[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

本發明公開了一種面向電網調頻服務的空調負荷虛擬儲能調度方法，包括：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，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，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。本發明充分利用了空調負荷的儲熱能力，建立了空調負荷的虛擬儲能模型，促進電網穩定經濟運行。

技術領域

本發明涉及調度方法，具體涉及一種面向電網調頻服務的空調負荷虛擬儲能調度方法，屬于資源優化調度技術領域。

背景技術

傳統能源的短缺和生態環境的惡化成為制約可持續發展的障礙，變革能源發展方式、推動能源結構轉型、實現節能減排勢在必行，電網必須朝著綠色、低碳、環保的智能化方向發展。風電、水電、光伏等可再生能源因其清潔性和環保性受到了廣泛的關注，各國大力推行可再生能源的發展。但是，高比例可再生能源的接入對電網的安全穩定造成了很大的壓力，可再生能源的波動性和間歇性增加了電力系統運行的不確定性，給電網的供需平衡帶來了巨大的挑戰，這對電力系統中的備用資源提出了更高的要求，如果僅由發電機組提供系統備用，所需的發電機備用容量大但效率低、經濟成本高，因此需要發電側資源和需求側資源同時發揮作用。

智能電網的發展為需求側資源參與電網調度提供了有力的技術支撐，量測技術和通信系統的發展使得需求側資源在電網峰值削減、負荷跟隨以及頻率調節等方面表現出了巨大的潛力。空調、熱泵等溫控負荷因其具備的儲熱能力，可在功率發生變化時仍然維持用戶舒適度水平，是提供電網調頻服務等輔助服務的重要負荷資源。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種面向電網調頻服務的空調負荷虛擬儲能調度方法，該方法充分利用空調負荷的儲熱能力來滿足電網頻率調節服務的需求，減少傳統儲能配置容量。本發明根據空調負荷具備的儲熱能力，建立了空調負荷的虛擬儲能模型，基于優先隊列控制策略和聚合虛擬儲能約束條件，實現電網頻率調節目標下空調負荷虛擬儲能的最優調度，緩解高比例新能源接入帶來的電網供需平衡壓力，促進電網的安全穩定運行。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種面向電網調頻服務的空調負荷虛擬儲能調度方法，該方法的具體步驟主要包括：

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。

本發明所述步驟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(1表示開啟，0表示關閉)。