一种多空调负荷群的有功功率调制方法技术

本发明专利技术公开了一种多空调负荷群的有功功率调制方法，包括：对每一负荷节点的可控空调负荷进行分群；在每个负荷群中样本空调负荷上安装测量装置，实时采集样本负荷的运行状态信息并上传到电网控制中心，估计负荷群的运行状态；电网控制中心中负荷协调控制器根据负荷需跟踪的有功功率目标值，结合负荷群的运行状态，制定负荷群的控制指令；当某些负荷群采用可恢复控制后的负荷群多样性但在控制的过程中存在功率冲击的第一负荷控制模式时，该控制模式下参与电网系统的一次调频及更长时间尺度的控制；实现多负荷群之间的协调控制。本发明专利技术避免引起空调负荷群聚合功率振荡。并提出空调负荷的恢复控制策略，降低空调设定温度恢复造成的功率恢复高峰。

An active power modulation method for multi air conditioning load groups

The present invention discloses active power modulation method, a multi air conditioning load group includes controllable air conditioning load for each load node grouping; installation measurement device in each sample load group in air conditioning load, state and upload the information to the control center of power system real-time sample load estimation, running load group coordination controller; load power grid control center in the active power load according to the need to track the target value, combined with the running load group, control group set command load; when some load group used but there is power impact in the control process after the load recovery control group diversity first load control mode, control time frequency and longer time scales in the power system control mode; realize the coordinated control between multi load group. The invention avoids the polymerization power oscillation caused by the air conditioning load group. The control strategy of air conditioning load recovery is put forward to reduce the air conditioning temperature and restore the peak power.

【技术实现步骤摘要】
一种多空调负荷群的有功功率调制方法
本专利技术涉及功率调制
，具体涉及一种多空调负荷群的有功功率调制方法。
技术介绍
传统上，电力系统采用“发电跟踪负荷”的控制方式，负荷被视为被动的物理终端。电力系统中存在大量具有能量(热能、化学能、电磁能等)存储特性的负荷，如空调、冰箱、热水器、热泵和电动汽车等，短时间投切或改变控制参数，不会对用户用电造成明显的负面影响，具有主动参与功率平衡控制，为系统提供备用的潜能。随着发电构成的变化—大容量火电机组与核电机组所占比例提高，大规模间歇式能源发电并网，发电侧的容量成本和系统的备用容量需求显著增加，充分挖掘负荷侧备用的潜能具有重要意义。负荷控制的难点在于负荷数量巨大且地理分布广泛，目前的控制方式及存在的问题如下：1、实施不需要与调度中心通信的负荷分散式控制，响应速度快，实施成本低，但如果未实现负荷控制与系统有功功率控制结构的有机结合，会造成负荷控制的不确定性，容易导致过控或欠控现象。2、实施采用双向通信的反馈控制，控制精度高，但负荷与调度中心之间需进行测量数据与控制指令的上传下达，降低了负荷控制的响应速度，对信息处理能力要求高，增加了实施成本。3、实施采用双向通信但实行开环控制，控制中心对负荷发送控制指令，负荷接收指令并执行，同时控制中心采集样本负荷的信息估计负荷群的运行状态。此类负荷控制方式降低了实施负荷控制的通信成本，同时能够保证一定的负荷控制精度，有利于促进其在工程上的应用。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种多空调负荷群的有功功率调制方法，本专利技术提出了两种均可实现负荷多样性恢复的负荷控制模式，避免引起空调负荷群聚合功率振荡，并提出空调负荷的恢复控制策略，降低空调设定温度恢复造成的功率恢复高峰。针对两种控制模式所固有的特点，提出两种控制模式负荷群功率相叠加的协调控制模式。在此基础上，进一提出了多负荷群的协调控制策略。对空调负荷群进行了仿真，验证了多空调负荷群的有功功率调制策略的有效性。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种多空调负荷群的有功功率调制方法，包括以下步骤：对每一负荷节点的可控空调负荷进行分群；在每个负荷群中样本空调负荷上安装测量装置，实时采集样本负荷的运行状态信息并上传到电网控制中心，估计负荷群的运行状态；电网控制中心中负荷协调控制器根据负荷需跟踪的有功功率目标值，结合负荷群的运行状态，制定负荷群的控制指令；当某些负荷群采用可恢复控制后的负荷群多样性但在控制的过程中存在功率冲击的第一负荷控制模式时，该控制模式下参与电网系统的一次调频及更长时间尺度的控制；为消除第一负荷控制模式中的功率冲击，对其他部分负荷群实施可恢复控制后的负荷群多样性但控制的过程中不存在功率冲击的第二负荷控制模式，使实施不同控制策略的负荷群叠加后的总功率不再出现功率冲击，实现多负荷群之间的协调控制。进一步的，样本负荷的运行状态信息包括负荷的终端特性，温度、湿度、风速、日照与负荷运行状态相关的气象数据及外部控制命令。进一步的，在实现多负荷群协调控制时，假设某一负荷群采用第一负荷控制模式，t1时刻该负荷响应系统控制降低功率需求，对应有相应的空调负荷群聚合功率变化曲线；t2时刻控制该负荷节点上另一负荷群采用第二负荷控制模式，对应有相应的空调负荷群聚合功率变化曲线，使ΔP2-ΔP1＝ε，其中ε为期望的空调负荷群聚合功率变化值。进一步的，根据第一负荷控制模式中负荷群控制后的ΔP1+ε大小及时刻t3确定第二负荷控制模式中负荷群的控制指令ΔP2大小及响应时刻t2，根据ΔP2进一步确定负荷群设定温度变化的大小。进一步的，假设空调负荷的参数分布均匀，空调开启时室内温度的下降速率和空调关闭后室内温度上升速率相等且为常数v，第一负荷控制模式和第二负荷控制模式对应的速率分别为v1、v2，则ΔP1和t3由下式求得：t3＝(2Δ-δ)/v1其中，f1为t3时刻处于开状态的空调负荷群概率密度，根据样本负荷的信息采用蒙特卡洛模拟求得；进一步的，根据样本负荷的信息采用蒙特卡洛法模拟采用第二负荷控制模式控制负荷群的运行，拟合出设定温度变化ΔTset与空调负荷群聚合功率变化最低值之间的关系，进一步由ΔP2＝ΔP1+ε得到控制指令ΔTset的大小，控制的时刻t2由下式得：t2＝t3-δ/v2；δ为设定温度的调高值，Δ为空调关闭和开启边界温度值的差值。其中，上述时刻t1、t2及t3的关系是：t1：第一负荷控制模式的控制时刻；t2：第二负荷控制模式的控制时刻；t3：第一负荷控制模式的峰值时刻。t1和负荷群的工作特性决定了第一负荷控制模式的峰值时刻t3(如式t3＝(2Δ-δ)/v1所示)，t3和负荷群的工作特性决定了第二负荷控制模式的控制时刻t2(如式t2＝t3-δ/v2所示)。进一步的，对于第一负荷控制模式，包括以下阶段：1)控制前，空调负荷群开和关的概率密度处于连续的变化状态，某一时刻由开转为关运行状态的空调数目和由关转为开运行状态的空调数目基本相同，空调负荷群的聚合功率变化范围很小；2)对空调负荷实施控制，室内温度处于新设定温度下限和旧设定温度下限之间的所有空调关闭，控制后可立即减少空调负荷群的功率需求；3)负荷控制后，温度范围内无空调负荷运行，因此，在一段时间内只有达到温度下限θ-关闭的空调负荷，无达到温度上限θ+开启的空调负荷，即空调负荷聚合功率持续下降直到达到设定的第一状态后，空调负荷聚合功率开始上升；4)当空调负荷群的运行状态达到设定的第二状态时，实施控制后即刻处于之间的空调负荷未达到温度上限，室内温度继续上升，直到温度上限和后，空调进入关闭状态；5)当本运行周期结束后，设置过渡设定温度上限和空调负荷的温度上限调整为θ+，空调负荷群在新的温度上下限之间周期运行，空调负荷群开和关的概率密度随着空调的循环周期工作处于连续变化状态，空调负荷群的聚合功率在控制后的一个周期后达到新的稳态；分别表示控制前空调设定温度的上下限，θ+、θ-分别表示控制后空调设定温度的上下限，δ为设定温度的调高值，Δ为空调关闭和开启边界温度值的差值。进一步的，对于第二负荷控制模式，包括以下阶段：1)控制后，空调的设定温度的上限设置为θ+，温度下限保持不变；2)在控制后空调的第一个运行周期内，当空调达到温度下限改变运行状态后，空调的温度下限设置为θ-，空调在新的温度上下限θ+、θ-之间运行；表示控制前空调设定温度的下限，θ+、θ-分别表示控制后空调设定温度的上下限；3)当所有的空调负荷都进入新的温度上下限之间运行时，空调负荷群到达新的稳态，空调负荷群开和关的概率密度随着空调的循环周期工作处于连续变化状态，未破坏负荷多样性。进一步的，本申请中的空调负荷在单台空调三阶物理模型的基础上，利用蒙特卡洛模拟实现多台参数分布不均匀的空调负荷的聚合，求得负荷群在任意时刻t的平均运行状态及功率需求。本专利技术的有益效果：具有能量存储特性的负荷能够主动参与系统功率平衡控制，本申请以空调负荷为例，提出了一种多空调负荷群的有功功率调制策略。首先，设计了两种均可实现负荷多样性恢复的负荷控制模式，避免引起空调负荷群聚合功率振荡。并提出空调负荷的恢复控制策略，降低空调设定温度恢复造成的功率恢复高峰。针对两种控制模式所固有的特点，提出两种控制模式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多空调负荷群的有功功率调制方法，其特征是，包括以下步骤：对每一负荷节点的可控空调负荷进行分群；在每个负荷群中样本空调负荷上安装测量装置，实时采集样本负荷的运行状态信息并上传到电网控制中心，估计负荷群的运行状态；电网控制中心中负荷协调控制器根据负荷需跟踪的有功功率目标值，结合负荷群的运行状态，制定负荷群的控制指令；当某些负荷群采用可恢复控制后的负荷群多样性但在控制的过程中存在功率冲击的第一负荷控制模式时，该控制模式下参与电网系统的一次调频及更长时间尺度的控制；为消除第一负荷控制模式中的功率冲击，对其他部分负荷群实施可恢复控制后的负荷群多样性但控制的过程中不存在功率冲击的第二负荷控制模式，使实施不同控制策略的负荷群叠加后的总功率不再出现功率冲击，实现多负荷群之间的协调控制。

【技术特征摘要】
1.一种多空调负荷群的有功功率调制方法，其特征是，包括以下步骤：对每一负荷节点的可控空调负荷进行分群；在每个负荷群中样本空调负荷上安装测量装置，实时采集样本负荷的运行状态信息并上传到电网控制中心，估计负荷群的运行状态；电网控制中心中负荷协调控制器根据负荷需跟踪的有功功率目标值，结合负荷群的运行状态，制定负荷群的控制指令；当某些负荷群采用可恢复控制后的负荷群多样性但在控制的过程中存在功率冲击的第一负荷控制模式时，该控制模式下参与电网系统的一次调频及更长时间尺度的控制；为消除第一负荷控制模式中的功率冲击，对其他部分负荷群实施可恢复控制后的负荷群多样性但控制的过程中不存在功率冲击的第二负荷控制模式，使实施不同控制策略的负荷群叠加后的总功率不再出现功率冲击，实现多负荷群之间的协调控制。2.如权利要求1所述的一种多空调负荷群的有功功率调制方法，其特征是，样本负荷的运行状态信息包括负荷的终端特性，温度、湿度、风速、日照与负荷运行状态相关的气象数据及外部控制命令。3.如权利要求1所述的一种多空调负荷群的有功功率调制方法，其特征是，在实现多负荷群协调控制时，假设某一负荷群采用第一负荷控制模式，t1时刻该负荷响应系统控制降低功率需求，对应有相应的空调负荷群聚合功率变化曲线；t2时刻控制该负荷节点上另一负荷群采用第二负荷控制模式，对应有相应的空调负荷群聚合功率变化曲线，使ΔP2-ΔP1＝ε，其中ε为期望的空调负荷群聚合功率变化值。4.如权利要求3所述的一种多空调负荷群的有功功率调制方法，其特征是，根据第一负荷控制模式中负荷群控制后的ΔP1+ε大小及时刻t3确定第二负荷控制模式中负荷群的控制指令ΔP2大小及响应时刻t2，根据ΔP2进一步确定负荷群设定温度变化的大小。5.如权利要求4所述的一种多空调负荷群的有功功率调制方法，其特征是，假设空调负荷的参数分布均匀，空调开启时室内温度的下降速率和空调关闭后室内温度上升速率相等且为常数v，第一负荷控制模式和第二负荷控制模式对应的速率分别为v1、v2，则ΔP1和t3由下式求得：t3＝(2Δ-δ)/v1其中，f1为t3时刻处于开状态的空调负荷群概率密度，根据样本负荷的信息采用蒙特卡洛模拟求得；δ为设定温度的调高值，Δ为空调关闭和开启边界温度值的差值。6.如权利要求5所述的一种多空调负荷群的有功功率调制方法，其特征是，根据样本负荷的信息采用蒙特卡洛法模拟采用第二负荷控制模式控制负荷群的运行，拟合出设定温度变化ΔTset与空调负荷群聚合功率变化最低值之间的关系，进一步由ΔP2＝ΔP1+ε得到控制指令ΔTset的大小，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萌，王军，赵斌超，李宽，李玉敦，张国辉，王昕，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37