一种集群温控负荷系统调频方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供一种集群温控负荷系统调频方法、系统、设备及介质，方法包括：获取集群温控负荷初始化参数；建立2D状态仓集群温控负荷模型；根据2D状态仓集群温控负荷模型，建立集群温控负荷状态空间模型，基于马尔科夫链求解状态仓转移概率，从而得到状态转移矩阵；根据集群温控负荷一次调频模型计算集群温控负荷一次调频功率变化值，根据集群温控负荷二次调频模型计算集群温控负荷二次调频功率变化值；采用滚动优化求解得到集群温控负荷控制方案；基于多尺度优先级排序对所述集群温控负荷控制方案进行可控负荷遴选，并输出可控负荷遴选结果。本发明专利技术的方法在控制精度、响应速度和负荷参与需求响应公平性等方面的综合性能较优。参与需求响应公平性等方面的综合性能较优。参与需求响应公平性等方面的综合性能较优。

【技术实现步骤摘要】
一种集群温控负荷系统调频方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于负荷调频控制领域，尤其涉及一种集群温控负荷系统调频方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着电力体制改革深化推进，电力需求侧管理作为电力改革的重要组成部分将获得实质性推动。随着我国智能电网建设和需求响应项目的逐步实施，集群温控负荷具有参与需求响应项目进行新能源消纳的巨大潜力，进行相关关键技术的研究具有重要的理论意义和工程价值。
[0003]目前，已有集群家用温控负荷削峰填谷和紧急负荷管理的需求响应项目。集群家用温控负荷多参与短时(秒级)的需求响应辅助项目，例如：配电网的频率调节以及平衡用电需求。然而，家用温控负荷的电力需求具有很大的随机性，且相对工商业用户来说其容量较小；而大型工商业用户由于自身的用电特性和运行流程，其温控负荷的电力需求随机性较小，且容量较大。需要进一步探索集群温控负荷需求响应的调控技术。
[0004]现有技术有考虑双质特性的二阶等效热参数模型，并用2D转移模型对集群温控负荷进行建模。在负荷控制方面，有采用模型预测控制，提前对温控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集群温控负荷系统调频方法，其特征在于，包括：获取集群温控负荷初始化参数；根据单体空调负荷模型建立2D状态仓集群温控负荷模型，并确定当前集群温控负荷可调度容量；根据2D状态仓集群温控负荷模型和当前集群温控负荷可调度容量，建立集群温控负荷状态空间模型，基于马尔科夫链求解状态仓转移概率，从而得到状态转移矩阵；根据集群温控负荷一次调频模型计算集群温控负荷一次调频功率变化值，根据集群温控负荷二次调频模型计算集群温控负荷二次调频功率变化值，进而得到集群温控负荷总功率变化值；根据状态转移矩阵建立集群温控负荷优化控制模型，集群温控负荷总功率变化值采用滚动优化求解得到集群温控负荷控制方案；基于多尺度优先级排序对所述集群温控负荷控制方案进行可控负荷遴选，并输出可控负荷遴选结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据单体空调负荷模型建立2D状态仓集群温控负荷模型，并确定当前集群温控负荷可调度容量，具体包含以下步骤：根据等效热参数模型的二阶离散化微分方程，建立单体空调负荷模型；根据集群温控负荷当前开关状态将其分为关闭群和开启群；分别根据用户舒适度室内空气温度上下限值和室内物质温度的上下限值将温度区间等长度分为N
i
/2个室内空气温度小区间和N
m
/2个室内物质温度小区间，形成N
a
*N
m
/4个关闭群和开启群的状态仓；进而形成2D状态仓转移模型；取2D状态仓中所有当期关闭仓，温度从低到高，除去第一个最接近容许温度下限状态仓所有的空调设备额定功率之和为最大可上调功率容量，加上当前已经开启空调负荷功率之和作为可调度调节的最大功率容许值P
max
；取2D状态仓中所有当前开启仓，温度从低到高，除去最后一个最接近容许温度上限的状态仓所有的空调设备额定功率之和为最大可下调功率容量，得到集群空调群组可调度调节的最小功率容许值P
min
。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，等效热参数模型的二阶离散化微分方程为：其中，Δt表示仿真步长，θ
a
表示空调负荷的室内气体温度；θ
m
表示空调负荷的室内物质温度；θ
s
表示空调负荷所处的环境温度；R
a
、R
m
分别为室内空气和室内物质的等值热阻；C
a
、C
m
分别为空气温度和物质温度的等值热容；当空调负荷开启时，Q
a
为空调额定功率；关闭时，Q
a
等于0。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述根据2D状态仓集群温控负荷模型和当前集群温控负荷可调度容量，建立集群温控负荷状态空间模型，基于马尔科夫链求解状态仓转移概率，从而得到状态转移矩阵，包含以下步骤：在2D状态仓集群温控负荷模型的基础上，建立集群温控负荷状态空间模型，用时变离散状态空间方程表示：其中，x(k)表示第k时刻系统状态向量，表达式如下：x(k)＝[x
1，off
(k)x
2，off
(k)...x
N/2，off
(k)x
1+N/2，on
(k)x
2+N/2，on
(k)...x
N，on
(k)]
T
ꢀꢀꢀ
(3)式中，N表示状态仓总数，N＝N
a
*N
m
/2，其元素x
i,off
(k)表示第k时刻关闭群状态仓i内的空调负荷个数除以总负荷数比值，i＝1,2,
…
,N/2；x
j,on
(k)表示第k时刻开启群状态仓j内的空调负荷个数除以总负荷数比值，j＝N/2+1,N/2+2,
…
,N；x(k+1)表示第k+1时刻系统状态向量；A(k)表示第k时刻的系统矩阵，其元素A
ij
(k)表示在第k个时间步长内，状态仓j的空调负荷转移到状态仓i的转移概率；u(k)表示第k时刻的控制信号；B(k)表示第k时刻的输入矩阵，其元素B
ij
(k)表示在u(k)作用下，需要进行开关动作的状态仓j的空调负荷转移到状态仓i的转移概率，表示如下：其中，diag表示对角矩阵，diag
sub
表示副对角矩阵；C(k)表示第k时刻的输出矩阵，即当前时刻k各状态仓空调负荷的平均功率向量，表示如下：C(k)＝mP
ave
(k)*S
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，m表示空调负荷总个数，P
ave
(k)表示第k时刻开启群各状态仓空调负荷的平均功率，P
agg
(k)表示第k时刻空调负荷群聚合输出功率的观测值；S表示各状态仓的开关函数向量，S
i
表示状态仓i的开关状态，w
i
表示第i个负荷的开关状态，0为关状态，1为开状态；y(k)表示第k时刻集群空调负荷模型输出功率；随机选取初始时刻的空间状态作为仿真初始状态，设定所有空调负荷初始温度在θ
‑
_ETP
和θ
+_ETP
间均匀分布；基于式(7)对m个空调负荷进行模特卡洛随机模拟，得到每个空调负荷各个仿真时刻的时间
‑
温度热运行曲线；式中：x
s
表示空调温度的设定值；x
in,t
表示t时刻的室内温度；Δx表示空调温度设定值允许的偏移值；s
AC,t
表示t时刻空调的工作状态，值为0表示空调关闭，值为1表示开启；根据每个空调负荷在不同仿真时刻的2D温度，依次进行状态仓编号；统计在相邻仿真时刻k到k+1间，状态仓i的空调负荷转移到状态仓j的个数，i,j＝1,2,
…
,N；计算一阶马尔可夫链第k时段状态仓i的空调负荷转移到状态仓j的状态转移概率:式中，n
i,j
(k)表示第k时段状态仓i的空调负荷转移到状态仓j的个数；n
i
(k)表示第k时段状态仓i中发生状态转移的总负荷数；N表示状态仓总数；根据i和j的取值不同，可得各个状态转移概率p
i,j
(k)，从而得到状态转移矩阵P(k)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据集群温控负荷一次调频模型计算集群温控负荷一次调频功率变化值，具体包括以下步骤：根据集群温控负荷的频率调节特性设置集群温控负荷一次调频系数；建立集群温控负荷一次调频系统模型；所述集群温控负荷一次调频系统模型包括单区域调频系统模型、集群空调群组调频模块；单区域调频系统模型为具有积分调节系统的闭环系统，单区域调频系统模型的功率调整信号分别通过系统二次调频传递函数、发电机调速器传递函数及原动机传递函数转换为汽轮机输入功率调整变量，输入功率调整变量和负荷波动变量参与系统调频；集群空调群组调频模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘玲玲，耿建，董昱，严亚勤，冷喜武，李峰，王勇，李亚平，熊浩，周竞，刘建涛，焦建林，宫成，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司国网江苏省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：