一种微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，所述方法包括：建立以燃气轮机、风电、储能及空调负荷的微电网模型，获取燃气轮机的输出电功率、储能充电功率、储能放电功率；根据燃气轮机的输出电功率、储能充电功率、储能放电功率计算得到空调负荷模型的空调温度设定点范围；基于空调温度设定点范围构建空调负荷平衡风电波动策略，得到聚合空调平均温度设定点；基于聚合空调负荷温度设定点、燃气轮机出力功率、储能充放电功率和与配网侧交互功率构建微电网效益最大化空调系统需求响应模型。空调系统需求响应模型。空调系统需求响应模型。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法


[0001]本专利技术涉及一种微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，属于需求响应


技术介绍

[0002]由于环境问题、能效瓶颈、电能质量要求提高等原因，利用可再生能源建设可持续电力系统已成为一种共识和必然趋势。但可再生能源天然具有间歇性和不确定性特点，其大规模渗透已经给电网运行带来极大隐患，弃风弃光现象日益严重。
[0003]目前，将可调节性强的机组或储能与可再生能源机组协同运行已成为主流方案。其中，微电网是由各种分布式电源、储能和可控负荷组成的低压智能配电网，可作为与配电网互联或孤岛系统运行，考虑到微电网具有较强的源
‑
荷
‑
储调节能力，很多文献将其看作可再生能源就地消纳的重要手段。
[0004]随着人民生产、生活水平的日益提高，空调负荷呈逐年上升趋势，具有数量大、容量大特点。经研究发现，作为温控型负荷代表，短时间改变空调负荷温度设定值对室内温度的影响不大。且相对传统机组备用容量投资而言，空调负荷的中断成本较低,合理的控制也能够降低调度对用户舒适度的影响,是微电网中不可多得的柔性负荷资源。为此，有必要在微电网环境下开展通过合理优化空调系统温度设定点和储能充放等灵活资源策略来平衡不确定性的风电，从而整体上提高微电网的能效水平和降低能源成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，以解决现有技术微电网的能效水平低、能源成本高的缺陷。
[0006]一种微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，所述方法包括：
[0007]建立以燃气轮机、风电、储能及空调负荷的微电网模型，获取燃气轮机的输出电功率、储能充电功率、储能放电功率；
[0008]根据燃气轮机的输出电功率、储能充电功率、储能放电功率计算得到空调负荷模型的空调温度设定点范围；
[0009]基于空调温度设定点范围构建空调负荷平衡风电波动策略，得到聚合空调平均温度设定点；
[0010]基于聚合空调负荷温度设定点、燃气轮机出力功率、储能充放电功率和与配网侧交互功率构建微电网效益最大化空调系统需求响应模型。
[0011]进一步地，所述燃气轮机发电效率描述成关于机组电负荷率β的三次拟合多项式；
[0012]η
GT
＝aβ3‑
bβ2+cβ+d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0013]式中：η
GT
为燃气轮机的发电效率，a,b,c和d为正常数。
[0014]进一步地，所述燃气轮机的燃气消耗量数学模型如下：
[0015][0016]式中:V
GT
为燃气轮机消耗的燃气量，P
GT
(t)为t时段内燃气轮机的发电功率，Δt为时间间隔，N
T
为调度时间段，L
NG
为燃气热值。
[0017]进一步地，所述燃气轮机的输出电功率满足运行约束条件:
[0018]P
GTmin
≤P
GT
(t)≤P
GTmax
[0019](3)
[0020]式中:P
GTmin
和P
GTmax
分别为燃气轮机的最小和最大发电功率。
[0021]进一步地，所述风电模型中风机输出功率特性和切入风速v
in
、切出风速v
out
有关。当风速高于v
in
时，风机启动；当风速高于额定风速v
R
时，风机输出最大恒定功率当风速高于切出风速v
out
时，风机停机，风电模型简化为：
[0022][0023]式中，P
WT
(v
t
)、P
WT
(v
t+1
)分别对应风速为v
t
、v
t+1
时风电输出功率；P
WT
(t)为t时刻风电运行功率，kW。
[0024]进一步地，所述储能模型包括：
[0025]a.储能充电功率约束：
[0026]0≤P
ES,C
≤Cap
ES
γ
ES,C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0027]式中：Cap
ES
为储能容量；γ
ES,C
为最大充电倍率；
[0028]b.储能放电功率约束：
[0029]0≤P
ES,D
≤Cap
ES
γ
ES,D
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0030]式中：γ
ES,D
为最大放电倍率。
[0031]c.储能能量约束：
[0032]W
ES,min
≤W
ES
≤W
ES,max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0033]式中：W
ES,min
、W
ES,max
分别为储能的最大和最小储能量，kWh；储能量的变化与储能W
ES
充放电的功率、效率和持续时间有关，关系式为：
[0034][0035]式中：分别为充放电前后储能的储能量，kWh；σ
ES
为自放电率；η
ES,C
、η
ES,D
为充放电效率，ΔT为仿真步长。
[0036]进一步地，所述空调负荷基于等效热参数模型推导调控后聚合空调调控潜力，第i台空调模型P
i
(t)为：
[0037]P
i
(t)＝X1(T
o
(t)
‑
T
in
(t))
‑
X2(dT
in
(t)/dt)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0038]X1＝1/ηR，X2＝C/R
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0039]式中：X1和X2为已知量；T
in
(t)为t时刻室内温度；T
o
(t)为t时刻室外温度；P
i
(t)为t时刻空调运行功率；
[0040]那么，N台空调的聚合功率P
a
(t)为：
[0041][0042]令t时刻执行调温策略那么n(t)台空调的调控潜力ΔP
a
(t,n(t))为：
[0043][0044]式中：n(t)为t时刻空调调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，其特征在于，所述方法包括：建立以燃气轮机、风电、储能及空调负荷的微电网模型，获取燃气轮机的输出电功率、储能充电功率、储能放电功率；根据燃气轮机的输出电功率、储能充电功率、储能放电功率计算得到空调负荷模型的空调温度设定点范围；基于空调温度设定点范围构建空调负荷平衡风电波动策略，得到聚合空调平均温度设定点；基于聚合空调负荷温度设定点、燃气轮机出力功率、储能充放电功率和与配网侧交互功率构建微电网效益最大化空调系统需求响应模型。2.根据权利要求1所述的微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，其特征在于，所述燃气轮机发电效率描述成关于机组电负荷率β的三次拟合多项式；η
GT
＝aβ3‑
bβ2+cβ+d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中：η
GT
为燃气轮机的发电效率，a,b,c和d为正常数。3.根据权利要求1所述的微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，其特征在于，所述燃气轮机的燃气消耗量数学模型如下：式中:V
GT
为燃气轮机消耗的燃气量，P
GT
(t)为t时段内燃气轮机的发电功率，Δt为时间间隔，N
T
为调度时间段，L
NG
为燃气热值。4.根据权利要求1所述的微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，其特征在于，所述燃气轮机的输出电功率满足运行约束条件:P
GT min
≤P
GT
(t)≤P
GT max
(3)式中:P
GT min
和P
GT max
分别为燃气轮机的最小和最大发电功率。5.根据权利要求1所述的微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，其特征在于，所述风电模型中风机输出功率特性和切入风速v
in
、切出风速v
out
有关。当风速高于v
in
时，风机启动；当风速高于额定风速v
R
时，风机输出最大恒定功率当风速高于切出风速v
out
时，风机停机，风电模型简化为：式中，P
WT
(v
t
)、P
WT
(v
t+1
)分别对应风速为v
t
、v
t+1
时风电输出功率；P
WT
(t)为t时刻风电运行功率，kW。6.根据权利要求1所述的微电网环境下平衡风电波动的空调系统需求响应方法，其特征在于，所述储能模型包括：a.储能充电功率约束：
0≤P
ES,C
≤Cap
ES
γ
ES,C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乙，李亚飞，钱科军，郑众，谢鹰，朱庆，孙季泽，陈嘉栋，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司国电南瑞南京控制系统有限公司国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：