提高空调负荷聚合商市场适应性的一次调频混合控制方法技术

技术编号:30230772 阅读:32 留言:0更新日期:2021-09-29 10:03
本发明专利技术是一种提高空调负荷聚合商市场适应性的一次调频混合控制方法,其特点是,包括面向PR市场交易的ACLs管控模式、ACLs响应容量Pcap与负荷多样性指标FD的确定和ACLs的混合控制方法的内容,能够在保证ACLs恢复状态多样性避免响应PFR后聚合功率电力尖峰的前提下,最大程度保证用户的舒适度,而且避免多样性恢复阶段对同一空调设定温度的频繁调整;可有效降低ACLs响应PFR过程中负荷多样性破坏程度,削弱响应后聚合功率的电力尖峰,并且有利于后续的负荷多样性恢复;有效降低系统的频率偏差,避免聚合商参与调频辅助市场过程中由于响应偏差过大和聚合功率波动严重偏离日前上报基线负荷造成的经济损失。基线负荷造成的经济损失。基线负荷造成的经济损失。

【技术实现步骤摘要】
提高空调负荷聚合商市场适应性的一次调频混合控制方法


[0001]本专利技术涉及电网调频
,是一种提高空调负荷聚合商市场适应性的一次调频混合控制方法。

技术介绍

[0002]新能源出力的随机性和波动性加剧了“源荷”两侧的功率不匹配程度,严重威胁系统频率安全。因此为应对高渗透率可再生能源电力系统中快速性调频资源短缺的问题,有关需求侧调频资源参与系统调频控制的研究备受关注。集群空调负荷的聚合容量可观,相较于传统发电机组,其频率响应更加迅速,具有巨大的调频潜力,本领域技术人员已针对集群空调负荷开展了大量研究。本专利技术构建由聚合商协同层、ACLs控制层和本地控制层组成的分层控制架构,提出一种开关控制与设定温度控制相结合的混合控制方法,可以提高ACLs聚合商参与调频辅助服务市场的适应性以及ACLs聚合商控制聚合功率的灵活性,具有重要意义。迄今未见有关与本专利技术技术相近的文献报道和实际应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是:克服电网频率波动加剧、调频电源不足的问题,提供一种科学合理,能有效改善电网频率波动,保证电网安全稳定运行的由聚合商协同层、ACLs控制层和本地控制层组成的分层控制架构,开关控制与设定温度控制相结合的混合控制方法。
[0004]为实现上述目的所采用的技术方案是,一种提高空调负荷聚合商市场适应性的一次调频混合控制方法,其特征是,它包括以下内容:
[0005]1)面向PR市场交易的ACLs管控模式
[0006]聚合商协同两组同质聚合ACLs的分层管控架构分为聚合商协同控制层、ACLs控制层和本地控制器三层,聚合商协同控制层通过接受ACLs层上传的可行组合工作状态确定两组ACLs的工作状态,即RFC状态和LDR状态;在集群空调控制层,各组ACLs通过聚合商下达的状态指令确定其所处工作状态:RFC状态下,ACLs向本地控制器下发触发频率,并允许本地控制器根据测量频率自主响应,改变空调的开关状态;LDR状态下,ACLs向本地控制器下发设定温度,并同时下发锁定信号禁止本地控制器根据测量频率改变空调开关状态;2)ACLs响应容量P
cap
与负荷多样性指标F
D
的确定
[0007]①
ACLs聚合功率与虚拟下垂曲线
[0008]空调负荷的室内温度变化的计算式为式(1)和式(2),
[0009][0010][0011]式中:和分别为t+1时刻的室内温度和外界环境温度;δ为仿真时间步长;R为等效热阻,单位为℃/kW;C表示等效热容,单位为kWh/℃;P
N
表示空调的额定制冷功率,单位为kW;s
t
表示空调的开关状态,其为0

1变量;s
t
=1表示空调处于开启状态,s
t
=0表示空
调处于关闭状态;
[0012]通过次日24h室外温度预测和ETP模型估计,获得各时段ACLs的聚合功率P
acls

[0013][0014]式中:n为空调台数;η
i
为第i台空调的能效比;为第i台空调在t时刻的开关状态;
[0015]由单组ACLs的聚合功率,计算24小时平均功率P
base
作为基线负荷,进而计算出每小时向上与向下调节的调频备用容量用和则单组ACLs向上与向下调节的虚拟下垂系数和表示为:
[0016][0017][0018]式中:
±
Δf
re
为系统规定的一次调频范围;
±
Δf
db
为一次调频死区,若对应系统的频率偏差Δf,单组ACLs应调节的功率ΔP
DR
表示为:
[0019][0020]②
ACLs响应容量分析
[0021]由于ACLs实际的下垂曲线呈现为阶梯状,其聚合功率不能进行连续的调整,在实际响应过程中开关控制会使更多的空调进入锁定状态,ACLs的实际调频备用容量也将减小,设和为ACLs实时的上、下调频备用容量,聚合商在调节调频阶段申报的响应容量P
cap
应满足式(7):
[0022][0023]式中,和的估计由式(8)和式(9)获得,即
[0024][0025][0026]式中:和分别表示开启非锁定状态和关闭非锁定状态空调集合;
[0027]③
ACLs多样性指标
[0028]避免开关控制响应PFR后ACLs负荷多样性发生变化,用处于不同温度区间的空调台数的差异性来客观描述ACLs的负荷多样性,将空调的温度死区划分为M个温度区间,每个温度区间内的空调又分属于开启状态Ω
on
和关闭状态Ω
off
不同集合,共可划分2M个区间,以日前预测ACLs聚合功率水平下各温度区间空调数量分布为基准状态,定义反映ACLs群负荷多样性指标F
D
,其具体表达为:
[0029][0030]式中:F
D
为表征ACLs的整体多样性指标,l
i
为第i个温度区间的实际空调数量;l
i
'为基准状态下第i个温度区间的空调数量;
[0031]3)ACLs的混合控制方法
[0032]混合控制方法通过比较申报响应容量P
cap
与实时调频备用P
rt
,以及负荷多样性指标F
D
来转换单组ACLs的RFC工作状态和LDR工作状态。
[0033]①
改进的开关控制方法
[0034]考虑到ACLs开关控制对其多样性恢复过程的影响,对温度优先级序列法进行改进,以空调设定温度与室内温度偏差的绝对值作为空调响应调频优先顺序指标,对待响应的空调进行排序,优先级指标分别表示为:
[0035][0036][0037]式中:和分别为集合和中空调的优先级指标,集合和中优先级指标数值与触发频率数值关系分别表示为
[0038][0039][0040]式中:R和K分别表示集合和中空调台数;为第i台空调的触发频率设定值;
[0041]空调设定触发频率后,每个本地控制器通过比较t时刻的测量频率与空调的触发频率自主响应频率变化,向空调负荷发送开关信号;
[0042]②
多样性恢复的设定温度控制策略
[0043]在多样性恢复阶段,为了避免开关控制所造成的电力尖峰,通过改变空调的温度设定值对ACLs多样性进行恢复;
[0044]设和分别为处于开/关状态且室内温度在编号为q温度区间的空调所组成的集合;和分别为基准状态下各温度区间的空调数量,则不同状态下处于温度区间q的转出和转入空调数量由式(15)

式(18)确定,即:
[0045][0046][0047][0048][0049]式中:和分别表示开启状态下温度区间q待转出和转入空调数量;和分别表示关闭状态下温度区间q待转出和转入空调数量;N本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高空调负荷聚合商市场适应性的一次调频混合控制方法,其特征是,它包括以下内容:1)面向PR市场交易的ACLs管控模式聚合商协同两组同质聚合ACLs的分层管控架构分为聚合商协同控制层、ACLs控制层和本地控制器三层,聚合商协同控制层通过接受ACLs层上传的可行组合工作状态确定两组ACLs的工作状态,即RFC状态和LDR状态;在集群空调控制层,各组ACLs通过聚合商下达的状态指令确定其所处工作状态:RFC状态下,ACLs向本地控制器下发触发频率,并允许本地控制器根据测量频率自主响应,改变空调的开关状态;LDR状态下,ACLs向本地控制器下发设定温度,并同时下发锁定信号禁止本地控制器根据测量频率改变空调开关状态;2)ACLs响应容量P
cap
与负荷多样性指标F
D
的确定

ACLs聚合功率与虚拟下垂曲线空调负荷的室内温度变化的计算式为式(1)和式(2),空调负荷的室内温度变化的计算式为式(1)和式(2),式中:和分别为t+1时刻的室内温度和外界环境温度;δ为仿真时间步长;R为等效热阻,单位为℃/kW;C表示等效热容,单位为kWh/℃;P
N
表示空调的额定制冷功率,单位为kW;s
t
表示空调的开关状态,其为0

1变量;s
t
=1表示空调处于开启状态,s
t
=0表示空调处于关闭状态;通过次日24h室外温度预测和ETP模型估计,获得各时段ACLs的聚合功率P
acls
:式中:n为空调台数;η
i
为第i台空调的能效比;为第i台空调在t时刻的开关状态;由单组ACLs的聚合功率,计算24小时平均功率P
base
作为基线负荷,进而计算出每小时向上与向下调节的调频备用容量用和则单组ACLs向上与向下调节的虚拟下垂系数和表示为:表示为:式中:
±
Δf
re
为系统规定的一次调频范围;
±
Δf
db
为一次调频死区,若对应系统的频率偏差Δf,单组ACLs应调节的功率ΔP
DR
表示为:

ACLs响应容量分析由于ACLs实际的下垂曲线呈现为阶梯状,其聚合功率不能进行连续的调整,在实际响
应过程中开关控制会使更多的空调进入锁定状态,ACLs的实际调频备用容量也将减小,设和为ACLs实时的上、下调频备用容量,聚合商在调节调频阶段申报的响应容量P
cap
应满足式(7):式中,和的估计由式(8)和式(9)获得,即的估计由式(8)和式(9)获得,即式中:和分别表示开启非锁定状态和关闭非锁定状态空调集合;

ACLs多样性指标避免开关控制响应PFR后ACLs负荷多样性发生变化,用处于不同温度区间的空调台数的差异性来客观描述ACLs的负荷多样性,将空调的温度死区划分为M个温度区间,每个温度区间内的空调又分属于开启状态Ω
on
和关闭状态Ω
off
不同集合,共可划分2M个区间,以日前预测ACLs聚合功率水平下各温度区间空调数量分布为基准状态,定义反映ACLs群负荷多样性指标F...

【专利技术属性】
技术研发人员:于娜黄大为张海滨程亚辉
申请(专利权)人:东北电力大学
类型:发明
国别省市:

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