基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法，涉及电力系统需求响应领域，本发明专利技术考虑信息交互效率，用户舒适度等因素，建立了一种面向需求响应的TCL单元选择模型；为多种TCL类型建立了通用的归一化温度状态指标；对状态队列模型进行改进，构建TCL单元受控概率函数，提出了TCL单元选择随机算法；设计了基于集群状态统计信息和控制信号广播的TCL单元选择流程。本发明专利技术在实现电力系统调控目标的同时保障用户体验，同时对通讯网络的要求较低，也有利于降低用户信息泄露的风险，有利于提升用户满意度，扩大需求响应集群规模，降低实施成本。

【技术实现步骤摘要】
基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法
本专利技术涉及电力系统需求响应领域，尤其是一种基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法。
技术介绍
近年来我国可再生能源发电在电网中的占比持续快速增长，使电力系统在供需双侧均呈现出显著的随机性和波动性，单纯依赖可控发电机组的出力调节难以满足电力系统的可靠、经济、高效运行。另一方面，随着居民生活条件提升，空调、冰箱、电热水器等温控负荷在电网中大量存在，且短时间或小范围的调节该类负荷的运行状态不会影响用户体验。与投建电厂，增设储能设施等措施相比，组织温控负荷通过需求响应参与电网调控具有更高的经济效益和社会效益。温控负荷个体容量小，数量庞大，地理位置分散，传统的需求响应控制方法给相关服务体系带来巨大的计算和通讯压力，存在经济性和可行性差的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法，本专利技术在实现调控电力系统的同时保障用户体验，同时降低对通讯网络的要求，有利于降低用户信息泄露的风险。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法，包括如下步骤：A1、温控负荷管理终端从部分温控负荷本地终端采集包括温控介质的归一化温度状态{Tn,1、Tn,2、Tn,3、…、Tn,i、…}、温控组件的开关状态{s1、s2、s3、…、si、…}和温控组件的额定输入功率{P1、P2、P3、…、Pi、…}的状态信息，从而获取集群状态统计信息TCL集群中处于开启和关闭状态的温控设备数量估计值其中，温度状态归一化指标Tn,i的概率密度函数的参数值Aon、Bon、Aoff、Boff；A2、温控负荷管理终端根据集群状态统计信息和电网调控需求负荷上调或下调功率Pd进行响应控制决策，求取响应阈值温度Tc并下发至各温控负荷本地终端；A3、温控负荷本地终端根据所接收的响应阈值温度Tc和本地温控设备的运行状态对各温控设备进行响应判定，本地终端通过比较温控负荷温度状态归一化指标Tn和响应阈值温度Tc，判定是否切换温控组件的开关状态。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤A1中温控介质的归一化指标Tn,i的计算表达式为：式中，Ts,i为用户设定的温控目标温度；Tδ,i为温控设备的温度控制裕量；Tin,i为温控环境内的介质温度；Ci为温控设备类型，其为1和-1时分别表示制热设备和制冷设备。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤A1中温控负荷集群的状态统计信息获取包括如下步骤：B1、温控负荷管理终端采集部分温控负荷本地终端的温控设备状态信息，形成样本集；B2、根据样本集中温控组件的额定输入功率，获取额定输入功率均值E(P)，其表达式为：式中，w为样本总量；Pi为样本集中温控组件的额定输入功率；B3、根据样本集中设备开启数量Ns1和设备关闭数量Ns0，估计温控负荷集群中温控组件处于开启状态的温控设备数量和温控组件处于关闭状态的温控设备数量表达式为：式中，rs为采样比例，即样本总量w与集群中温控设备总量的比例；B4、根据样本集中设备开启数量Ns1、设备关闭数量Ns0及温控设备温度状态归一化指标，分别获取样本集开启设备和关闭设备温度状态归一化指标概率密度函数的参数Aon、Bon、Aoff、Boff。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤B4中概率密度函数参数Aon、Bon、Aoff、Boff的求解表达式为：其中，本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤A2中温控负荷管理终端进行响应控制决策采用的算法，其输入为负荷调控功率Pd和温控负荷集群的状态统计信息：TCL集群中处于开启和关闭状态的温控设备数量估计值所求温度状态归一化指标Tn,i的概率密度函数中的参数值Aon、Bon、Aoff、Boff；额定输入功率均值E(P)；输出为响应阈值温度Tc；对负荷功率下调的需求响应，所述算法的表达式为：对负荷功率上调的需求响应，所述算法的表达式为：负荷调节方向D和所述响应阈值温度Tc是温控负荷集群的响应控制信号，采用信号广播的方式向所有温控负荷本地终端下发，其中当D＝1时表示电网调控需求为负荷上调Pd，当D＝-1时表示电网调控需求为负荷下调Pd。本专利技术技术方案的进一步改进在于：所述步骤A3中温控设备的响应判定包括：对任一温控设备，a)当D＝1、si＝0且Tn,i<Tc时，温控组件开启；b)当D＝-1、si＝1且Tn,i>Tc时，温控组件关闭；c)除a)和b)的其他情况，无任何操作。由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的技术进步是：本专利技术在实现电力系统调控目标的同时保障用户体验，同时对通讯网络的要求较低，也有利于降低用户信息泄露的风险。本专利技术考虑信息交互效率，多种设备的兼容和用户隐私保护等因素，提出了一种基于统计信息和信号广播的TCL单元随机选择模型，为相关研究与应用中的单元选择环节提供了一种新的方法，对提升用户满意度，扩大需求响应集群规模，降低实施成本有积极意义。一方面，所述单元选择模型能简化聚合商与TCL单元之间的通信过程，提高负荷响应速度，同时还考虑了用户的隐私保护和参与意愿差异。另一方面，所提模型在应用于大规模TCL集群时调控精度较高；可以实现多种TCL的统一调控。在调控性能较好的同时，所提模型无需获取所有TCL单元的实时运行状态，信息交互效率较高，有利于降低用户信息泄露的风险。本专利技术所提控制方法占用的通讯资源更少，在相同的上下行带宽条件下，可以更快完成响应控制所需的信息交互，当集群规模较大时，这一优势将更为显著。此外，抽样数据仅用于统计作用，无需包含身份标识，能有效降低用户信息泄露风险。附图说明图1是本专利技术适用的温控负荷集群管理与控制系统示意图；图2是本专利技术的运行流程示意图；图3是本专利技术集群状态统计信息获取示例示意图；图4是本专利技术响应控制决策示意图；图5是本专利技术的应用示例示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明：如图1至图5所示，应用于包含一台温控负荷管理终端和多台温控负荷本地终端的温控负荷集群管理与控制系统，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在集群中选取适当的单元进行控制是TCL参与电网负荷调控的关键环节之一，本专利技术应用于包含一台温控负荷管理终端和多台温控负荷本地终端的温控负荷集群管理与控制系统，如图1所示，温控负荷管理终端对温控负荷集群进行总体响应决策；各温控负荷本地终端对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法，其特征在于：包括如下步骤：/nA1、温控负荷管理终端从部分温控负荷本地终端采集包括温控介质的归一化温度状态{T

【技术特征摘要】
1.基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
A1、温控负荷管理终端从部分温控负荷本地终端采集包括温控介质的归一化温度状态{Tn,1、Tn,2、Tn,3、…、Tn,i、…}、温控组件的开关状态{s1、s2、s3、…、si、…}和温控组件的额定输入功率{P1、P2、P3、…、Pi、…}的状态信息，从而获取集群状态统计信息TCL集群中处于开启和关闭状态的温控设备数量估计值其中，温度状态归一化指标Tn,i的概率密度函数的参数值Aon、Bon、Aoff、Boff；
A2、温控负荷管理终端根据集群状态统计信息和电网调控需求负荷上调或下调功率Pd进行响应控制决策，求取响应阈值温度Tc并下发至各温控负荷本地终端；
A3、温控负荷本地终端根据所接收的响应阈值温度Tc和本地温控设备的运行状态对各温控设备进行响应判定，本地终端通过比较温控负荷温度状态归一化指标Tn和响应阈值温度Tc，判定是否切换温控组件的开关状态。


2.根据权利要求1所述的基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法，其特征在于：所述步骤A1中温控介质的归一化指标Tn,i的计算表达式为：



式中，Ts,i为用户设定的温控目标温度；Tδ,i为温控设备的温度控制裕量；Tin,i为温控环境内的介质温度；Ci为温控设备类型，其为1和-1时分别表示制热设备和制冷设备。


3.根据权利要求1所述的基于集群状态统计的温控负荷需求响应控制方法，其特征在于：所述步骤A1中温控负荷集群的状态统计信息获取包括如下步骤：
B1、温控负荷管理终端采集部分温控负荷本地终端的温控设备状态信息，形成样本集；
B2、根据样本集中温控组件的额定输入功率，获取额定输入功率均值E(P)，其表达式为：



式中，w为样本总量；Pi为样本集中温控组件的额定输入功率；
B3、根据样本集中设备开启数量Ns1和设备关闭数量Ns0，估计温控...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾清泉，魏思雨，崔屹峰，宋紫薇，王珺，范嘉雯，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13