【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统中分布式能源聚合，具体为面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法及系统。
技术介绍
1、配电网中分布式能源(distributed energy resource，der)的占比逐年增加，然而风电、光伏等新能源出力具有间歇性和随机性，其高渗透率会给电力系统的稳定性带来威胁。同时，随着社会经济的发展，电力负荷不断攀升，负荷峰谷差日益增加，其中夏季空调负荷占比已接近配电系统用电消耗的50％，给电网调峰带来巨大挑战。
2、在此背景下，仅依靠传统发电侧资源已难以满足电力系统调控需求，亟需充分挖掘分布式能源的调节特性，维持电力系统实时功率平衡。其中，用户侧的可控负荷，例如电动汽车、空调等，具有可中断、可转移等特征。随着信息技术的发展，对用户侧设备进行功率调控已成为可能。
3、目前已有的用户侧负荷参与需求响应的研究，以定频空调为主，针对变频空调的研究较少。然而，近年来，变频空调的市场量逐渐增大，且具有室温波动小、电能消耗少、舒适度高的优点，亟需对变频空调进行建模，并应用于需求响应中。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法及系统，方便负荷聚合商定量评估空调负荷调节潜力，且为电力系统制定规划调度策略提供参考，能够有效提升空调负荷资源利用效率，缓解电力系统调峰压力。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、第一方面，提供了一种面向需求响应的空调负荷
4、接收目标区域内所有空调负荷，并聚合目标区域内所有空调负荷；
5、根据预设的变频空调模型，计算空调负荷调节潜力；
6、结合空调负荷调节潜力，生成与传统发电机相对应的空调负荷聚合外特性曲线；
7、根据空调负荷聚合外特性曲线对目标区域内聚合的空调负荷进行控制。
8、优选的，所述聚合目标区域内所有空调负荷的步骤包括：采用k-means算法，逐一计算目标区域内每个居民空调负荷样本xi,i＝1,2,...,n和k个聚类中心μj,j＝1,2,...,k的欧式距离，迭代直至收敛，得出k-means聚类所得结果；并对第k个类别中的所有空调负荷进行聚合并进行需求响应控制，其中k＝1,2,…,n，n为正整数。
9、优选的，所述空调负荷调节潜力的计算步骤包括：根据等效热参数模型得到室温troom(t)关于制冷量q(t)的表达式：
10、troom(t+1)＝tout(t+1)-q(t)r-(tout(t+1)-q(t)r-troom(t))e-δt/rc；
11、压缩机频率f与空调功率pac、制冷量qac之间的函数关系为pac＝mf+n，qac＝af2+bf+c，其中，m、n、a、b、c为系数，由曲线拟合得出；变频空调以室温troom与温度设定值tset的差值δt作为确定压缩机运行频率的依据δt＝troom-tset，具体变化规律为：
12、
13、当需求响应事件发生时，采用频率控制法，计算得到需求响应期间的空调压缩频率：
14、
15、为了确保用户舒适度，将居民空调温度可调区间设定为22℃至28℃，计算28℃稳态运行时的空调压缩机频率fdr-min，并将fdr-min作为需求响应期间空调压缩机频率运行下限，即空调负荷调节潜力。
16、优选的，所述空调负荷聚合外特性曲线生成步骤，对目标区域内的空调负荷调节潜力进行评估，设定不同的上调温度δt，得到与之相对应的功率削减量值；根据不同的上调温度δt和对应的功率削减量值进行绘图，同时通过曲线拟合得到目标区域内所有空调聚合后的调节潜力曲线，即空调负荷聚合外特性曲线；由于上调温度δt的范围保持在用户舒适度范围内：22℃至28℃，因此随着上调温度δt的升高，功率削减量将逐渐达到上限，最终得到目标区域内所有空调聚合后提供的最大功率调节量。
17、优选的，所述对目标区域内聚合的空调负荷进行控制，包括需求响应控制时长，以及上调温度δt。
18、第二方面，一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成系统，所述系统包括以下模块：
19、聚合模块，用于接收目标区域内所有空调负荷，并聚合目标区域内所有空调负荷；
20、计算模块，用于根据预设的变频空调模型，计算空调负荷调节潜力；
21、生成模块，用于结合空调负荷调节潜力，生成与传统发电机相对应的空调负荷聚合外特性曲线；
22、控制模块，用于根据空调负荷聚合外特性曲线对目标区域内聚合的空调负荷进行控制。
23、优选的，所述聚合模块，用于：：采用k-means算法，逐一计算目标区域内每个居民空调负荷样本xi,i＝1,2,...,n和k个聚类中心μj,j＝1,2,...,k的欧式距离，迭代直至收敛，得出k-means聚类所得结果；并对第k个类别中的所有空调负荷进行聚合并进行需求响应控制，其中k＝1,2,…,n。
24、优选的，所述计算模块，用于：根据等效热参数模型得到室温troom(t)关于制冷量q(t)的表达式：
25、troom(t+1)＝tout(t+1)-q(t)r-(tout(t+1)-q(t)r-troom(t))e-δt/rc
26、压缩机频率f与空调功率pac、制冷量qac之间的函数关系为pac＝mf+n，qac＝af2+bf+c，其中，m、n、a、b、c为系数，由曲线拟合得出；变频空调以室温troom与温度设定值tset的差值δt作为确定压缩机运行频率的依据δt＝troom-tset，具体变化规律为：
27、
28、当需求响应事件发生时，采用频率控制法，计算得到需求响应期间的空调压缩频率：
29、
30、为了确保用户舒适度，将居民空调温度可调区间设定为22℃至28℃，计算28℃稳态运行时的空调压缩机频率fdr-min，并将fdr-min作为需求响应期间空调压缩机频率运行下限，即空调负荷调节潜力。
31、优选的，所述生成模块，用于：
32、对目标区域内的空调负荷调节潜力进行评估，设定不同的上调温度δt，得到与之相对应的功率削减量值；根据不同的上调温度δt和对应的功率削减量值进行绘图，同时通过曲线拟合得到目标区域内所有空调聚合后的调节潜力曲线，即空调负荷聚合外特性曲线；由于上调温度δt的范围保持在用户舒适度范围内：22℃至28℃，因此随着上调温度δt的升高，功率削减量将逐渐达到上限，最终得到目标区域内所有空调聚合后提供的最大功率调节量。
33、优选的，所述控制模块，用于需求响应控制时长，以及上调温度δt。
34、第三方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。...
【技术保护点】
1.一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述聚合目标区域内所有空调负荷的步骤包括：采用K-means算法，逐一计算目标区域内每个居民空调负荷样本xi,i＝1,2,...,n和k个聚类中心μj,j＝1,2,...,k的欧式距离，迭代直至收敛，得出K-means聚类所得结果；并对第k个类别中的所有空调负荷进行聚合并进行需求响应控制，其中K＝1,2,…,n，n为正整数。
3.根据权利要求2所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述空调负荷调节潜力的计算步骤包括：根据等效热参数模型得到室温Troom(t)关于制冷量Q(t)的表达式：
4.根据权利要求3所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述空调负荷聚合外特性曲线生成步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述对目标区域内聚合的空调负荷进行控制，包
6.一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成系统，其特征在于，所述系统包括以下模块：
7.根据权利要求6所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成系统，其特征在于，所述聚合模块，用于：采用K-means算法，逐一计算目标区域内每个居民空调负荷样本xi,i＝1,2,...,n和k个聚类中心μj,j＝1,2,...,k的欧式距离，迭代直至收敛，得出K-means聚类所得结果；并对第k个类别中的所有空调负荷进行聚合并进行需求响应控制，其中K＝1,2,…,n，n为正整数。
8.根据权利要求7所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成系统，其特征在于，所述计算模块，用于：根据等效热参数模型得到室温Troom(t)关于制冷量Q(t)的表达式：
9.根据权利要求8所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成系统，其特征在于，所述生成模块，用于：
10.根据权利要求6所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成系统，其特征在于，所述控制模块，用于调整需求响应控制时长，以及上调温度ΔT。
11.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1-5所述的方法中的任一方法。
12.一种计算设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述聚合目标区域内所有空调负荷的步骤包括：采用k-means算法，逐一计算目标区域内每个居民空调负荷样本xi,i＝1,2,...,n和k个聚类中心μj,j＝1,2,...,k的欧式距离，迭代直至收敛，得出k-means聚类所得结果；并对第k个类别中的所有空调负荷进行聚合并进行需求响应控制，其中k＝1,2,…,n，n为正整数。
3.根据权利要求2所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述空调负荷调节潜力的计算步骤包括：根据等效热参数模型得到室温troom(t)关于制冷量q(t)的表达式：
4.根据权利要求3所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述空调负荷聚合外特性曲线生成步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成方法，其特征在于，所述对目标区域内聚合的空调负荷进行控制，包括调整需求响应控制时长，以及上调温度δt。
6.一种面向需求响应的空调负荷控制及外特性生成系统，其特征在于，所述系统包...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡秦然，袁典，张远实，全相军，吴在军，阮文骏，段梅梅，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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