[發(fā)明專利]一種用于集群溫控負荷聚合商功率調(diào)控的聚合體功率分配模型及分布式一致性控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010008134.3
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN113078629B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余洋;謝仁杰;從樂瑤;盧健斌;田夏
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種集群溫控負荷聚合商功率調(diào)控的聚合體功率分配模型。由于集群溫控負荷調(diào)控會影響到用戶的舒適度，本發(fā)明設(shè)計了一種計及用戶舒適度的集群溫控負荷聚合體功率分配模型，在滿足電網(wǎng)調(diào)度運行功率指令要求的前提下盡量減輕對用戶舒適度的影響。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于誤差補償?shù)募簻乜刎摵煞植际揭恢滦钥刂品椒ā＠碚摵头抡鎸嶒炞C明了系統(tǒng)控制方法的穩(wěn)定性和有效性。相比其它模型及控制方法，本發(fā)明的新穎性在于建立了計及用戶舒適度的集群溫控負荷聚合體功率分配模型，并將改進的分布式一致性控制作為系統(tǒng)控制架構(gòu)，設(shè)計了性能良好的集群溫控負荷功率跟蹤控制器，實現(xiàn)了集群溫控負荷對目標功率曲線的良好跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及需求側(cè)溫控負荷的建模和控制方法，屬于電力系統(tǒng)輔助服務(wù)和需求側(cè)響應(yīng)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著可再生能源規(guī)模化接入電網(wǎng)，我國以風(fēng)電和光伏為代表的可再生能源發(fā)電正以井噴之勢發(fā)展，裝機規(guī)模、并網(wǎng)容量逐步提升，電網(wǎng)需消納的可再生能源發(fā)電量正逐步上升。在全球能源結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的同時，需求側(cè)的負荷種類也在發(fā)生著巨大的變化，居民負荷中以空調(diào)和熱水器為代表的溫控負荷(Thermostatically Controlled Load，TCL)占電網(wǎng)總負荷的比重日益增加。在我國大中城市，夏季空調(diào)負荷占總負荷的比例普遍高達30％-40％，更有個別城市超過50％。TCL是一類以電熱水器、空調(diào)、冰箱等將電能轉(zhuǎn)化為熱能來利用的負荷，已成為了需求側(cè)柔性負荷的主要研究對象之一。因TCL所具有的儲能特性和靈活調(diào)度特性，需求側(cè)“海量”的TCL，為提升電網(wǎng)消納可再生能源發(fā)電、平抑可再生能源電源功率波動、保證電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定帶來了豐富和優(yōu)質(zhì)的可調(diào)控資源。

當(dāng)前，TCLs輔助電力系統(tǒng)運行的研究熱點聚集在TCL聚合體功率的控制方法。對于聚合體的調(diào)控，已有研究提出了基于TCL工作溫度設(shè)定值的控制法、基于集中式控制的聚合體控制具體架構(gòu)、基于分散式控制的聚合體控制方法、基于模糊理論的狀態(tài)序列控制方法、基于智能機器學(xué)習(xí)理論的狀態(tài)序列法等，這些控制方法大多針對著不同的場景，控制算法需較多的信息數(shù)據(jù)，控制的計算量大，且在控制過程中一般都不考慮用戶舒適度，而用戶對于需求響應(yīng)的體驗是決定需求響應(yīng)能否順利實施的關(guān)鍵因素。因此，構(gòu)建計及用戶舒適度的溫控負荷聚合體功率分配模型，設(shè)計運算量小、通信壓力小的聚合體控制方法，對聚合體參與電力系統(tǒng)運行有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，做出三點創(chuàng)新：一是提出了計及用戶舒適度的聚合體功率分配模型，通過對其進行求解可在滿足調(diào)控功率的需求下盡量減輕對用戶舒適度的影響；二是引入分布式一致性控制理論作為聚合體的控制架構(gòu)，降低控制中心的通信壓力；三是基于誤差補償原理設(shè)計了聚合體聚合功率的控制方法，實現(xiàn)聚合體功率對目標功率曲線的準確跟蹤。

本發(fā)明所述的問題是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

首先，基于一致的用戶舒適性標準，建立標準人體舒適度指數(shù)模型：

式中：C為人體舒適度指數(shù)，T_∞為當(dāng)前室外溫度，T_C為當(dāng)前室內(nèi)溫度(TCL設(shè)定溫度)，R_H為相對濕度，V為風(fēng)速(室內(nèi)風(fēng)速可忽略)，T_N為基準溫度，其隨地域不同略有變化。室內(nèi)相對濕度受多種因素影響，在本文討論制冷型TCL工作過程中，相對濕度為定值，當(dāng)室內(nèi)溫度T_C為舒適溫度時取得最佳舒適度C_m。為了直觀表達群體用戶體驗，定義集群用戶平均舒適差數(shù)學(xué)模型：

式中：F為集群用戶平均舒適差，C_i為聚合集群用戶i當(dāng)前的舒適度，N為聚合體TCL數(shù)量。