[發明專利]一種面向電網調頻服務的空調負荷虛擬儲能調度方法

有效

• 申請號: 201910290467.7
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN111555304B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 徐青山;吉用麗;夏勇;欒開寧;楊斌
• 申請（專利權）人: 東南大學;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/28
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.一種面向電網調頻服務的空調負荷虛擬儲能調度方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟S1，基于空調具備的儲熱能力，根據空調負荷熱動力學模型和用戶舒適度水平，構建單體空調的虛擬儲能模型；

步驟S2，考慮空調負荷的參數多樣性和狀態多樣性，構建空調負荷群的虛擬儲能聚合模型；

步驟S3，根據空調開/關狀態以及鎖定/非鎖定狀態，對空調負荷進行分組排序，制定基于優先隊列的空調負荷虛擬儲能控制策略；

步驟S4，考慮最小開/關時間的要求，建立空調負荷群聚合虛擬儲能功率及其爬坡率的約束條件；

步驟S5，運用所提模型和控制策略，求解確定某一電網調頻信號下空調負荷虛擬儲能的最優調度結果；

步驟S1中，根據空調的熱動力學模型構建單體空調的虛擬儲能模型，空調制冷模式下的熱動力學模型可以用來描述室內溫度的變化過程：

式中，T_in(t)為t時刻的室內溫度，C和R分別為等效熱容和等效熱阻，T_out為環境溫度，η為空調能效比，P^rated為空調的額定功率，m(t)為t時刻空調開關狀態的標示量，其中1表示開啟，0表示關閉；

根據用戶舒適度水平的要求，室內溫度要求控制在[T_set-T_δ/2,T_set+T_δ/2]([T_min,T_max])的范圍，那么m(t)可表示為

式中，T_set為室內溫度的設定值，T_δ為溫度死區值；

考慮到空調具備類似于傳統儲能的儲熱能力，將空調系統等效為一種虛擬儲能設備，當室內溫度達到T_min時虛擬儲電量最大，當室內溫度達到T_max時虛擬儲電量最小，故空調負荷的虛擬儲電量E_VES(t)和最大虛擬儲電量E_VES-max可表示為：

當沒有外界控制信號時，室內溫度可維持在其設定值T_set，此時對應的空調電功率值為基線功率P⁰

單體空調的虛擬儲能功率為其電功率與基線功率的差值：

P_VES(t)＝m(t)P^rated-P₀ (6)；

根據式(1)(5)和(6)，可構建單體空調負荷的虛擬儲能模型：

對取kΔt到(k+1)Δt時間范圍的定積分，可得第k個時段內虛擬儲電量的變化量，故單體空調虛擬儲電量的變化可表示為：

相應地，空調負荷的虛擬荷電狀態(the state of virtual charge,SOVC)為：

2.根據權利要求1所述的面向電網調頻服務的空調負荷虛擬儲能調度方法，其特征在于，步驟S2中，考慮不同空調的參數多樣性和狀態多樣性，對于一個有n臺空調的負荷群，其中第i臺空調的虛擬荷電狀態為：

頻率調節信號的采樣周期一般為4秒，此時的值可近似為1，故(10)可簡化為：

對空調負荷群中所有空調的虛擬荷電狀態公式求和，則可得：

令那么空調負荷群的虛擬儲能聚合模型為：

式中，SOVC_sum(k)為第k個時段空調負荷群的聚合虛擬荷電狀態，P_sum(k)為第k個時段空調負荷群的聚合虛擬儲能功率。