一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法技术

本发明专利技术提供了一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型；提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法，整定需求侧调控轮次动作值；计算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率，整定切负荷动作轮次的动作频率值、动作时延和切负荷量；根据母线电压灵敏度确定切负荷地点，分配切负荷量。本发明专利技术通过调整空调负荷模型设定温度减少功率消耗，提高了需求侧资源在电网调控中的主动性；同时根据需求侧响应轮次后的频率、电压特性动态整定功率缺额，根据母线电压灵敏度动态分配各负荷节点的切负荷量，比传统离线整定切负荷量方法的自适应性及切负荷的准确性更高，提高了系统运行的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法。
技术介绍
当电网遭受扰动时，系统由于出现功率缺额会导致频率和电压下降，切负荷装置通过切除部分负荷是频率和电压尽快恢复到正常运行状态，这对电网安全稳定运行具有重要意义。通常切负荷方案需要先进行电网稳定计算，整定出各扰动情况下系统的需切量和动作轮次，形成对应的动作策略表。当发生扰动时，根据策略表依次切除多余的负荷。由于传统策略在切负荷时强制停止对切负荷线路的供电，没有考虑用电用户的参与性和能动性，严重影响了用户生活，已经不能满足电网需求。在智能电网的背景下，越来越多的可控能效负荷出现在电网中，利用需求侧的主动响应来进行切负荷会带来很大收益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，以提高切负荷的准确性和主动性。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，包括以下步骤：1、建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型。本专利技术提出的精准切本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型；/n步骤2、提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法，整定需求侧调控轮次动作值；/n步骤3、计算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率，整定切负荷动作轮次的动作频率值、动作时延和切负荷量；/n步骤4、根据母线电压灵敏度确定切负荷地点，分配切负荷量。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型；
步骤2、提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法，整定需求侧调控轮次动作值；
步骤3、计算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率，整定切负荷动作轮次的动作频率值、动作时延和切负荷量；
步骤4、根据母线电压灵敏度确定切负荷地点，分配切负荷量。


2.如权利要求1所述一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，其特征在于，步骤1中，建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型的具体方法为：
2.1、建立单台空调功率与室内温度的关系：






式中，表示t时刻的室内温度，℃；表示t+1时刻的室外温度，℃；C为等效热容，kWh/℃；R为等效热阻，℃/kW；η为空调能效比；ηP为空调的额定制冷量；s为空调启停状态变量，1表示空调启动，0表示空调停止，Δt为仿真时间间隔；
设定室内温度限值为[θmin,θmax]，控制周期为tc，空调打开时间为t1，关断时间为t0，假定控制周期内环境温度为恒温值，将室内温度上下限代入式(1)和(2)，同时令迭代计算可得：






tc＝t1+t0式(5)
其中温度限值和温度设定值的关系为：



式中，δ为空调的温度死区宽度，θset为空调的温度设定值；
由上式可得在一定的室外温度和温度控制区间内空调的关断时间、开启时间为：






2.2、建立空调负荷聚合体模型；
当假设室外温度不变时，稳态运行情况下任一时刻空调处于开机状态的概率为t1/(t0+t1)，即开机时间与控制周期之比；当空调数量足够大时，利用大数定律即事件发生的期望值来近似事件发生的概率，近似得到空调群的总功率为：



式中，Psum(t)为t时刻空调负荷的聚合功率；Pi为第i台空调的额定功率，可用空调的占空比Pon,i表示空调处于开机状态的概率：



将式(7)和(8)代入式(10)，经不等式变化可得：



根据式(9)和式(11)可近似获得N台空调负荷聚合功率的估值区间为：



考虑到空调负荷的异质性，并且假设异质空调负荷参数相互独立且同分布于给定的概率密度函数，则空调负荷近似聚合功率的上、下界为：






式中，分别表示空调负荷近似聚合功率的上、下界，ηeq、Req、θset_eq和δeq分别为空调能效比平均值、房间热阻平均值、设定温度平均值和温度死区的平均值；基于空调负荷参数的分布情况，通过蒙特卡洛法抽样得到空调聚合体的参数θset、1/ηR和δ的期望值，进而可估算出聚合功率的上下界；且经过多次仿真表明，近似聚合功率在上下界的中值附近时误差相对较小，实际应用中可以近似取中值，那么可得：



由于单体空调模型里不同参数间又有一定的关联，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。


3.如权利要求1所述一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，其特征在于，步骤2中，提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法，整定需求侧调控轮次动作值的具体方法为：
3.1、提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法；
考虑到空调的实际运行情况，室温在设定温度上下波动，稳态运行时可认为平均室温与设定温度近似相等，依据式(15)可得：



式中，θin_ave表示平均室温，从式(15)可看出当其他参数不变时，聚合功率只与平均室温有关；若将空调聚合体看成一个整体，其能效比即为ηeq，等效热阻即为Req/N，从单体空调的虚拟储能模型可得：



式中，Pave表示运行周期内空调负荷的平均温度，表示单个空调周期内的平均室温，依据式(2)，空调聚合的平均温度和聚合功率也满足下式：






式中，Req_sun表示空调聚合体的等效热阻，Ceq_sum表示空调负荷聚合整体的等效热容；θin_ave表示空调聚合体的平均室内温度；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*，依据式(8)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*式(23)
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空调负荷聚合体设定温度调节方法；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；
3.2、整定需求侧调控轮次动作值；
调节需求响应轮次的动作频率一般高于基本轮第一轮的动作频率0.05Hz～0.1Hz，动作延时取0.1s；根据上述整定规则，整定需求侧响应轮次动作值动作频率为49.3Hz，动作延时为0.1s；根据空调负荷聚合模型及基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法，对空调负荷聚合体进行调控，得到空调负荷的功耗变化量Pcut。


4.如权利要求1所述一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法，其特征在于，步骤3中，计算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率，整定切负...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜云松，康明才，陈永华，徐洲，李祝昆，张俊芳，任建锋，刘东洋，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司，南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32