[發(fā)明專利]一種基于模型預(yù)測的溫控負荷參與微電網(wǎng)調(diào)控方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112994036B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董密;高涵;李力;黃未名;楊建;宋冬然
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/14;H02J3/26
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 朱繪

本發(fā)明提供了一種基于模型預(yù)測的溫控負荷參與微電網(wǎng)調(diào)控方法及系統(tǒng)，該方法通過溫控負荷描述步驟以溫控負荷的基本物理模型為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)定的影響因素約束，構(gòu)建描述設(shè)定區(qū)域集群負荷性能的負荷聚合模型；通過電網(wǎng)模型確定步驟基于負荷聚合模型構(gòu)建溫控負荷參與互聯(lián)微電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，并確定對應(yīng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型；進而通過預(yù)測控制步驟綜合負荷聚合模型和系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型，引入模型預(yù)測控制機制，依據(jù)設(shè)定的優(yōu)化約束策略設(shè)計互聯(lián)微電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)頻控制器。采用上述調(diào)控方案，能夠克服現(xiàn)有調(diào)控技術(shù)中對需求側(cè)影響大以及調(diào)頻效率低的問題，控制對需求側(cè)的影響且充分發(fā)揮溫控負荷的潛力的同時，擴展了需求側(cè)負荷的狀態(tài)靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模型預(yù)測的溫控負荷參與微電網(wǎng)調(diào)控方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微電網(wǎng)是由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，其提出旨在實現(xiàn)分布式電源的靈活、高效應(yīng)用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題。開發(fā)微電網(wǎng)能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負荷多種能源形式的高可靠供給，有助于實現(xiàn)傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的過渡發(fā)展。

微電網(wǎng)中有效集成了各類分布式電源、儲能以及負荷，可以實現(xiàn)對局部區(qū)域的靈活、可靠、經(jīng)濟供電，因此微電網(wǎng)技術(shù)成為近年來新能源領(lǐng)域的研究熱點。但是，微電網(wǎng)中大量分布式電源常采用電力電子設(shè)備作為并網(wǎng)接口，基于可再生能源發(fā)電的分布式電源輸出功率的間歇性和負載功率的多變性增加了微電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)的難度。實際應(yīng)用中，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，發(fā)電與負載的差異會導(dǎo)致系統(tǒng)頻率偏離其期望值，為了維持電網(wǎng)穩(wěn)定，使系統(tǒng)頻率維持在合理的值去，且保障各區(qū)域系統(tǒng)的運行性能均衡，現(xiàn)有的電網(wǎng)控制策略中主要通過改變發(fā)電機的出力，平衡負荷功率的變化。然而，柴油發(fā)電機組響應(yīng)時間長，機組爬坡速率低，難以滿足新能源并網(wǎng)帶來的要求。因此，需要新的方法來改善電網(wǎng)的動態(tài)響應(yīng)能力，滿足電網(wǎng)的穩(wěn)定調(diào)頻要求。

隨著電力系統(tǒng)向智能電網(wǎng)方向的快速發(fā)展，現(xiàn)代控制以及通信技術(shù)為需求側(cè)管理(Demand-side management，DSM)技術(shù)的興起及應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，該領(lǐng)域中，由于溫控負荷具有較大的可調(diào)節(jié)容量，部分溫控負荷響應(yīng)的慣性常數(shù)較小，理論上可以有效的保障電力系統(tǒng)的調(diào)頻速度，因此，參與需求側(cè)管理的負荷一般是溫控負荷，該負荷可以根據(jù)電網(wǎng)的需求，在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)用電量，如部分商業(yè)、居民負荷中的空調(diào)、電熱水器、冰箱等。但是要想通過調(diào)節(jié)溫控負荷實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定控制，需要合理控制對需求側(cè)的影響，因此需要提供一種能夠同時兼顧系統(tǒng)調(diào)頻穩(wěn)定性和效率以及需求側(cè)影響最小化的微電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于模型預(yù)測的溫控負荷參與微電網(wǎng)調(diào)控方法，在一個實施例中，所述方法包括：

溫控負荷描述步驟、以溫控負荷的基本物理模型為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)定的影響因素約束構(gòu)建用于描述設(shè)定區(qū)域集群溫控負荷性能的負荷聚合模型；

電網(wǎng)模型確定步驟、基于目標互聯(lián)區(qū)域的負荷聚合模型構(gòu)建溫控負荷參與互聯(lián)微電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，并確定該微電網(wǎng)系統(tǒng)對應(yīng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型；

預(yù)測控制步驟、綜合互聯(lián)微電網(wǎng)系統(tǒng)對應(yīng)的負荷聚合模型和系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型，引入模型預(yù)測控制機制，依據(jù)設(shè)定的優(yōu)化約束策略設(shè)計互聯(lián)微電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)頻控制器。

優(yōu)選地，一個實施例中，在所述溫控負荷描述步驟中，利用一階等效熱參數(shù)模型作為溫控負荷的基本物理模型，設(shè)置溫控負荷的響應(yīng)速度為影響因素，構(gòu)建所述負荷聚合模型。

進一步地，一個實施例中，所述溫控負荷描述步驟中，還包括：設(shè)置溫控負荷的調(diào)節(jié)功率以及溫控負荷用戶側(cè)溫度的邊界值作為影響因素約束。

一個實施例中，在確定所述微電網(wǎng)系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型的過程中，用區(qū)域控制誤差表征互聯(lián)微電網(wǎng)系統(tǒng)中負荷和發(fā)電機之間的功率匹配程度，分析確定溫控負荷參與互聯(lián)微電網(wǎng)的狀態(tài)空間模型，作為該微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制數(shù)學(xué)模型。