一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法及系统，包括：通过等效热参数模型计算室内温度的实时变化率；当室内温度达到设定温度时，根据实时变化率判断室内温度是否稳定，若稳定，根据用户预设的可接受温度范围，计算响应容量范围；获取辅助服务的待调度容量，若待调度容量未超出响应容量范围，基于滞后控制方式调整变频空调的频率；当调整频率后变频空调的功率与待调度容量不一致时，通过调整储能电池的充放电功率进行补偿。本发明专利技术避免了单一通过变频空调进行辅助服务时的响应延时和响应偏差，减少了单一储能电池参与响应所需的电池容量，在保证了辅助服务响应确定性和灵活性的前提下降低了辅助服务成本。性和灵活性的前提下降低了辅助服务成本。性和灵活性的前提下降低了辅助服务成本。

【技术实现步骤摘要】
一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法及系统


[0001]本专利技术属于电力市场辅助服务领域，尤其涉及一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法及系统。

技术介绍

[0002]随着能源、环境、气候变化问题的日益突出，发展可再生能源成为世界能源发展的新趋势。以光伏、风力为代表的可再生能源具有出力的间歇性和随机性，无法像传统机组一样提供确定的发电能力，大量并网后会给电力系统的安全稳定运行带来了挑战。
[0003]电力系统的辅助服务包括调频、备用、调峰等，目前主要由发电侧的机组提供。随着新能源渗透率的进一步提高，传统的辅助服务资源逐渐难以满足系统需求。为保障电力系统的安全稳定运行，负荷侧资源参与电力系统辅助服务成为了一种有效解决方案。以空调为代表的负荷侧资源用电量占比较高，是提供辅助服务调度容量的理想资源，但是空调的响应具有不确定性，无法保证在确定的时间内改变确定的功率，难以满足电力系统辅助服务的实际容量需求。以储能电池为代表的储能设备能够在确定的时间内改变确定的功率，但是目前储能电池的成本依然较高，难以大规模的应用到电力系统的辅助服务中。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术提出了一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法，包括：
[0005]通过等效热参数模型计算室内温度的实时变化率；
[0006]当室内温度达到设定温度时，根据实时变化率判断室内温度是否稳定，若稳定，根据用户预设的可接受温度范围，计算响应容量范围；
[0007]获取辅助服务的待调度容量，若待调度容量未超出响应容量范围，基于滞后控制方式调整变频空调的频率；
[0008]当调整频率后变频空调的功率与待调度容量不一致时，通过调整储能电池的充放电功率进行补偿。
[0009]可选的，所述等效热参数模型为：
[0010][0011]T
air
为变频空调所在房间的室内温度，t表示时间，表示室内温度的实时变化率，R为变频空调所在房间的等效热阻，C
air
为空气热容，T
out
为变频空调所在房间的室外温度，Q
gain
为变频空调所在房间的热量交换功率，Q
AC
为变频空调的功率，Q
solar
为太阳辐射的热功率，Q
app
为房间内其他电器的产热功率，其中，T
air
、T
out
的取值范围为实数，R、C
air
、Q
gain
、Q
AC
、Q
solar
以及Q
app
的取值范围为正数。
[0012]可选的，所述当室内温度达到设定温度时，根据实时变化率判断室内温度是否稳定，若稳定，根据用户预设的可接受温度范围，计算响应容量范围，包括：
[0013]当实时变化率在预设时间段内均小于预设阈值ε，判定室内温度稳定；
[0014]获取用户预设的可接收温度范围，所述可接受温度范围包括用户能够接收的最小温度T
min
和最大温度T
max
；
[0015]计算响应容量范围为
[0016][0017]其中，ΔQ
AC
为变频空调在需求响应后的功率变化量，M
AC
表示变频空调的工作模式，M
AC
为1表示空调为制冷模式，M
AC
为
‑
1表示空调为制热模式，T
set
为设定温度，R为变频空调所在房间的等效电阻。
[0018]可选的，所述获取辅助服务的待调度容量，若待调度容量未超出响应容量范围，基于滞后控制方式调整变频空调的频率，包括：
[0019]获取辅助服务的待调度容量ΔP，当ΔP在响应容量范围内时，基于公式一对设定温度进行滞后调整；
[0020][0021]其中，ΔT为设定温度的调整量，ΔT大于零表示设定温度升高，ΔT小于零表示设定温度降低，ΔP
T+2.5
表示设定温度增加2℃时变频空调功率变化量和设定温度增加3℃时变频空调功率变化量的平均值，ΔP
T+1.5
表示设定温度增加1℃时变频空调功率变化量和设定温度增加2℃时变频空调功率变化量的平均值，ΔP
T
‑
1.5
表示设定温度降低1℃时变频空调功率变化量和设定温度降低2℃时变频空调功率变化量的平均值，ΔP
T
‑
2.5
表示设定温度降低2℃时变频空调功率变化量和设定温度降低3℃时变频空调功率变化量的平均值；
[0022]基于设定温度的调整量与变频空调的频率之间的线性关系，调整变频空调的频率。
[0023]可选的，所述变频空调功率变化量与所述设定温度的调整量之间的映射关系为
[0024][0025]其中，ΔP
AC
表示变频空调功率变化量，M
AC
表示变频空调的工作模式，M
AC
为1表示空调为制冷模式，M
AC
为
‑
1表示空调为制热模式，T
set
为调整前的设定温度，T
reset
为调整后的设定温度，R为变频空调所在房间的等效电阻。
[0026]可选的，所述当调整频率后变频空调的功率与待调度容量不一致时，通过调整储能电池的充放电功率进行补偿，包括：
[0027]基于储能电池的荷电状态充放电功率的映射关系和约束条件，通过控制储能电池
的荷电状态调整充放电功率，使充放电功率与变频空调的功率的总和与待调度容量一致，所述储能电池的荷电状态充放电功率的映射关系为
[0028][0029]其中，S
SOC
(t)为储能电池在t时刻的荷电状态，S
SOC
(t
‑
1)为储能电池在t
‑
1时刻的荷电状态，P
bat
(t
‑
1)为储能电池在t
‑
1时刻的充放电功率，C为储能电池的容量；
[0030]所述约束条件包括充放电功率约束和荷电状态约束，所述充放电功率约束为
[0031][0032]其中，表示储能电池的最大充电功率，表示储能电池的最大放电功率；
[0033]所述荷电状态约束为
[0034][0035]其中，表示储能电池的最小荷电状态，表示储能电池的最大荷电状态。
[0036]本专利技术还基于同样的思路提出了一种变频空调与储能电池联合的辅助服务系统，包括：
[0037]第一计算单元：用于通过等效热参数模型计算室内温度的实时变化率；
[0038]第二计算单元：用于当室内温度达到设定温度时，根据实时变化率判断室内温度是否稳定，若稳定，根据用户预设的可接受温度范围，计算响应容量范围；
[0039]需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法，其特征在于，所述辅助服务方法包括：通过等效热参数模型计算室内温度的实时变化率；当室内温度达到设定温度时，根据实时变化率判断室内温度是否稳定，若稳定，根据用户预设的可接受温度范围，计算响应容量范围；获取辅助服务的待调度容量，若待调度容量未超出响应容量范围，基于滞后控制方式调整变频空调的频率；当调整频率后变频空调的功率与待调度容量不一致时，通过调整储能电池的充放电功率进行补偿。2.根据权利要求1所述的一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法，其特征在于，所述等效热参数模型为：T
air
为变频空调所在房间的室内温度，t表示时间，表示室内温度的实时变化率，R为变频空调所在房间的等效热阻，C
air
为空气热容，T
out
为变频空调所在房间的室外温度，Q
gain
为变频空调所在房间的热量交换功率，Q
AC
为变频空调的功率，Q
solar
为太阳辐射的热功率，Q
app
为房间内其他电器的产热功率，其中，T
air
、T
out
的取值范围为实数，R、C
air
、Q
gain
、Q
AC
、Q
solar
以及Q
app
的取值范围为正数。3.根据权利要求1所述的一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法，其特征在于，所述当室内温度达到设定温度时，根据实时变化率判断室内温度是否稳定，若稳定，根据用户预设的可接受温度范围，计算响应容量范围，包括：当实时变化率在预设时间段内均小于预设阈值ε，判定室内温度稳定；获取用户预设的可接收温度范围，所述可接受温度范围包括用户能够接收的最小温度T
min
和最大温度T
max
；计算响应容量范围为其中，ΔQ
AC
为变频空调在需求响应后的功率变化量，M
AC
表示变频空调的工作模式，M
AC
为1表示空调为制冷模式，M
AC
为
‑
1表示空调为制热模式，T
set
为设定温度，R为变频空调所在房间的等效电阻。4.根据权利要求1所述的一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法，其特征在于，所述获取辅助服务的待调度容量，若待调度容量未超出响应容量范围，基于滞后控制方式调整变频空调的频率，包括：获取辅助服务的待调度容量ΔP，当ΔP在响应容量范围内时，基于公式一对设定温度进行滞后调整；
其中，ΔT为设定温度的调整量，ΔT大于零表示设定温度升高，ΔT小于零表示设定温度降低，ΔP
T+2.5
表示设定温度增加2℃时变频空调功率变化量和设定温度增加3℃时变频空调功率变化量的平均值，ΔP
T+1.5
表示设定温度增加1℃时变频空调功率变化量和设定温度增加2℃时变频空调功率变化量的平均值，ΔP
T
‑
1.5
表示设定温度降低1℃时变频空调功率变化量和设定温度降低2℃时变频空调功率变化量的平均值，ΔP
T
‑
2.5
表示设定温度降低2℃时变频空调功率变化量和设定温度降低3℃时变频空调功率变化量的平均值；基于设定温度的调整量与变频空调的频率之间的线性关系，调整变频空调的频率。5.根据权利要求4所述的一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法，其特征在于，所述变频空调功率变化量与所述设定温度的调整量之间的映射关系为其中，ΔP
AC
表示变频空调功率变化量，M
AC
表示变频空调的工作模式，M
AC
为1表示空调为制冷模式，M
AC
为
‑
1表示空调为制热模式，T
set
为调整前的设定温度，T
reset
为调整后的设定温度，R为变频空调所在房间的等效电阻。6.根据权利要求1所述的一种变频空调与储能电池联合的辅助服务方法，其特征在于，所述当调整频率后变频空调的功率与待调度容量不一致时，通过调整储能电池的充放电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱炳铨，谷炜，项中明，吴华华，苏宜靖，陆梦可，阙凌燕，崔建业，马翔，吕磊炎，方璇，黄剑峰，刘东红，吴敏敏，姚剑峰，漆淘懿，谢康，丁一，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司金华供电公司浙江大学，
类型：发明
国别省市：