[發明專利]用戶側可調控靈活資源的量化與協同優化控制方法

有效

• 申請號: 202011015014.2
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112366682B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 陳培育;霍現旭;崇志強;李國棟;李樹青;于光耀;胡曉輝;李樹鵬;馬世乾;劉亞麗;王崢;劉云;王天昊
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種用戶側可調控靈活資源的量化與協同優化控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、以電動汽車聚合體和溫控負荷聚合體為兩個單體對象，分別構建電動汽車聚合體的可調控潛力量化模型與溫控負荷聚合體可調控潛力量化模型；

步驟二、在電動汽車聚合體、溫控負荷聚合體的建?；A上，以經濟調控成本最低為目標，建立電動汽車聚合體與溫控負荷聚合體協同優化控制策略；

步驟一中構建電動汽車聚合體的可調控潛力量化模型的具體步驟為：

(1)通過對電動汽車特征參數進行統計分析，獲取電動汽車聚合體可調控潛力量化模型構建的關鍵參數，包括：通過對電動汽車車輛類型進行分類，分析電動汽車電池特征參數的統計數據；根據電動汽車接入特性的差異，分析電動汽車充放電特性的統計數據；根據電動汽車車輛用途的分類，分析電動汽車交通出行特征參數的統計數據；根據電動汽車用戶特征信息的分類，分析電動汽車用能特征的統計數據；

(2)以向電網反供電為正方向，t時刻入網電動汽車j的有功功率為P_j,t，其最大值為最小值為P_j,t如式(1)所示；

以保有N₀輛電動汽車的聚合體為例，以下步驟用來獲取電動汽車聚合體可調控潛力量化模型；

(2.1)確定電動汽車接入電網的初始SOC：

為確定電動汽車接入電網時的初始SOC，通過分析電動汽車一系列參數，其中包括出行前的SOC、電動汽車基礎參數(容量、能耗)和運行參數(日出行距離)，如式(2)所示：

式中，D_j為電池容量，d_j為電動汽車的日出行距離，C_j,e為每公里電池能耗，SOC_j,s為入網時的初始SOC，δ_j為用戶出行前的SOC值；

利用蒙特卡羅方法對電池容量的概率分布進行抽樣，確定電動汽車j的電池容量D_j；基于相同方法，根據電池能耗和日出行距離的概率分布，分別抽樣確定每公里的電池能耗C_j,e和日出行距離d_j；在上述數據的基礎上，利用式(2)確定電動汽車入網時的初始狀態；

(2.2)確定電動汽車的出行時間：

出行時間包括：開始和結束出行時間；根據開始出行時間和結束出行時間的概率分布，利用蒙特卡羅方法，分別抽樣確定電動汽車j的開始出行時間t_j,d(電動汽車離開電網時刻)和電動汽車的結束出行時間t_j,s(電動汽車接入電網時刻)，結合步驟(2.1)，確定入網時的SOC_j,s；

(2.3)確定用戶的出行需求：

根據用能需求的概率分布，抽樣確定電動汽車出行對SOC的需求SOC_j,d；充電時的SOC不斷變化，如式(3)所示，因以電動汽車向電網供電方向，即反供電為正方向，因此充電時P_j,t為負值，同時P_j,t需要滿足交換功率的限制；

式中，Δt為時間間隔，D_j,t為如式(4)的廣義電池容量；

式中，η_c和η_d分別為充電和放電效率(0≤η_c,η_d≤1)；

(2.4)確定電動汽車聚合體響應能力：

設實時入網的電動汽車數量為n_t(n_t≤N₀)，則電動汽車聚合體的與電網交換的功率P_t^eva如式(5)所示；本發明定義電動汽車聚合體的上調能力和下調能力分別如式(6)和(7)所示：

構建溫控負荷聚合體的可調控潛力量化模型的具體步驟為：

(1)通過對溫控負荷特征參數進行統計分析，獲取溫控負荷聚合體可調控潛力量化模型構建的關鍵參數，包括根據溫控負荷的用能特征信息，對溫控負荷用能舒適度的統計數據進行分析；根據溫控負荷接入電網的特征信息，對溫控負荷用能功率、熱泵特征參數的統計數據進行分析；根據溫控負荷用能環境的特征信息，對溫控負荷用戶室外溫度、室內溫度要求的統計數據進行分析；

(2)以電熱泵設備為例，以下步驟用來獲取溫控負荷聚合體可調控潛力量化模型：

以一天內溫控負荷所在室內溫度為狀態變量，溫度的變化如式(8)所示；

式中，為t時刻電熱泵j所在室內的環境溫度；為室外溫度；a_j取值為R_j、C_j分別為電熱泵j的等值熱電阻、等值熱電容；為電熱泵與電網交換的有功功率，以向電網反饋電能為正方向，的取值集合為和分別為的上下界；

為保證用戶用能舒適度，室內溫度的上下限為[θ_lower,θ_upper]；[0,t₂]時段溫控負荷處于開啟狀態，室溫上升，[t₂,t₄]時段處于關斷狀態，室溫下降；[0,t₁]時段室溫由θ_lower變化為此時開啟時間較短，不宜參與控制；[t₁,t₂]時段室內溫度由變化為θ_upper，此時溫控負荷能夠通過關斷參與系統響應；[t₂,t₃]時段室溫由θ_upper變化為此時溫控負荷關斷時間較短，不宜參與控制；[t₃,t₄]時段室溫由變化為θ_lower，此時溫控負荷能夠通過開啟參與系統響應；

溫控負荷j的輸出功率的上下限(和)如式(9)表示；

式中，為溫控負荷j的額定消耗功率，θ_j,t為溫控負荷的開關狀態；

溫控負荷聚合體的輸出功率P_t^LA如式(10)所示，輸出功率的上下邊界和分別如式(11)和(12)所示：