备的功耗，该式中的函数令A＝A0、s＝t再代入频率偏差函数表示智能设备未参与电网调频时电网频率的偏差值；此函数中的h(α，λi，s)则是为了简便，令式中是指数函数，α＝(kfP0)/(2H)，s为时间参量且为未知参数，在电网频率方差的表达式中函数定义(x)+＝max(0,x)，此时x＝s-Ti，表示智能设备i参与电网调频时电网频率的偏差值，t为时间参量，此时得出的电网频率模型是智能设备参与电网调频后的模型。优选地，所述智能设备参与智能电网的调频后的电网频率的模型f′(t)在A0＜A0,min，和Aα＞Aα,min，当系统频率低于频率下限时所有的智能设备通过关断负荷来响应，因此可简化为函数定义(x)+＝max(0,x)，此时x＝t-t0-Ti，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值为则电网频率均值的表达式为：该式中的函数令A＝A0、s＝t再代入频率偏差函数表示智能设备未参与电网调频时电网频率的偏差值；表示智能设备i参与电网调频时电网频率的偏差值。f0为t＝0时的频率标称值，M是指电网中所有的智能设备，t为时间参量且为未知数，t0为初始时刻；优选地，所述智能设备参与智能电网的调频后的电网频率的模型f′(t)在A0＜A0,min，和Aα＞Aα,min，此时x＝t-t0-Ti获取智能设备参与参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值为则电网频率方差的表达式为：电网频率方差的表达式中v(α,λi,s)＝h(2α,λi,s)-[h(α,λi,s)]2，而此函数中的h(α,λi,s)则是为了简便，令式中是指数函数，α＝(kfP0)/(2H)，s为时间参量且为未知参数，在电网频率方差的表达式中s＝t-t0，函数定义(x)+＝max(0,x)，此时x＝s-Ti，在电网频率方差的表达式中，λi为智能设备的响应率，t为时间参量，t0为初始时刻。优选地，所述获取该类智能设备参与的平均数量为：E[Nc(t)]＝McPc(t)，式中Mc为第c类智能设备的总数量，E[Nc(t)]为c类设备参与参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值，为第c类智能设备响应的概率，指数函数，t为时间参量，t0为初始时刻。优选地，当所述智能电网频率降低并且超过下限fmin＝49.5Hz时关断负荷，或当智能电网频率升高并且超越上限fmax＝50.5Hz时开启负荷；所有的智能设备的频率设置的上下限值均为上限fmax＝50.5Hz和下限fmin＝49.5Hz。优选地，所述不同类智能设备的响应都有时间间隔并且此间隔时间服从独立指数分布。基于本专利技术的一方面，本专利技术提供一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的系统，所述系统包括：第一建模模块，结合需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，建立智能电网频率模型；第一计算模块，基于智能电网频率模型，获取智能电网频率偏差；第二建模模块，建立智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型；第二计算模块，基于智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和频率方差；第三计算模块，基于指定类别调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和该类别智能设备的响应概率，以及指定类别智能设备总数量，获取该类智能设备参与的平均数量，该类别智能设备按所述平均数量参与电网调频。本专利技术的有益效果：电力系统故障或计划外停机时电力系统可以根据用户需求侧智能设备参与智本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法，所述方法包括：结合需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，建立智能电网频率模型；基于智能电网频率模型，获取智能电网频率偏差；建立智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型；基于智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和频率方差；基于指定类别调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和该类别智能设备的响应概率，以及指定类别智能设备总数量，获取该类智能设备参与的平均数量，该类别智能设备按所述平均数量参与电网调频。

【技术特征摘要】
1.一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法，所述方法包括：结合需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，建立智能电网频率模型；基于智能电网频率模型，获取智能电网频率偏差；建立智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型；基于智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和频率方差；基于指定类别调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和该类别智能设备的响应概率，以及指定类别智能设备总数量，获取该类智能设备参与的平均数量，该类别智能设备按所述平均数量参与电网调频。2.根据权利要求1所述的方法，所述建立需求侧电能消耗模型为：式(1)中，Pd(t)为总需求电能消耗，f(t)表示系统频率，f0为t＝0时的频率标称值，P0为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，Kf为反映系统灵敏性的频率阻尼系数。3.根据权利要求1所述的方法，所述建立电网频率摆动模型为：式(2)中，Pd(t)为总需求电能消耗，f(t)表示系统频率，f0为t＝0时的频率标称值，Pg(t)为总发电功率，H为聚合发电机旋转部件中的储能，以焦耳为单位。4.根据权利要求1所述的方法，所述结合所述需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，获取智能电网频率模型为：f(t)的表达式为公式(4)中f0为t＝0时的频率标称值，P0为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，Kf为反映系统灵敏性的频率阻尼系数，A0＝Pg(t)-P0，e-αt是e为底t为未知数的指数函数，而α＝(kfP0)/(2H)，t为时间参量。5.根据权利要求1所述的方法，所述获取智能电网频率偏差为：其中f0为t＝0时的频率标称值，P0为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，Kf为反映系统灵敏性的频率阻尼系数，A为系统功率不平衡量；e-αs是e为底s为未知数的指数函数，而α＝(kfP0)/(2H)，s为时间参量。6.根据权利要求1所述的方法，所述获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型为：t为时间参量且为未知数，M是指电网中所有的智能设备，Ni(t)是指在t时间内的第i种智能设备的响应数量，是指第i种智能设备的响应时间，A0为t＝0时刻的系统不平衡功率，Ai为第i种智能设备的功耗，该式中的函数令A＝A0、s＝t再代入频率偏差函数表示智能设备未参与电网调频时电网频率的偏差值；此函数中的h(α,λi,s)则是为了简便，令式中是指数函数，α＝(kfP0)/(2H)，s为时间参量且为未知参数，在电网频率方差的表达式中函数定义(x)+＝max(0,x)，此时x＝s-Ti，表示智能设备i参与...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟峰，赵兵，刘鹰，吕英杰，梁晓兵，李保丰，付义伦，岑炜，徐文静，许斌，孔令达，曹永峰，冯占成，任博，袁泉，张庚，卢艳，李丽丽，徐萌，李彬，孙毅，祁兵，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11