【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及频率型需求响应控制，具体涉及一种基于模型预测的电机负荷需求响应控制方法及系统。
技术介绍
1、近年来，随着新能源在电网中的大规模接入，单靠电源侧的调节控制已经难以满足电网安全稳定的需求。对需求侧可参与频率型需求响应的负荷资源加以开发和利用，有助于电网实现安全稳定的电力供应，以及电力系统由“源随荷动”向“源荷互动”的转型。
2、目前，需求侧可调节资源通过需求响应参与系统频率的调节。然而不同负荷资源的调节性能与响应速度存在差异，其中工厂变频电机便于智能控制，能快速调节，具有较大调控潜力。深入研究工厂变频电机参与频率型需求响应的控制方法，挖掘其响应潜力，可以进一步提升系统的频率稳定性。
3、目前关于工厂变频电机参与频率型需求响应的研究，大部分采用传统的基于有功功率下垂特性的控制方式，根据系统频率偏差量计算参与下垂控制的有功功率参考值。该控制方式原理简单易于实现，但是实际运行的工厂变频电机参与频率型需求响应时，仅考虑频率偏差量，响应速度较慢，控制结果不能实现无差调节。
技术实现思路
1、为了克服上述工厂变频电机参与频率型需求响应时，仅考虑频率偏差量，响应速度较慢，控制结果不能实现无差调节的缺陷，本专利技术提供一种基于模型预测的电机负荷需求响应控制方法，所述方法包括：
2、根据获取到的电力系统的频率偏差量，确定变频电机的负荷响应量；
3、根据所述负荷响应量和各类变频电机的出力权重系数，确定所述变频电机的负荷调节量；
4
5、根据所述响应功率，对所述变频电机进行控制。
6、可选的，所述根据获取到的电力系统的频率偏差量，确定变频电机的负荷响应量包括：
7、根据获取到的电力系统的频率偏差量，确定所述电力系统的频率变化率；
8、根据所述频率变化率，确定变频电机的负荷响应量。
9、可选的，所述根据所述负荷响应量和各类变频电机的出力权重系数，确定所述变频电机的负荷调节量包括：
10、根据各类变频电机对应的负荷响应量，确定所有变频电机参与响应的出力总和；
11、根据所述出力总和和所述各类变频电机的出力权重系数，确定所述变频电机所属类型变频电机的负荷调节量。
12、可选的，所述所有变频电机参与响应的出力总和满足如下公式：其中δpdri,t为t时刻第i类变频电机的负荷响应量，δpdr,t为所有变频电机参与响应的出力总和；
13、所述变频电机所属类型变频电机的负荷调节量满足如下公式：其中ωi,t为t时刻所述各类变频电机的出力权重系数。
14、可选的，所述根据获取到的所述电力系统的频率变化率和所述负荷调节量，基于所述电力系统的频率动态模型，确定所述变频电机的响应功率包括：
15、根据所述电力系统的频率变化率和所述负荷调节量，对所述电力系统的频率动态模型进行处理，确定所述变频电机参与频率型需求响应的频率动态模型；
16、基于工厂安全生产约束和可调容量约束，以减少系统频率偏差为目标，对所述频率动态模型进行处理，确定所述变频电机的响应功率。
17、可选的，所述频率动态模型满足如下公式：其中ft+1为所述变频电机在t+1时刻的运行频率，ft为所述变频电机在t时刻的运行频率，t为离散时间常数，f0为所述电力系统的额定频率，h为电网的惯性时间常数，δpdr,t为所述变频电机在t时刻的需求响应有功功率调整量，δpt为所述变频电机在t时刻下的系统有功不平衡量，所述δpt根据所述负荷调节量确定。
18、可选的，所述工厂安全生产约束包括：所述变频电机的可调功率的绝对值不超过所述变频电机的可调功率的约束上限。
19、可选的，所述工厂安全生产约束满足如下公式：i＝0,1,2,…,n-1，其中，δpdr,t+k|t为所述变频电机的可调功率，t+k|t表示t时刻时对t+k时刻的参数的估计量，δpdr,max为所述变频电机的可调功率的约束上限。
20、可选的，所述可调容量约束包括：所述变频电机能够调整的容量范围不小于所述变频电机能够下调的负荷容量约束值，且所述不大于变频电机能够上调的负荷容量约束值。
21、可选的，所述可调容量约束满足如下公式：其中pm,t表示t时刻下所述变频电机的功率状态量,表示所述变频电机能够调整的容量范围，表示所述变频电机在t时刻能够上调的负荷容量约束值，δpdr表示所述变频电机在t时刻能够下调的负荷容量约束值。
22、可选的，所述以减少系统频率偏差为目标满足如下公式：其中j表示以减少系统频率偏差为目标的目标函数，x为所述电力系统的频率，u为控制输入量，n为步长，t+k|t表示t时刻时对t+k时刻的各个参数的估计量，t+n|t表示t时刻时对t+n时刻的各个参数的估计量；q1，r，q2分别为优化目标函数各项的权重系数，权重系数设置越大，表明在优化过程中对该优化项所考虑的优先度越高。
23、可选的，还包括：
24、根据所述负荷响应量，确定所述变频电机的转速变化量；
25、根据所述转速变化量，确定所述变频电机的电机转速信号；
26、根据所述电机转速信号，对所述变频电机进行控制。
27、可选的，所述根据所述响应功率，对所述变频电机进行控制包括：
28、在所述电机转速信号的基础上，根据所述响应功率，对所述变频电机进行优化控制。
29、可选的，所述变频电机输出的负荷功率和输入的负荷功率满足比例变化关系：其中pm为工厂变频电机输出的负荷功率，pm,ref为工厂变频电机输入的负荷功率，ks为增益系数，ts为响应时间常数，s表示频域。
30、另一方面，本专利技术还提供一种基于模型预测的电机负荷需求响应控制系统，包括：
31、负荷响应确定模块，用于根据获取到的电力系统的频率偏差量，确定变频电机的负荷响应量；
32、负荷调节确定模块，用于根据所述负荷响应量和各类变频电机的调节容量大小比例，确定所述变频电机的负荷调节量；
33、响应功率确定模块，用于根据获取到的所述电力系统的频率变化率和所述负荷调节量，基于所述电力系统的频率动态模型，确定所述变频电机的响应功率；
34、电机控制模块，用于根据所述响应功率，对所述变频电机进行控制。
35、另一方面，本专利技术还提供一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
36、所述处理器，用于存储一个或多个程序；
37、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现上述中任意一项所述的基于模型预测控制的电机负荷需求响应控制方法。
38、另一方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述中任意本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于模型预测的电机负荷需求响应控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的电力系统的频率偏差量，确定变频电机的负荷响应量包括：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述负荷响应量和各类变频电机的出力权重系数，确定所述变频电机的负荷调节量包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述所有变频电机参与响应的出力总和满足如下公式：其中ΔPDRi,t为t时刻第i类变频电机的负荷响应量，ΔPDR,t为所有变频电机参与响应的出力总和；
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的所述电力系统的频率变化率和所述负荷调节量，基于所述电力系统的频率动态模型，确定所述变频电机的响应功率包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述频率动态模型满足如下公式：其中ft+1为所述变频电机在t+1时刻的运行频率，ft为所述变频电机在t时刻的运行频率，T为离散时间常数，f0为所述电力系统的额定频率，H为电网的惯性时间常数，ΔPDR,t为所述变频电机在t时刻的需求响应
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述工厂安全生产约束包括：所述变频电机的可调功率的绝对值不超过所述变频电机的可调功率的约束上限。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工厂安全生产约束满足如下公式：0≤|ΔPDR,t+k|t|≤ΔPDR,max i＝0,1,2,…,N-1，其中，ΔPDR,t+k|t为所述变频电机的可调功率，t+k|t表示t时刻时对t+k时刻的参数的估计量，ΔPDR,max为所述变频电机的可调功率的约束上限。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述可调容量约束包括：所述变频电机能够调整的容量范围不小于所述变频电机能够下调的负荷容量约束值，且不大于所述变频电机能够上调的负荷容量约束值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述可调容量约束满足如下公式：其中Pm,t表示t时刻下所述变频电机的功率状态量,表示所述变频电机能够调整的容量范围，t+k|t表示t时刻时对t+k时刻的参数的估计量，表示所述变频电机在t时刻能够上调的负荷容量约束值，ΔPDR表示所述变频电机在t时刻能够下调的负荷容量约束值。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述以减少系统频率偏差为目标满足如下公式：其中J表示以减少系统频率偏差为目标的目标函数，x为所述电力系统的频率，u为控制输入量，N为步长，t+k|t表示t时刻时对t+k时刻的各个参数的估计量，t+N|t表示t时刻时对t+N时刻的各个参数的估计量；q1，r，q2分别为优化目标函数各项的权重系数，权重系数设置越大，表明在优化过程中对该优化项所考虑的优先度越高。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述根据所述响应功率，对所述变频电机进行控制包括：
14.如权利要求1-13任一项所述的方法，其特征在于，所述变频电机输出的负荷功率和输入的负荷功率满足比例变化关系：其中Pm为工厂变频电机输出的负荷功率，Pm,ref为工厂变频电机输入的负荷功率，Ks为增益系数，Ts为响应时间常数，s表示频域。
15.一种基于模型预测控制的电机负荷需求响应控制系统，其特征在于，包括：
16.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至14中任意一项所述的基于模型预测控制的电机负荷需求响应控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于模型预测的电机负荷需求响应控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的电力系统的频率偏差量，确定变频电机的负荷响应量包括：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述负荷响应量和各类变频电机的出力权重系数，确定所述变频电机的负荷调节量包括：
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述所有变频电机参与响应的出力总和满足如下公式：其中δpdri,t为t时刻第i类变频电机的负荷响应量，δpdr,t为所有变频电机参与响应的出力总和；
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的所述电力系统的频率变化率和所述负荷调节量，基于所述电力系统的频率动态模型，确定所述变频电机的响应功率包括：
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述频率动态模型满足如下公式：其中ft+1为所述变频电机在t+1时刻的运行频率，ft为所述变频电机在t时刻的运行频率，t为离散时间常数，f0为所述电力系统的额定频率，h为电网的惯性时间常数，δpdr,t为所述变频电机在t时刻的需求响应有功功率调整量，δpt为所述变频电机在t时刻下的系统有功不平衡量，所述δpt根据所述负荷调节量确定。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述工厂安全生产约束包括：所述变频电机的可调功率的绝对值不超过所述变频电机的可调功率的约束上限。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工厂安全生产约束满足如下公式：0≤|δpdr,t+k|t|≤δpdr,max i＝0,1,2,…,n-1，其中，δpdr,t+k|t为所述变频电机的可调功率，t+k|t表示t时刻时对t+k时刻的参数的估计量，δpdr,max为所述变频电机的可调功率的约束上限。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述可调容量约束包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉婷，田世明，吴丹，刘畅，潘明明，李永军，时珊珊，张开宇，杨鸣宇，何晓，付慧敏，戚忠贤，余向前，董龙，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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