面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法技术

技术编号:22500397 阅读:15 留言:0更新日期:2019-11-09 01:51
本发明专利技术公开了一种面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,包括:获取电网削峰指令、削峰时段室外气温以及空调在线数量;依据空调参数分布和用户用电类型对聚合空调分组;基于设定温度调节进行聚合空调负荷控制;预测削峰时段各组空调负荷削减潜力;建立削峰优化模型,安排各组空调削减功率,完成削峰指令。本发明专利技术推导出聚合空调负荷削减功率和削减时长的关系,在传统调控方法中结合空调启停控制和综合排序,提出了基于设定温度调节的聚合空调负荷控制方法,避免调温后的负荷波动;对聚合空调分组调控来提高削峰灵活性,以削峰偏差量最小为目标,建立聚合空调的分组调控模型,充分利用了聚合空调负荷的响应潜力,准确完成电网的削峰指令。

Load control method of aggregate air conditioning for power grid peak shaving

The invention discloses a regulating method of aggregate air conditioning load for power grid peak shaving, which includes: obtaining power grid peak shaving instruction, outdoor air temperature during peak shaving period and online quantity of air conditioning; grouping aggregate air conditioning according to air conditioning parameter distribution and user power consumption type; controlling aggregate air conditioning load based on set temperature adjustment; predicting the potential of air conditioning load reduction of each group during peak shaving period; establishing Peak shaving optimization model, arrange each group of air conditioning to reduce power and complete peak shaving command. The invention deduces the relationship between the load reduction power and the reduction time of the aggregate air conditioner. In the traditional control method, combined with the air conditioner start stop control and comprehensive sequencing, a load control method of the aggregate air conditioner based on the set temperature regulation is proposed to avoid the load fluctuation after the temperature regulation. The group control of the aggregate air conditioner is used to improve the flexibility of the peak reduction, and the aggregate air conditioner is established with the minimum peak reduction deviation as the goal The group control model of dispatching makes full use of the response potential of aggregate air conditioning load and completes the peak shaving instruction of power grid accurately.

【技术实现步骤摘要】
面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法
本专利技术属于智能电网领域,特别是一种面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法。
技术介绍
需求响应(demandresponse,DR)技术是智能电网的核心技术之一,也是电网与用户进行供需互动的主要实现方式,它是指用户针对市场价格信号或激励机制做出响应,并改变固有电力消费模式,从而实现某时段的电力负荷转移或削减。DR概念的提出,改变了过去单纯依靠电力供应侧的发展来满足不断增长的电力需求的固定思维,将需求侧资源作为供应侧电能的补充资源加以利用,能够有效抑制潮流随机波动,缓解供需紧张态势,减缓电网设备的投资压力,提高能源利用率。居民用户电力终端负荷中最具需求响应潜力的是空调负荷。空调负荷具备热存储能力,通过合理的直接负荷控制手段,不仅能快速响应电网侧的调度,降低高峰时段的电力需求,有效缓解电力供需矛盾,而且与发电装机容量的投资相比,需求响应的成本较低。目前国内在居民空调的负荷调控和参与电网削峰方面的研究已取得一些成果,研究较多的是调整空调设定温度来削减负荷,但如不对调节时刻、对象进行选择,会引起调控期后空调群用电功率的较大波动。改进的设定温度调整方法中,多是以调控前空调运行状态的均匀分布为前提,需要空调的规格和设定温度基本一致,不适用于参数规格各异、用电类型多样的居民空调。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,包括以下步骤:步骤1、获取电网削峰指令、削峰时段室外气温以及空调在线数量等;步骤2、依据空调参数分布和用户用电类型对聚合空调分组;步骤3、在聚合空调负荷近似模型基础上,提出基于设定温度调节的聚合空调负荷控制方法;步骤4、预测削峰时段各组空调负荷削减潜力;步骤5、建立削峰优化模型,合理安排各组空调削减功率,准确完成削峰指令。本专利技术与现有技术相比,其显著优点为:(1)本专利技术推导了聚合空调的稳态削减功率和削减时长的关系,为聚合空调调温后负荷平稳控制提供依据;(2)本专利技术提出了基于设定温度调节的聚合空调负荷控制方法,在传统调温方法上结合了空调启停控制和综合排序,可避免调温后的负荷波动问题;(3)本专利技术利用削峰优化模型,可充分利用了聚合空调负荷的响应潜力,准确完成电网的削峰指令。附图说明图1是本专利技术的聚合空调参与电网削峰的流程图。图2是本专利技术的基于设定温度调节的聚合空调负荷控制方法流程图。图3是本专利技术的调温后聚合空调功率曲线图。图4是本专利技术的调温后室温变化情况示意图。图5是本专利技术的聚合空调削峰完成情况示意图。图6是专利技术的各组空调响应量示意图。具体实施方式如图1所示,一种面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,包括以下步骤:步骤1、获取电网削峰指令、削峰时段室外气温以及空调在线数量;居民空调通过负荷聚合商的商业模式参加电网削峰,在电网负荷高峰时期,调度部门向聚合商下发削峰指令,包括削减持续时间和削减负荷量;另外,聚合商还需获取削峰时段的室外温度,并实时检测用户空调的开启数量,为响应潜力预测和负荷控制提供基础。步骤2、依据空调参数分布和用户用电类型对聚合空调分组;空调参数包括额定功率、等效热容、等效热阻和原始设定温度,用电类型包括节能型和舒适型。由于不同用户对用电舒适度的要求不同,将对舒适度要求高的用户设为舒适型用户,对舒适度要求低的用户设为节能型用户,不同类型用户的对应着不同的调温量上限,节能型用户的调温量上限要高于舒适型用户。步骤3、在聚合空调负荷近似模型基础上,基于设定温度调节进行聚合空调负荷控制;依据聚合空调负荷近似模型,推导出聚合空调稳态削减功率和削减时长的关系,并在传统调控方法中结合空调启停控制和综合排序,提出基于设定温度调节的聚合空调负荷控制方法,避免调温后的负荷波动;具体为:现有的聚合空调负荷近似模型是利用稳态运行下单体空调“占空比”来估计出空调的开启数量,进而估算出聚合空调的负荷功率。空调“占空比”即一个稳态运行周期内,空调开启时间与运行周期的比值。本专利技术采用此原理下使用较多的近似模型,如下式。式中,N为空调数量;ηeq为空调能效比平均值;Req为房间热阻平均值,℃/kW;θout为室外温度,℃;θset_eq为设定温度平均值,℃。基于空调负荷参数的分布情况,通过蒙特卡洛法抽样得到聚合空调参数的期望值,进而可估算出聚合功率。然而单体空调模型里不同参数间又有一定的关联,功率越大的空调,其房间面积一般会更大,那么房间的等效热容和等效热也会更大。为得到更精准的结果,可以将空调按照不同功率进行分组,不同组空调的参数也具有不同的概率分布。先聚合每个小组里面的空调,再聚合所有组的空调,聚合功率为:式中,M为分组数,Psum,m为第m组空调聚合功率。针对聚合空调的温度调节控制,为达到聚合功率的稳态削减,从聚合空调的近似负荷模型出发,计算一定的设定温度调整量和削减时间对应下的聚合空调稳态功率,从而得到稳态削减量。以稳态削减量为削减目标,则可保证削减过程中的聚合空调负荷稳定。由近似模型的公式可看出,聚合空调也符合单体空调的运行特性,那么依据空调单体等效热参数模型,聚合空调的平均温度和聚合功率也满足下式:式中,Req_sum表示聚合空调负荷整体的等效热阻;θin_ave表示聚合空调的平均室内温度;Ci表示第i台空调的等效热熔;Ceq_sum表示聚合空调负荷整体的等效热熔。若在功率削减平均室温从θ1变化到θ2,保证聚合功率为定值,始终保持Psum等于P*,那么可得出削减时间的表达式:由于聚合功率的设定温度与平均室温近似相等,那么θ1就等于功率削减前的设定温度,θ2就等于新的设定温度。那么当功率削减时间一定时,聚合功率的稳态运行功率表达式为:式中,Psum1表示调温前稳定运行的聚合功率;Psum2表示调温后稳定运行的聚合功率。那么稳态功率削减量为:Pcut=Psum1-P*依据上述削减时间和削减功率的关系,综合考虑到用户舒适度、集群负荷曲线平滑性和操作可行性,提出结合了启停控制的聚合空调设定温度调节方法。调温过程:先计算出温度调整量Δθset和削减时长Tcut下对应的稳态削减功率Pcut,再选取是否完成调温、开关状态和设定温度与实时室温差值三个指标对空调综合排序,处于未完成设定温度调整、开启状态且室温低于设定温度的空调排名靠前;反之,则排名靠后。关闭排名靠前的空调使削减功率等于Pcut,并调整这些空调的温度设定值θset。调温完成后,继续通过排序来启停空调,使空调群在新的设定温度下逐渐稳态运行。具体步骤:(1)输入指令中温度调整量Δθset和削减时长Tcut;(2)基于近似评估模型,估计初始聚合空调功率Psum1和调温后稳态运行功率Psum2。(3)给空调编号,初始化时间,确定对应的稳态削减功率Pcut;(4)启停空调,保证所有空调室内温度在舒适度范围内,叠加该时刻的空调功率得到实时聚合功率Pac,t;(5)依据三项指标对空调综合排序,判断Pac,t>Psum1-Pcut,若是,关闭排名靠前的j空调,直到聚合功率等于目标功率,对此j台空调的设定温度上调Δθset,并标记此j台空调;若否,则关闭排名靠后的k空调,直到聚合功率等于目标功率。(6)判断t=Tcut,若是,则调温完成;本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、获取电网削峰指令、削峰时段室外气温以及空调在线数量;步骤2、依据空调参数分布和用户用电类型对聚合空调分组;步骤3、在聚合空调负荷近似模型基础上,基于设定温度调节进行聚合空调负荷控制;步骤4、预测削峰时段各组空调负荷削减潜力;步骤5、建立削峰优化模型,安排各组空调削减功率,完成削峰指令。

【技术特征摘要】
1.一种面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、获取电网削峰指令、削峰时段室外气温以及空调在线数量;步骤2、依据空调参数分布和用户用电类型对聚合空调分组;步骤3、在聚合空调负荷近似模型基础上,基于设定温度调节进行聚合空调负荷控制;步骤4、预测削峰时段各组空调负荷削减潜力;步骤5、建立削峰优化模型,安排各组空调削减功率,完成削峰指令。2.根据权利要求1所述的面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,其特征在于,步骤1获取电网削峰指令,包括削峰时间和削峰量。3.根据权利要求1所述的面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,其特征在于,步骤2依据空调参数分布和用户用电类型对聚合空调分组,空调参数包括额定功率、等效热容、等效热阻和原始设定温度,用电类型包括节能型和舒适型。4.根据权利要求1所述的面向电网削峰的聚合空调负荷调控方法,其特征在于,步骤3具体为:聚合空调负荷近似模型利用稳态运行下单体空调占空比估计出空调的开启数量,估算出聚合空调的负荷功率:式中,N为空调数量,ηeq为空调能效比平均值,Req为房间热阻平均值,θout为室外温度,θset_eq为设定温度平均值;基于空调负荷参数的分布情况,通过蒙特卡洛法抽样得到聚合空调参数的期望值,进而估算出聚合功率;将空调按照不同功率进行分组,先聚合每个小组里面的空调,再聚合所有组的空调,聚合功率为:式中,M为分组数,Psum,m为第m组空调聚合功率;聚合空调的平均温度和聚合功率满足下式:式中,Req_sum表示聚合空调负荷整体的等效热阻,θin_ave表示聚合空调的平均室内温度,Ci表示第i台空调的等效热熔,Ceq_sum表示聚合空调负荷整体的等效热熔;若在功率削减平均室温从θ1变化到θ2,保证聚合功率为定值,始终保持Psum等于P*,可得出削减时间的表达式:由于聚合功率的设定温度与平均室温近似相等,则θ1等于功率削减前的设定温度,θ2等于新的设定温度;当功率削减时间一定时,聚合功率的稳态运行功率表达式为:式中,Psum1表示调温前稳定运行的聚合功率,Psum2表示调温后稳定运行的聚合功率;稳态功率削减量为:Pcut=Psum1-P*调温过程具体步骤如下:(1)输入指令中温度调整量Δθset和削减时长Tcut;(2)估计初始聚合空调功率Psum1和调温后稳态运行功率Psum2;(3)给空调编号,初始化时间,确定对...

【专利技术属性】
技术研发人员:彭富明张俊芳康明才张瑶方斌
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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