一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法，包括以下步骤：S10，通过仿真计算房间内的温度，计算该房间剩余的热存储容量，将其等效为空调的剩余容量(AC_SOC

【技术实现步骤摘要】
一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法
本专利技术属于电力电子领域，具体涉及一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法。
技术介绍
需求响应是用户侧根据实时的电价、电力政策，暂时改变日常固有的用电习惯，从而实现用电负荷在时间上的转移来响应电力供应，使电网系统能够稳定地运行工作。需求响应可以在需求侧控制柔性负荷，从而保障电网稳定，并抑制在短期内电价上升的。柔性负荷具有柔性特征，主要包含自弹性负荷(可削减负荷)、可调节负荷(负荷聚合商)、可转移负荷，也包括源性负荷(储能、电动汽车)。这些类型的负荷能过和电网连接并进行能源互动，在一定的时间内调节负荷和转移负荷。在日常生活中常见的柔性负荷有电动汽车换电站、冰蓄冷空调、电储能、空调负荷、楼宇照明负荷。在日常楼宇的负荷中，空调占据的能耗最大，在楼宇的总能耗中占据了50％～60％的比例。近些年全国各个城市的空调数量逐步增长，夏季的高温促使空调负荷达到高峰，空调的负荷严重威胁了供需平衡，对电网平稳运行带来极大的威胁。此外空调负荷属于温控负荷，空调房具备热存储能力，因此在一定时间内可以在满足用户舒适度需求的前提下，改变运行功率为电力系统提供调节功率，通过制定一系列的控制策略可以快速响应电力系统的需求响应实现在需求侧对电力系统的调节。对空调负荷进行合理的调节可以平衡电力系统供需，缓减用电紧张实现配电网电压的削峰填谷，由于空调的数量多，调节成本小，因此空调作为柔性负荷具有巨大调节潜力。电池储能系统是最常见的储能系统，其派遣系统较为成熟，且被电力系统的操作人员所熟悉。空调的热存储能力使其能够成为储能设备参与电力系统的调节。然而现阶段没有成熟的空调的派遣系统能够控制空调参与电力系统的调节。为了实现空调储能系统兼容电池的派遣系统，节约新派遣系统开发的费用和时间，本专利提出一种空调的电池等效模型，使空调储能系统与电池储能系统实现等效且兼容于电池的派遣系统。
技术实现思路
鉴于以上存在的技术问题，本专利技术用于提供一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法，通过将空调等效为虚拟电池，从而可以利用电池的派遣模型对空调进行管理，节约了开发空调派遣模型的时间和经费，此外由于无需直接提供用户的房间温度，能够充分的保证用户的隐私。为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法，包括以下步骤：S10，通过仿真计算房间内的温度，计算该房间剩余的热存储容量，将其等效为空调的剩余容量(AC_SOC1，AC_SOC2，...，AC_SOCn)。S20，根据空调的剩余容量，利用K-Means聚类算法对空调进行分类确定参与调节的优先级；S30，根据调节的优先级，确定每台被分配的调节功率；S40，更新房间温度，准备下一次调节。步骤S10中，通过仿真计算房间内的温度，计算该房间剩余的热存储容量，将其等效为空调的剩余容量(AC_SOC1，AC_SOC2，...，AC_SOCn)包括以下步骤：S11，一阶等效热参数模型可以描述房间温度和变频空调制冷功率的动态变化，房间温度的动态变化可以表现为：其中，Ca为房间内空气的等效热容量，Ti,To为房间内外的温度，R为热等效电阻，Q',Q为其他因素和空调的制冷量；S12，对上式进行微分变化获取实时的温度公式：S13，由于需要保证用户的舒适度，需要对房间的最高和最低温度进行设定，房间的最大热容量可以根据房间设定的最高和最低温度来获取：Hmax＝Ca·(Tmax-Tmin)Hmax为房间的最大热存储量，Tmax,Tmin为保证用户舒适度前提下设定的最高和最低房间温度。S14，根据当前房间温度，可以计算获得房间当前的剩余的热存储容量，并等效成虚拟电池的剩余容量：AC_SOC,AC_SOC'为当前时间节点和上个时间节点的等效的虚拟电池的剩余容量步骤S20中，根据空调的剩余容量，利用K-Means聚类算法对空调进行分类确定参与调节的优先级。优先级计算过程包括以下步骤：S21，K-Means聚类算法随机分为K个类别，每个类别的聚类中心为AC_SOCy，其类别表示为：C＝{ck,i＝1,2,...,K}S22，用两个空调等效的虚拟电池的剩余容量的欧几里德距离表示这两个空调的电压调节潜力的相似度。S(x,y)＝d2(AC_SOCx,AC_SOCy)＝||AC_SOCx-AC_SOCy||2,AC_SOCx≠AC_SOCyS(x,y)表示作为聚类中心空调x和空调y的调节潜力相似度，Tx,Ty分别表示空调x和空调y所在房间的温度，AC_SOCx,AC_SOCy分别表示为空调x和空调y的空调等效的虚拟电池的剩余容量。S23，聚类目标函数是为了实现各类总的距离平方和达到最小值。S24，通过不断的迭代促使各类总的距离平方和达到最小值，或达到指定的迭代次数。S25，通过聚类算法，将分为K个类别，根据AC_SOC和空调当前的工作状态确定各个类别的优先级。当空调处于制冷状态并接收到调节信号为电力系统提供有功功率，此时房间温度低的空调具有较高的调节优先级；接收到调节信号需要增加负荷，此时房间温度高的空调具有较高的调节优先级。当空调处于制暖状态并接收到调节信号为电力系统提供有功功率，此时房间温度高的空调具有较高的调节优先级；接收到调节信号需要增加负荷，此时房间温度低的空调具有较高的调节优先级；步骤S30中，空调的调节优先级来确定调节功率：PLevel_v为优先级v的空调所需要提供的有功功率，[τ1,τ2,···,τv,···τu]为优先级功率调节系数，[N1,N2,Nv,...,Nu]为每个优先级空调的数量，P所需要总的调节功率。作为进一步的改进方案，空调调节后的运行状态，更新房间温度包括以下步骤：S41，当空调处于稳定状态时，房间的温度稳定，此时空调的运行功率和制冷功率为基础运行功率和基础制冷功率，可以分别表示为：Pbase,Qbase基础运行功率和基础制冷功率,Tset为空调的设定温度，a,b,c为制冷功率的线性系数，m,n为运行功率的线性系数。S42，当接收到调节信号时，空调根据分配的调节功率改变压缩机的频率和制冷功率，压缩机频率的变化量和制冷功率变化量可以表现为：Δf为压缩机变化的频率,ΔQ为制冷功率变化量。S43，房间温度由于制冷量的变化而发生变化，房间温度的变化量可以表现为：S44，根据温度变化量来实现房间温度的更新。优选地，所述筛选可参与调节的空调，为配电网提供负的电力储能时，空调设定温度大于22℃；为配电网提供正的电力储能时，空调设定温度小于26℃。优选地，所述根据调节优先级，选择参与调节的空调，为选取无调节延时的空调参与配电网电压调节；不考虑调节延时的情况下，本次降低空调的设定温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS10，通过仿真计算房间内的温度，计算该房间剩余的热存储容量，将其等效为空调的剩余容量(AC_SOC

【技术特征摘要】
1.一种基于电池等效模型提供有功功率补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，通过仿真计算房间内的温度，计算该房间剩余的热存储容量，将其等效为空调的剩余容量(AC_SOC1,AC_SOC2,…,AC_SOCn)；
S20，根据空调的剩余容量，利用K-Means聚类算法对空调进行分类确定参与调节的优先级；
S30，根据调节的优先级，确定每台被分配的调节功率；
S40，更新房间温度，准备下一次调节；
步骤S10包括以下步骤：
S11，一阶等效热参数模型可以描述房间温度和变频空调制冷功率的动态变化，房间温度的动态变化可以表现为：



其中，Ca为房间内空气的等效热容量，Ti,To为房间内外的温度，R为热等效电阻，Q',Q为其他因素和空调的制冷量；
S12，对上式进行微分变化获取实时的温度公式：



S13，由于需要保证用户的舒适度，需要对房间的最高和最低温度进行设定，房间的最大热容量可以根据房间设定的最高和最低温度来获取：
Hmax＝Ca·(Tmax-Tmin)
Hmax为房间的最大热存储量，Tmax,Tmin为保证用户舒适度前提下设定的最高和最低房间温度。
S14，根据当前房间温度，可以计算获得房间当前的剩余的热存储容量，并等效成虚拟电池的剩余容量：



AC_SOC,AC_SOC'为当前时间节点和上个时间节点的等效的虚拟电池的剩余容量；
步骤S20中，优先级计算过程包括以下步骤：
S21，K-Means聚类算法随机分为K个类别，每个类别的聚类中心为AC_SOCy，其类别表示为：
C＝{ck,i＝1,2,...,K}
S22，用两个空调等效的虚拟电池的剩余容量的欧几里德距离表示这两个空调的电压调节潜力的相似度。
S(x,y)＝d2(AC_SOCx,AC_SOCy)＝||AC_SOCx-AC_SOCy||2,AC_SOCx≠AC_SOCy
S(x,y)表示作为聚类中心空调x和空调y的调节潜力相似度，Tx,Ty分别表示空调x和空调y所在房间的温度，AC_SOCx,AC_SOCy分别表示为空调x和空调y的空调等效的虚拟电池的剩余容量。
S23，聚类目标函数是为了实现各类总的距离平方和达到最小值。
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【专利技术属性】
技术研发人员：华咏竹，廖敏杰，陈清锋，祖敏，秦宏帅，秦会斌，吴建锋，
申请(专利权)人：杭州派尼澳电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33