【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电网运行控制，尤其涉及一种提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法及设备。
技术介绍
1、频率稳定是电力系统稳定的一个重要组成部分，对于维持电力系统稳定运行、保证用户正常用电具有重要的意义。众所周知，电能的一个重要特点是不能大量储存，因此维持发电侧和用户侧实时功率平衡对于电力系统频率稳定起着决定性的作用。传统的电力系统主要依靠发电侧调频，是通过调速器自动控制的一次调频和手动控制同步器的二次调频来实现的。如今，大量的新能源接入系统，一方面，新能源具有随机性和快速爬坡性增大了系统频率波动的概率和幅度，给系统调频带来了挑战；另一方面，新能源大量接入常规机组占比下降，传统的一、二次调频日益不足，给电力系统频率稳定带来进一步的挑战。空调负荷作为重要的需求响应资源之一，因其数量庞大及可中断性而拥有巨大的调频潜力，能够大幅提高电网的调频能力、改善电网的调频动态特性。然而，空调数量众多，如何实现多个空调负荷的协调配合，是空调参与电网一次调频需要解决的问题。
2、现有的空调一次调频控制方式主要是基于全通讯条件的多个空调协调控制，即主站根据一定的排序规则，在系统出现频率偏差时，通过通讯采集全部空调的状态，然后集中决策给不同的空调制定控制指令，完成多个空调的协调。然而，该控制方式因其对于通信设施的要求极高，且由于计算、通信延时难以满足频率调节的时间尺度要求；此外目前的大部分空调并不具备与主站通讯的条件，实际电网中也并没有能够对上万台空调进行集中决策的主站。因此，在无通讯条件下，各台空调基于各自所处的状态自主决策控制策略，并能实
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法及设备，能够通过监测环境温度优化设置空调集群频率响应区间，从而避免空调负荷过调或者欠调，并根据空调负荷所处室温及设定温度制定响应优先级排序方案，从而实现空调负荷参与一次调频的有序控制，在获得较好调频效果的同时不损害空调的使用寿命。此外，设计空调本地控制器的工作机制，实现空调分散控制，其不依赖通信设施，成本低，易于实现，可靠性高。
2、一种提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法及设备，包括以下步骤：
3、步骤1：构建空调负荷等效模型，并基于下垂控制策略建立空调频率响应动作机制；
4、步骤2：基于环境温度信息设置空调频率响应区间，并制定空调响应优先级排列方案；
5、步骤3：提出基于响应优先级的空调触发频率自主决策方法；
6、步骤4：设计空调负荷本地控制机制
7、并且，步骤1的实现包括以下具体步骤：
8、步骤1.1：构建空调负荷等效模型。
9、采用经典的一阶等效热力学etp模型作为空调模型，以夏季空调制冷为例，室内温度的变化方程式如下：
10、
11、其中，s(t)为空调t时刻的状态变量，体现空调开关状态，其中，空调开启其值取1，空调关闭其值取0。需要说明的是，s＝0表示的是空调处于待机状态，无制冷量。p表示空调制冷量,kw；c表示房间等效比热容，kwh/℃；r表示等效热阻，℃/kw；tin(t)表示t时刻的室内温度，℃；tout(t)表示t时刻的室外温度，℃；
12、对上式进行简化推导，可得表示室内温度的递推方程式，即温控差分方程如下：
13、
14、其中，分别表示t时刻、t+1时刻的室内温度，℃；表示t+1时刻的室外温度，℃；p表示空调制冷量,kw；c表示房间等效比热容，kwh/℃；r表示等效热阻，℃/kw；δt表示时刻t与时刻t+1之间的时间间隔；s(t)为空调t时刻的状态变量，s(t)＝1表示t时刻空调处于运行状态，s(t)＝0表示t时刻空调处于待机状态；η为空调能效比；
15、此外，对于单台空调而言，s是循环跳变的，即空调功率是循环跳变的，空调温度在允许的室内温度最大值与室内温度最小值之间来回波动，且与由用户设定值及阈值δt共同决定，如下所示:
16、
17、由此可得空调开关状态及功率：
18、
19、
20、其中，s(t)为空调t时刻的状态变量，s(t)＝1表示t时刻空调处于运行状态，s(t)＝0表示t时刻空调处于待机状态，s(t)＝s(t-1)表示空调t时刻的状态与t-1时刻的状态相同；tin(t)表示t时刻的室内温度，℃；分别表示允许的室内温度最小值和最大值，℃；p(t)表示t时刻空调的运行功率，kw；pn表示空调的额定运行功率，kw；
21、步骤1.2：基于下垂控制策略建立空调频率响应动作机制。
22、空调负荷参与一次调频通常采用的是类比发电机一次调频原理的比例控制，其调节量由系统频率偏差按比例控制，如下所示：
23、δf＝f-fref
24、其中，δf是电网频率偏差，fref是电网额定频率,f是电网实际频率。当系统频率偏低时，即δf<0，空调总负荷应下调，部分空调由开变关；当系统频率偏高时，即δf>0，空调总负荷应上调，部分空调由关变开。
25、为了方便叙述，以系统频率偏低，即δf<0，为例，此时空调需削减负荷来参与一次调频，理想状态下其响应量应为：
26、
27、
28、其中，δfdb是频率调节死区，δfmax是系统允许的最大频率偏差，是空调负荷能提供的最大响应量,kair_con为空调的下垂系数。
29、在实际响应过程中，由于定频空调功率无法连续调节，因此只能通过大规模空调数目的开关来近似实现空调集群总功率的连续调节。
30、对于单台空调负荷而言，空调负荷被提前设置好触发频率值，同时对系统频率进行监测。通过比较触发频率与系统频率偏差，决定空调是否动作以及如何动作。因此，空调响应动作机制为：当系统频率偏差δf小于空调下调触发频率阈值时，该空调负荷关闭；当系统频率偏差δf大于空调上调触发频率阈值时，该空调负荷打开。
31、对于空调集群而言，通过对每台空调设置不同的触发频率阈值，以实现不同频率偏差下空调响应量不同。
32、而且，步骤2的实现包括以下具体步骤：
33、步骤2.1：基于环境温度信息设置空调频率响应区间。
34、相比于有通信的集中控制响应方式，本地控制器响应的特点之一就是不确定性。以系统频率偏低(δf<0)的情况为例，对同一空调集群而言，必然存在负荷高峰与负荷低谷，令δfth为空调触发频率，分别为触发频率区间的最小值和最大值，若是在任何情况下空调的触发频率设置都位于固定的之间，将会导致不同场景下发生相同频率偏差时，参与响应的空调数目相去甚远。无论是空调负荷高峰时过调，还是空调负荷低谷时欠调，都会对响应结果产生不利影响，同时响应的不确定性也会为其他频率调节设施的规划带来不便。因此，有必要针对不同的负荷情况设置不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，步骤2所述基于环境温度信息设置空调频率响应区间，并制定空调响应优先级排列方案包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，所述提出基于响应优先级的空调触发频率自主决策方法为：
5.根据权利要求4所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，所述设计空调负荷本地控制机制为：
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，步骤2所述基于环境温度信息设置空调频率响应区间，并制定空调响应优先级排列方案包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，所述提出基于响应优先级的空调触发频率自主决策方法为：
5.根据权利要求4所述提升电网调控潜力的空调调频分散控制方法，其特征在于，所述设计空调负...
【专利技术属性】
技术研发人员：江保锋，熊玮，廖思阳，王鹏宇，黄海煜，谌诺晴，熊华强，夏少连，黄子平，杨铮，肖华，
申请(专利权)人：国家电网有限公司华中分部，
类型：发明
国别省市：
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