一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法及系统，该方法包括：基于温控负荷的物理模型构建电力系统的温控负荷聚合模型，展开分析和运算按照设定的控制策略进而建立多区域互联的负荷频率控制系统模型，确定电力系统的负荷频率控制策略。采用本发明专利技术的控制方案，将需求侧温控负荷应用于调频中，能够充分发挥温控负荷资源的快速响应优势，且本发明专利技术基于多区域互联系统进行分析，运算分析时考虑了系统自身的干扰，还充分考虑了状态量对系统的影响，能够显著提高电力系统负荷频率控制的灵活性和精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法及系统
本专利技术涉及电力系统优化控制
，尤其涉及一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法及系统。
技术介绍
近年来，随着全球能源短缺和环境污染等问题的日益突出，为了满足社会可持续发展需求、缓解传统电力系统的供电压力，光伏、风力和地热能等清洁、可再生能源越来越多的被开发使用；然而它们的功率输出具有间歇性、随机性和不确定性等特点，这将造成微电网系统实时供需平衡受限，严重影响系统供电的可靠性[1]。仅仅依靠微电网发电侧难以有效地解决可再生能源自身特性带来的实时供需平衡问题，为了解决这个问题。目前大多数研究者主要探讨利用电池储能系统抑制可再生能源功率波动，但储能资源一般造价比较昂贵，会导致微网的建设成本较高，与供电系统的优化发展目标相悖。当前领域中有研究人员为了控制系统负荷控制的成本，基于用户侧角度实现负荷的削减，使系统供需平衡，但是用户侧的家用温控负荷不可避免地具有总容量大、分布范围广和控制难度大的特点，采用普通的数值模拟或计算方法无法有效地实现用户侧负荷的描述或控制。基于此，现有技术中存在以下技术：第一，通过异构温控负荷聚合模型，并使用模型预测控制方法提供辅助服务，获得沿预测时域的最优控制行为，但这种方法在恒温控制负载状态调节时存在局限性，不具有普遍性，实用性不佳。第二，在供电系统的一次调频中，以传统的虚拟下垂控制为基础加入虚拟惯性控制实现系统的一次调频，对于纳入温控负荷的电力系统二次调频，以用户舒适度为目标采用市场化控制分配二次调频容量；但这种方法在供电系统受到外部或自身干扰时，恢复电力系统负荷稳定状态的性能不佳，调频效果不能满足系统的控制要求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法，在一个实施例中，所述方法包括：聚合模型构建步骤、基于需求侧的温控负荷物理模型，构建温控负荷所属区域的温控负荷聚合模型；控制策略确定步骤、以所述温控负荷聚合模型为基础，按照设定的温控负荷控制策略建立多区域互联电力系统的负荷频率控制系统模型，确定对应电力系统的负荷频率控制策略。在一个实施例中，所述方法还包括：反馈控制优化步骤、引入状态反馈控制，针对电力系统制定匹配的反馈控制器，并综合其以及建立的负荷频率控制系统模型按照设定的优化问题，确定对应电力系统的负荷频率优化控制策略。在一个实施例中，所述方法还进一步包括：仿真验证步骤、基于构建的仿真模拟模型，对比分析温控负荷参与负荷频率控制的动态响应性能，对电力系统的负荷频率控制策略进行验证。优选地，一个实施例中，在控制策略确定步骤中，包括：考虑区域对应的频率参数和联络线参量，基于多区域互联电力系统构建区域误差信号控制下的状态空间模型，作为负荷频率控制系统模型。具体地，一个实施例中，在控制策略确定步骤中，采用变参与度的分散控制策略，令温控负荷根据频率的变化独立做出针对系统触发温度的决策。一个实施例中，在所述反馈控制优化步骤中，考虑系统不确定性来自于控制系统本身和外部负荷变化产生的扰动信号，分析H∞状态反馈控制和温控负荷同时应用在多区域互联负荷频率控制系统模型中的情况，制定电力系统的反馈控制器。具体地，一个实施例中，在制定电力系统的反馈控制器的过程中，设置所述反馈控制系统模型中的输入信号加权系数矩阵满足列满秩。进一步地，在一个实施例中，应用线性矩阵不等式基于设定的控制器最优设计问题进行求解，使电力系统闭环传递函数内部稳定且传递函数矩阵满足小增益理论。一个实施例中，在所述聚合模型构建步骤中，具体包括：定义微电网功率设定单位变化引起所述温控负荷触发温度的变化量表征用户的参与度，针对需求侧的温控负荷构建对应的等效热力学参数模型，作为温控负荷物理模型。可选地，在一个实施例中，所述仿真验证步骤中，包括：基于负荷频率控制系统模型建立仿真模拟模型，通过设计外部H∞状态反馈控制器，加入不同的外部负荷干扰，分析采用待验证负荷频率控制策略的电力系统在负荷扰动下的鲁棒稳定性和抑制能力。基于上述任意一个或多个实施例中所述的方法，本专利技术还提供一种存储介质，该存储介质上存储有可实现如上述任意一个或多个实施例中所述方法的程序代码。基于上述任意一个或多个实施例中所述方法的其他方面，本专利技术还提供一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制系统，该系统执行如上述任意一个或多个实施例中所述的方法。与最接近的现有技术相比，本专利技术还具有如下有益效果：本专利技术提供的一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法及系统，所述方法通过基于温控负荷的基本物理模型构建电力系统的温控聚合模型，进而对温控聚合模型进行分析，按照设定的分散控制策略建立多区域互联的负荷频率控制系统模型，并确定电力系统的负荷频率控制策略。采用本专利技术的控制方案，基于精确的温控负荷聚合模型确定多区域互联电力系统的负荷频率控制模型和策略，充分发挥温控负荷资源的快速响应优势，同时，本专利技术的控制方法基于多区域互联系统进行分析，不仅考虑了系统自身的干扰，还充分考虑了状态量对系统的影响，基于此构建对应电力系统的LFC模型，提高了电力系统负荷频率控制的灵活性和精确性，提高了系统的控制效果。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例一提供的改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例中负荷频率控制方法的温控负荷的等效热力学参数模型示意图；图3是本专利技术实施例中负荷频率控制方法的温控负荷制冷状态下室内温度随时间变化的特性示例图；图4是本专利技术实施例中负荷频率控制方法的互联电力系统负荷频率控制系统模型示意图；图5是本专利技术实施例二提供的改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法的流程示意图；图6是本专利技术实施例中负荷频率控制方法的状态反馈控制标准问题框图；图7是本专利技术实施例中负荷频率控制方法某区域i的负荷频率控制系统的H∞状态反馈控制拓扑图；图8是本专利技术实施例三提供的改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法的流程示意图；图9、10和11分别是本专利技术实施例中负荷频率控制方法的某验证区域1的ACE、频率偏差、联络线功率偏差响应曲线图；图12是本专利技术实施例中负荷频率控制方法的温控负荷参与调频的功率曲线示例图；图13是本专利技术实施例中负荷频率控制方法中验证时加入的正弦扰动信号示例图；图14、15和16分别是本专利技术实施例中负荷频率控制方法的区域1在正弦扰动信号下的ACE、频率偏差、联络线功率偏差响应曲线；图17是本专利技术实施例中负荷频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n聚合模型构建步骤、基于需求侧的温控负荷物理模型，构建温控负荷所属区域的温控负荷聚合模型；/n控制策略确定步骤、以所述温控负荷聚合模型为基础，按照设定的温控负荷控制策略建立多区域互联电力系统的负荷频率控制系统模型，确定对应电力系统的负荷频率控制策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种改进型温控负荷参与的负荷频率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
聚合模型构建步骤、基于需求侧的温控负荷物理模型，构建温控负荷所属区域的温控负荷聚合模型；
控制策略确定步骤、以所述温控负荷聚合模型为基础，按照设定的温控负荷控制策略建立多区域互联电力系统的负荷频率控制系统模型，确定对应电力系统的负荷频率控制策略。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
反馈控制优化步骤、引入状态反馈控制，针对电力系统制定匹配的反馈控制器，并综合其以及建立的负荷频率控制系统模型按照设定的优化问题，确定对应电力系统的负荷频率优化控制策略。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
仿真验证步骤、基于构建的仿真模拟模型，对比分析温控负荷参与负荷频率控制的动态响应性能，对电力系统的负荷频率控制策略进行验证。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制策略确定步骤中，包括：
考虑区域对应的频率参数和联络线参量，基于多区域互联电力系统构建区域误差信号控制下的状态空间模型，作为负荷频率控制系统模型。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制策略确定步骤中，采用变参与度的分散控制策略，令温控负荷根据频率的变化独立做出针对系统触发温度的决策。


6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述反馈控制优化步骤中，包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董密，黄未名，李力，高涵，杨建，宋冬然，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43