一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制方法及系统，属于配电系统恢复技术领域。包括：预测配电系统孤岛运行期间孤岛的电源出力、负荷以及室外温度；基于所述电源出力、负荷以及室外温度，根据第一孤岛恢复目标函数和运行约束，得到孤岛内各类空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段的运行功率；基于各类空调的开启和关停时段以及各开启时段的运行功率控制孤岛内对应类别空调的运行。本发明专利技术通过考虑微网孤岛运行全时段的电源出力、负荷和温度预测数据，通过对聚类后各类空调进行启停控制、功率控制以及调整目标温度相结合的手段，制定孤岛运行全时段的空调负荷运行方法，在保证孤岛恢复效益的同时，最大限度保证用户舒适度。用户舒适度。用户舒适度。

【技术实现步骤摘要】
一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制方法及系统


[0001]本专利技术属于配电系统恢复
，尤其涉及一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平的提高，空调负荷在能源微网中占比持续增长。而极端气象导致电力系统故障频发，频繁造成微网孤岛运行的场景，孤岛内大量的空调负荷加剧了孤岛调峰调频的压力。空调负荷具有较强的温控特性，同时兼具良好的启停控制特性，如果在微网孤岛运行期间，在不影响孤岛重要负荷供电的前提下，考虑气象预测数据，合理规划其出力时段和出力功率，让其发挥削峰填谷的作用，既能保证用户温控需求的同时，也将缓解孤岛微网的电力供需矛盾，提升孤岛微网的运行灵活性和弹性。
[0003]目前针对空调负荷运行控制方法主要有改变温度设定值和直接启停状态控制，这些控制方法只考虑了温度范围设定和空调运行参数的关系，对于孤岛恢复期间的空调级负荷控制，缺少从整个恢复时段规划的优化运行控制方法。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制方法及系统，控制孤岛全时段的空调负荷运行，在保证孤岛恢复效益的同时，最大限度保证用户舒适度。
[0005]一方面，本专利技术提供一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制方法，具体包括如下步骤：
[0006]预测配电系统孤岛运行期间孤岛的电源出力、负荷以及室外温度；
[0007]基于所述电源出力、负荷以及室外温度，根据第一孤岛恢复目标函数和运行约束，得到孤岛内各类空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段的运行功率；
[0008]基于各类空调的开启和关停时段以及各开启时段的运行功率控制孤岛内对应类别空调的运行。
[0009]进一步的，所述根据孤岛第一恢复目标函数和运行约束，基于电源出力、负荷和室外温度求解空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段运行功率包括：
[0010]基于所述孤岛的电源出力、负荷，根据第二孤岛恢复目标函数预测孤岛内的空调总负荷和相应的出力时段；
[0011]对所述孤岛内的空调进行聚类；
[0012]基于所述空调总负荷和相应的出力时段，根据第一孤岛恢复目标函数和运行约束求解得到各类空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段运行功率的最优解。
[0013]进一步的，所述第二孤岛恢复目标函数表示为：
[0014][0015]其中，Ω
t
为故障持续时段集合；Ω
v
为孤岛负荷节点集合；ω
i
表示负荷节点k的权重；θ
kt
为t时段负荷节点k的供电恢复状态；L
kt
表示t时段负荷节点k的负荷大小。
[0016]进一步的，所述运行约束包括多空调负荷运行约束、分布式电源出力约束、储能运行约束、孤岛功率约束和系统安全约束。
[0017]进一步的，所述第一孤岛恢复目标函数表示为：
[0018][0019]其中，Ω
A
为孤岛内空调集合；为t时段一个空调用户m的室内温度与设定温度的偏差值；λ为惩罚因子。
[0020]进一步的，所述多空调负荷运行约束包括：
[0021]P
imin
≤P
a,it
≤P
imax
,i∈Ω
K
；
[0022][0023][0024][0025]其中，P
a,it
为t时段一个i类空调的运行功率，P
imin
和P
imax
分别表示一个i类空调可以运行的最小功率和最大功率，Ω
K
为孤岛内空调聚类合集；T
imin
和T
imax
分别表示i类空调在一个启停周期内的温控目标的最小温度和最大温度，和分别表示i类空调在一个启停周期内启停使得室内温度下降或上升达到的温度；η
C
为空调控制周期集合，Ω
j
为第j个控制周期内的时段集合，τ
on,ij
和τ
off,ij
分别表示第j个控制周期内i类空调的开启和关停时长，θ
it
为t时段i类空调的供电恢复状态，Δt为时段步长。
[0026]进一步的，所述第j个控制周期t时段i类空调的开启和关停时长的计算公式为：
[0027][0028][0029]其中，R为一个i类空调用户的房间等效热阻；C为房间等效热容；η为空调能效比；T
in,it
表示t时段一个i类空调用户的室内温度；T
out
为t时段室外温度。
[0030]进一步的，所述孤岛恢复目标函数的的计算公式为：
[0031][0032]其中，空调用户m为一个i类空调用户。
[0033]进一步的，采用寻优算法求解各类空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段运行功率的最优解。
[0034]另一方面，本专利技术提供一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制系统，包括：
[0035]预测模块：用于预测配电系统孤岛运行期间孤岛的电源出力、负荷以及室外温度；
[0036]计算模块：用于基于所述预测模块预测的电源出力、负荷以及室外温度，根据第一孤岛恢复目标函数和运行约束，得到孤岛内各类空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段的运行功率；
[0037]控制模块：用于基于所述计算模块得到的各类空调的开启和关停时段以及各开启时段的运行功率控制孤岛内对应类别空调的运行。
[0038]本专利技术至少可以实现下述之一的有益效果：
[0039]通过考虑微网孤岛运行全时段的电源出力、负荷和温度预测数据，将孤岛内的分散式空调负荷聚类分组，然后结合孤岛恢复目标函数，通过对空调进行启停控制和调整目标温度相结合的手段，制定孤岛运行全时段的空调负荷运行方法，在保证孤岛恢复效益的同时，最大限度保证用户舒适度。
[0040]通过对孤岛内得分散式空调负荷进行聚类分组，对于同类空调统一控制启停，保证了对孤岛空调控制的可操作性和高效性。
[0041]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0042]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件；
[0043]图1为本专利技术方法流程图；
[0044]图2为实施例1优化恢复运行控制方法(图中所示优化运行策略)和传统轮停控制策略的比较；
[0045]图3为实施例2孤岛运行期间风电和光伏的发电预测情况；
[0046]图4为实施例2孤岛运行各时段不同等级负荷预测量；
[0047]图5为实施例2孤岛运行期间室外温度变化预测曲线；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种孤岛负荷划分及优化恢复运行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：预测配电系统孤岛运行期间孤岛的电源出力、负荷以及室外温度；基于所述电源出力、负荷以及室外温度，根据第一孤岛恢复目标函数和运行约束，得到孤岛内各类空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段的运行功率；基于各类空调的开启和关停时段以及各开启时段的运行功率控制孤岛内对应类别空调的运行。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据孤岛第一恢复目标函数和运行约束，基于电源出力、负荷和室外温度求解空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段运行功率包括：基于所述孤岛的电源出力、负荷，根据第二孤岛恢复目标函数预测孤岛内的空调总负荷和相应的出力时段；对所述孤岛内的空调进行聚类；基于所述空调总负荷和相应的出力时段，根据第一孤岛恢复目标函数和运行约束求解得到各类空调的温控目标、开启和关停时段以及各开启时段运行功率的最优解。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第二孤岛恢复目标函数表示为：其中，Ω
t
为故障持续时段集合；Ω
v
为孤岛负荷节点集合；ω
i
表示负荷节点k的权重；θ
kt
为t时段负荷节点k的供电恢复状态；L
kt
表示t时段负荷节点k的负荷大小。4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述运行约束包括多空调负荷运行约束、分布式电源出力约束、储能运行约束、孤岛功率约束和系统安全约束。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第一孤岛恢复目标函数表示为：其中，Ω
A
为孤岛内空调集合；为t时段一个空调用户m的室内温度与设定温度的偏差值；λ为惩罚因子。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述多空调负荷运行约束包括：P
imin
≤P
a,it
≤P
imax
,i∈Ω
K
；；；其中，P
a,it
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，黄韦博，聂珍存，李佳伦，陈会茹，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：