[發(fā)明專利]電熱水器參與電網(wǎng)頻率穩(wěn)定與控制方法及其頻率控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410718899.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104466952A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李中偉;董丹丹;程麗;金顯吉;佟為明;林秋雁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00
• 代理公司: 北京卓恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定與控制以及家用電器控制技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，具體講，涉及一種電熱水器參與電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定與控制方法和電熱水器頻率控制器。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)頻率反映電力系統(tǒng)發(fā)電側(cè)和用電側(cè)的有功功率平衡關(guān)系，有功功率不平衡會(huì)導(dǎo)致頻率偏差的出現(xiàn)，大的頻率偏差對(duì)于電力設(shè)備的安全、有效運(yùn)行，以及整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都是不利的，因此需要對(duì)頻率進(jìn)行穩(wěn)定與控制，將頻率偏差控制在允許范圍之內(nèi)。傳統(tǒng)的主要頻率穩(wěn)定與控制措施是通過(guò)增加/減少機(jī)組出力實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)與用電側(cè)功率平衡，從而實(shí)現(xiàn)將頻率偏差控制在允許范圍之內(nèi)的。這種調(diào)頻方式雖然總體上能夠滿足電力系統(tǒng)的調(diào)頻要求，但存在機(jī)組響應(yīng)速度慢、爬坡時(shí)間長(zhǎng)、頻繁動(dòng)作易磨損、調(diào)頻成本高和污染重等不足之處。另外，隨著風(fēng)力、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電機(jī)組在電力系統(tǒng)中裝機(jī)比例的增加，其對(duì)電網(wǎng)的間歇性沖擊使得電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)面臨著更大的挑戰(zhàn)。

與傳統(tǒng)的基于發(fā)電側(cè)的頻率調(diào)節(jié)方式不同，基于負(fù)荷側(cè)的頻率調(diào)節(jié)主要考慮通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)荷側(cè)容量實(shí)現(xiàn)功率平衡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頻率穩(wěn)定與控制。負(fù)荷側(cè)的家用電器負(fù)荷分布廣，數(shù)量多，盡管單臺(tái)電器的功率不大，但其總?cè)萘看?，能夠滿足電力系統(tǒng)對(duì)調(diào)頻備用容量的要求。而電熱水器作為能夠儲(chǔ)存熱能的純電阻性家用電器負(fù)荷，具有易于控制、開(kāi)通/關(guān)斷一小段時(shí)間不會(huì)影響用戶舒適度等特點(diǎn)。因此，本發(fā)明專利從電熱水器著手，設(shè)計(jì)其參與電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定與控制方法和頻率控制器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有調(diào)頻方式和技術(shù)的不足，開(kāi)發(fā)出一種電熱水器參與電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定與控制方法和電熱水器負(fù)荷頻率控制器，使電熱水器參與到電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)過(guò)程中，有效減小調(diào)頻備用發(fā)電機(jī)組的容量需求，節(jié)省調(diào)頻成本。另外，在有大量風(fēng)電機(jī)組、太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組等新能源機(jī)組的系統(tǒng)中，能夠平抑間歇性機(jī)組出力，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種使電熱水器參與到電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定與控制過(guò)程中的控制方法，主要包括：

第一步：用戶基于電網(wǎng)需求、用戶舒適度需求的不同以及電熱水器磨損程度等方面的考量用遙控器自主設(shè)定調(diào)頻系數(shù)k_f和溫控開(kāi)關(guān)觸發(fā)溫度額定點(diǎn)T^normal的取值，設(shè)計(jì)溫控開(kāi)關(guān)觸發(fā)溫度調(diào)整電路，計(jì)算額定高、低溫觸發(fā)溫度，如式(1)所示：

式中，T^normal是由用戶在考慮自身舒適度需求的前提下自行設(shè)定的額定出水溫度；表示電熱水器溫控開(kāi)關(guān)額定高、低溫觸發(fā)溫度值，同樣，考慮到用戶舒適度的需求，本發(fā)明專利中設(shè)定溫控開(kāi)關(guān)額定高、低溫觸發(fā)溫度值與用戶期望的出水溫度相差2度。

第二步：頻率傳感器實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)頻率信號(hào)f(t)，溫度傳感器采樣電熱水器出水口附近的水溫T(t)。

第三步：電熱水器溫控開(kāi)關(guān)根據(jù)第二步采集到的電網(wǎng)頻率信號(hào)，結(jié)合第一步中用戶自行設(shè)定的調(diào)頻系數(shù)k_f計(jì)算溫控開(kāi)關(guān)觸發(fā)溫度修正量及修正后溫控開(kāi)關(guān)觸發(fā)溫度的值：

ΔT＝k_f×(f-f₀)???(2)

Thigh=Thighnormal+ΔTTlow=Tlownormal+ΔT---(3)]]>