基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，包括以下步驟：空調(diào)負(fù)荷的儲(chǔ)能建模；根據(jù)各空調(diào)機(jī)組的SOC預(yù)測(cè)值，形成用于實(shí)時(shí)控制的空調(diào)群的on_off_stack和off_on_stack兩個(gè)棧；負(fù)荷聚合商計(jì)算所轄空調(diào)機(jī)組群的可調(diào)整容量，并上報(bào)至調(diào)度中心；負(fù)荷聚合商接收調(diào)度中心下發(fā)的功率調(diào)整指令；負(fù)荷聚合商根據(jù)一定的空調(diào)機(jī)組啟停控制策略，將功率調(diào)整指令分解為對(duì)所轄各個(gè)空調(diào)機(jī)組的啟停控制。本發(fā)明基于負(fù)荷聚合商的商業(yè)模式，建立了大規(guī)?？照{(diào)機(jī)組參與系統(tǒng)二次調(diào)頻的流程和方法，對(duì)空調(diào)機(jī)組建立儲(chǔ)能模型，使其能像普通儲(chǔ)能元件一樣參與電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度，形成空調(diào)機(jī)組作為需求響應(yīng)資源參與系統(tǒng)二次調(diào)頻的基本理論。
【專利說(shuō)明】基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)家電網(wǎng)公司于2013年2月發(fā)布《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》，打破了以往分布式電源只“并網(wǎng)”不“上網(wǎng)”的發(fā)展障礙。但由于I)風(fēng)電、光伏等新能源型分布式電源本身具有間歇性、隨機(jī)性的出力特征；2)用戶自主發(fā)用電決策造成上網(wǎng)功率的不確定性；3)不同于大型風(fēng)電場(chǎng)等集中式新能源發(fā)電，用戶側(cè)分布式電源具有不可調(diào)度性，即電網(wǎng)必須完全消納分布式發(fā)電功率，其大規(guī)模接入電網(wǎng)后必將給傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。相較于電池等儲(chǔ)能裝置，負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)資源能以相對(duì)低廉的價(jià)格為系統(tǒng)提供輔助服務(wù)，通過一定的協(xié)調(diào)控制可改善分布式電源接入后系統(tǒng)的安全可靠性。
[0003]刊登于《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2013年9月10日第37卷第17期的《基于負(fù)荷聚合商業(yè)務(wù)的需求響應(yīng)資源整合方法與運(yùn)營(yíng)機(jī)制》一文提出了負(fù)荷聚合商的概念:需求響應(yīng)技術(shù)是智能電網(wǎng)的核心技術(shù)之一，應(yīng)用需求響應(yīng)技術(shù)可以充分挖掘負(fù)荷側(cè)資源，實(shí)現(xiàn)資源的綜合優(yōu)化配置，但總體而言當(dāng)前對(duì)于負(fù)荷調(diào)節(jié)能力的挖掘還不夠深入，用戶響應(yīng)系統(tǒng)的程度還不夠高。發(fā)達(dá)國(guó)家中出現(xiàn)了一種新的專業(yè)化需求響應(yīng)提供商----負(fù)荷聚合商(load
aggregator, LA)。LA是一個(gè)整合用戶需求響應(yīng)并提供給市場(chǎng)購(gòu)買者的獨(dú)立組織,不僅可以為中小負(fù)荷提供參與市場(chǎng)調(diào)節(jié)的機(jī)會(huì)，還可以通過專業(yè)的技術(shù)手段充分發(fā)掘負(fù)荷資源，提供市場(chǎng)需要的輔助服務(wù)產(chǎn)品。國(guó)外關(guān)于LA業(yè)務(wù)的研究比較成熟，很多國(guó)家和地區(qū)都有LA的應(yīng)用實(shí)例，LA已由最初的電能代購(gòu)商發(fā)展成為提供多種技術(shù)和服務(wù)的需求響應(yīng)資源整合者。為了整合需求響應(yīng)資源，使閑置的具有調(diào)節(jié)能力的中小負(fù)荷能夠參與到市場(chǎng)中，可以通過LA這種商業(yè)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。LA可以為一家公司，在提供需求響應(yīng)資源的電力終端用戶，以及想購(gòu)買這些資源的電力系統(tǒng)參與者之間充當(dāng)中間人，使用戶以一種有效途徑接觸電力市場(chǎng)，并提供更多具有靈活性的服務(wù)和技術(shù)。LA可以是“市政當(dāng)局或其他政府實(shí)體、能源服務(wù)提供商、調(diào)度協(xié)調(diào)者、配電公司、代表單一或許多負(fù)荷的其他實(shí)體，目的是向獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(independent system operator, ISO)提供需求削減負(fù)荷。LA也可以是任何實(shí)體,通過將分散的負(fù)荷整合成可以控制的負(fù)荷組，從而響應(yīng)ISO的系統(tǒng)控制請(qǐng)求。
[0004]空調(diào)負(fù)荷由于其所屬建筑環(huán)境具備一定的熱存儲(chǔ)能力，可短時(shí)中斷供電，是電力系統(tǒng)中一類典型的柔性負(fù)荷，并具有以下特征:1)在一定的室溫范圍內(nèi)對(duì)空調(diào)進(jìn)行控制，人體無(wú)明顯的不適感覺；2)響應(yīng)速度快，根據(jù)加州自動(dòng)需求響應(yīng)示范工程的測(cè)試結(jié)果，暖通空調(diào)的需求響應(yīng)速度甚至可達(dá)到秒級(jí)；3)空調(diào)負(fù)荷是電力系統(tǒng)尖峰負(fù)荷的重要組成部分，集中控制后數(shù)量可觀且調(diào)度方式靈活，因而可參與調(diào)峰調(diào)頻、負(fù)荷跟蹤等輔助服務(wù)。目前，已經(jīng)有部分空調(diào)負(fù)荷控制，但缺乏底層的物理支撐，帶有較強(qiáng)的主觀性；并且控制過程十分復(fù)雜，無(wú)法受用大部分情況，只能針對(duì)大型空調(diào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，空調(diào)負(fù)荷的快速響應(yīng)特征決定了其參與系統(tǒng)運(yùn)行的方式不僅僅局限于調(diào)峰，目前來(lái)說(shuō)還未實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。
[0005]設(shè)計(jì)一種新的負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，能夠?qū)?fù)雜的調(diào)節(jié)過程簡(jiǎn)單化，使其得到更廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的方向。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，將復(fù)雜物理運(yùn)行過程抽象成一個(gè)簡(jiǎn)單的儲(chǔ)能元件，使系統(tǒng)調(diào)度者或負(fù)荷聚合商在運(yùn)行調(diào)度時(shí)簡(jiǎn)化輸出過程，解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]技術(shù)方案:一種基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0008]I)負(fù)荷聚合商讀取其所轄區(qū)域內(nèi)可受控空調(diào)機(jī)組的參數(shù)，建立空調(diào)功率、等效儲(chǔ)電量及時(shí)間之間的關(guān)系，即單臺(tái)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型:
UD = H-TJ/n + RC^S1-E^ii^-e、' M
00+ c( Tma - r.)/；/+ RC^iiSUt)⑴
[0010]辦)v?
C(Hn) I rIK2)
[0011]式中:
[0012]Estore (tk)為tk時(shí)刻空調(diào)房間等效儲(chǔ)電量，單位為J ；
[0013]C為等效熱容，表明了溫度每變化1°C所吸收或放出的熱量大小，單位為J/°C ；
[0014]Tfflax為滿足人體舒適度要求的空調(diào)房間室溫最大值，Tmin為滿足人體舒適度要求的空調(diào)房間室溫最小值，單位均為。C ；
[0015]Twt為外界溫度，單位為。C ;
[0016]η為空調(diào)能效比；
[0017]R為等效熱阻，是反映熱量傳遞能力的綜合參數(shù)，表明了 IW熱量所引起的溫升大小，單位為。C /W ；
[0018]Prated為空調(diào)的額定功率，單位為W ；
[0019]S為制冷主機(jī)開關(guān)狀態(tài)，S(tk) = I表示tk時(shí)刻制冷主機(jī)開關(guān)打開，S(tk) = O表示tk時(shí)刻制冷主機(jī)開關(guān)關(guān)斷；
[0020]Δ t為計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)，At = tk+1-tk,單位為S ；
[0021]SOC (tk)為tk時(shí)刻空調(diào)儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)；
[0022]2)根據(jù)各空調(diào)機(jī)組的SOC預(yù)測(cè)值,形成on_off_stack和off_on_stack兩個(gè)棧；
[0023]3)負(fù)荷聚合商計(jì)算所轄空調(diào)機(jī)組群的可調(diào)整容量，并上報(bào)至調(diào)度中心；
[0024]4)負(fù)荷聚合商接收調(diào)度中心下發(fā)的功率調(diào)整指令Ptradi:
[0025]5)根據(jù)空調(diào)機(jī)組啟?？刂撇呗裕瑢⒐β收{(diào)整指令分解為對(duì)負(fù)荷聚合商所轄各個(gè)空調(diào)機(jī)組的啟?？刂?。
[0026]所述步驟I)建模過程中，當(dāng)室溫為Tmax時(shí)，空調(diào)機(jī)組荷電狀態(tài)SOC值為O ;當(dāng)室溫為Tmin時(shí)，空調(diào)機(jī)組荷電狀態(tài)SOC值為I。
[0027]所述步驟2)具體步驟包括以下步驟:
[0028]2.1)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻空調(diào)房間的室溫計(jì)算房間的等效儲(chǔ)電量:
P (1 ^ _C{T^-Tia^k))
[0029]厶 store)—
rI(3)
[0030]式中，Tin(tk)為tk時(shí)刻室內(nèi)溫度，單位為。C。
[0031]2.2)根據(jù)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型預(yù)測(cè)下一時(shí)刻其荷電狀態(tài):
[0032]
Cyvy., _ CiTimx - Tna)//; + RCU1') —I (:(7_ — Tm )//; + RC^Sitk) _ Ui )J <' ,
U —----zr—,-
-Triiil) I η
(4)
[0033]2.3)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為開，且O ( S0C(tk+1) ( I的機(jī)組按S0C(tk+1)從大到小的順序排序，形成on_off_stack棧；
[0034]2.4)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，且O ( S0C(tk+1) ( I的機(jī)組按S0C(tk+1)從小到大的順序排序，形成off_on_stack棧。
[0035]步驟3)中可調(diào)整容量的計(jì)算具體包括以下步驟:
[0036]3.1)負(fù)荷聚合商統(tǒng)計(jì)出在[tk，tk+1]時(shí)段內(nèi)有狀態(tài)自然切換點(diǎn)的設(shè)備:
[0037]3.1.1)統(tǒng)計(jì)出SOCiUkJ〈O且當(dāng)前狀態(tài)為關(guān)斷的空調(diào)機(jī)組，即會(huì)自動(dòng)從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為額定功率運(yùn)行的設(shè)備，設(shè)定共Ns。臺(tái)，計(jì)算該Ns。臺(tái)機(jī)組的額定功率總和PS ()，t()tal:
N”
[0038]Ps 0,t0tal=￡^atecU⑴
z=l
[0039]3.1.2)統(tǒng)計(jì)出SOCiUkJM且當(dāng)前狀態(tài)為開的元件，即會(huì)自動(dòng)從額定功率運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)斷的設(shè)備，假設(shè)共N。s臺(tái)，計(jì)算該Ntj s臺(tái)機(jī)組的額定功率總和P^trtal:
-K,
_0]=Z^ated,/⑷
i=\
[0041]3.2)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向上可調(diào)整容量AP+,max(tk)為:
[0042]K士 Σ "^ratedi "^o s total ^s o total(7)
I
[0043]其中，i為on_off_stack棧中空調(diào)機(jī)組；
[0044]3.3)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向下可調(diào)整容量AP_,max(tk)為:
[0045]max (4)〉.:~^~^o s Tntal S—?！猼otal(8)
j
[0046]其中，j為off_on_stack棧中空調(diào)機(jī)組；
[0047]3.4)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群構(gòu)成的虛擬機(jī)組的可調(diào)整容量區(qū)間為
[△ P-, max (tk)，△ P+, max ^k)]。
[0048]步驟5)中空調(diào)機(jī)組啟停控制策略包括以下步驟:
[0049]5.1)對(duì)[tk，tk+1]時(shí)間段內(nèi)存在自然狀態(tài)切換點(diǎn)的設(shè)備發(fā)送相應(yīng)控制信號(hào)使其在tk時(shí)刻統(tǒng)一提前切換。
[0050]5.2)如果Ptradi (tk) > (P0_s,t0tal-Ps_0,t0tal)，表明需要繼續(xù)削減負(fù)荷，則依次安排on_off_stack棧中前Ms臺(tái)機(jī)組出棧，Ms臺(tái)機(jī)組的額定功率之和滿足:
MsMs +1
[0051 ]藝 Pmed + P s,total —尸S—。,total -尸track (fk ) < Σ Pmtedj + 尸?！猄,total — total ( 9 )
M/ 二I
[0052]負(fù)荷聚合商向相應(yīng)空調(diào)機(jī)組發(fā)出指令Si (tk) = O, i = I, 2,......,Ms以控制這Ms臺(tái)設(shè)備關(guān)斷；
[0053]5.3)如果PtMdi(tk)〈(P。s,t()tal-Ps _tal)，表明需要繼續(xù)增加負(fù)荷，則依次安排off_on_stack棧前Μ。臺(tái)機(jī)組出棧，M0臺(tái)機(jī)組的額定功率之和滿足:
Ma+IMa
[0054]P0
s,totaI ^s 0.total ^rated,/< Κ,Μ ^ ^s,total -^ctotal - ΣΡ^,( 10)
?=1/=1
[0055]負(fù)荷聚合商向相應(yīng)空調(diào)機(jī)組發(fā)出指令Si (tk) = I, i = I, 2,......，Μ。以控制這Μ。臺(tái)設(shè)備開啟。
[0056]有益效果:
[0057]本發(fā)明提供了一種基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于空調(diào)設(shè)備本身的運(yùn)行特性進(jìn)行分析，建立單臺(tái)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型，并在此基礎(chǔ)上充分考慮電力用戶的使用舒適度，聚合大量空調(diào)設(shè)備以及制定啟停控制策略來(lái)響應(yīng)系統(tǒng)二次調(diào)頻信號(hào)，以一種有效的手段控制分布分散的空調(diào)負(fù)荷，通過科學(xué)的手段合理安排空調(diào)啟停，在不影響用戶使用效果的前提下為電力調(diào)度部門提供更多需求響應(yīng)資源、提高系統(tǒng)分布式電源接納能力。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0058]圖1為本發(fā)明方法的總流程圖；
[0059]圖2為空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0061]如圖1所示，一種基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0062]I)負(fù)荷聚合商讀取其所轄區(qū)域內(nèi)可受控空調(diào)機(jī)組的參數(shù)，建立空調(diào)功率、等效儲(chǔ)電量及時(shí)間之間的關(guān)系，即單臺(tái)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型:
「 , H1) = H -TJ/η + RCFI^SU1)-H)].e—證c
[0063]
+ C(Tm^-T0J/n + RCPmtedS(tk)(i)
Γ00641 SOCitk ) = ^^
_4]C(Tiwk-Tiwi)/η(2)
[0065]式中:
[0066]Estore (tk)為tk時(shí)刻空調(diào)房間等效儲(chǔ)電量，單位為J ；
[0067]C為等效熱容，表明了溫度每變化1°C所吸收或放出的熱量大小，單位為J/°C ；
[0068]Tfflax為滿足人體舒適度要求的空調(diào)房間室溫最大值，Tmin為滿足人體舒適度要求的空調(diào)房間室溫最小值，單位均為。C ；
[0069]Tout為外界溫度，單位為。C ；
[0070]η為空調(diào)能效比；
[0071]R為等效熱阻，是反映熱量傳遞能力的綜合參數(shù)，表明了 IW熱量所引起的溫升大小，單位為。C /W ；
[0072]Prated為空調(diào)的額定功率，單位為W ；
[0073]S為制冷主機(jī)開關(guān)狀態(tài)，S(tk) = I表示tk時(shí)刻制冷主機(jī)開關(guān)打開，S(tk) = O表示tk時(shí)刻制冷主機(jī)開關(guān)關(guān)斷；
[0074]Δ t為計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)，At = tk+1-tk,單位為S ；
[0075]SOC (tk)為tk時(shí)刻空調(diào)儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)；
[0076]建模過程中，當(dāng)室溫為Tmax時(shí)，空調(diào)機(jī)組荷電狀態(tài)SOC值為O ;當(dāng)室溫為Tmin時(shí)，空調(diào)機(jī)組荷電狀態(tài)SOC值為I。
[0077]2)根據(jù)各空調(diào)機(jī)組的SOC預(yù)測(cè)值,形成on_off_stack和off_on_stack兩個(gè)棧；具體步驟包括以下步驟:
[0078]2.1)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻空調(diào)房間的室溫計(jì)算房間的等效儲(chǔ)電量:
F (t、 ((U"(O))
[0079]Koie Ktk )=-
”(3)
[0080]式中，Tin(tk)為tk時(shí)刻室內(nèi)溫度，單位為。C。
[0081]2.2)根據(jù)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型預(yù)測(cè)下一時(shí)刻其荷電狀態(tài):
[0082]
Ctyv Λ C(T_-TJ: n + Ra]^S{ti)-\C(T_-Ttm)!n + RCP^S{tk)-E^M\-c^ κ(
狀U--
-(mux nun.)'】
(4)
[0083]2.3)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為開，且0 ( S0C(tk+1) ( I的機(jī)組按S0C(tk+1)從大到小的順序排序，形成on_off_stack棧；
[0084]2.4)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，且O彡S0C(tk+1) ( I的機(jī)組按S0C(tk+1)從小到大的順序排序，形成off_on_stack棧。
[0085]3)負(fù)荷聚合商計(jì)算所轄空調(diào)機(jī)組群的可調(diào)整容量，并上報(bào)至調(diào)度中心；可調(diào)整容量的計(jì)算具體包括以下步驟:
[0086]3.1)負(fù)荷聚合商統(tǒng)計(jì)出在[tk，tk+1]時(shí)段內(nèi)有狀態(tài)自然切換點(diǎn)的設(shè)備:
[0087]3.1.1)統(tǒng)計(jì)出SOCiUkJ〈O且當(dāng)前狀態(tài)為關(guān)斷的空調(diào)機(jī)組，即會(huì)自動(dòng)從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為額定功率運(yùn)行的設(shè)備，設(shè)定共Ns。臺(tái)，計(jì)算該Ns。臺(tái)機(jī)組的額定功率總和PS ()，t()tal:
N”
[0088]P γΣΡ^(5)
i=\
[0089]3.1.2)統(tǒng)計(jì)出SOCiUkJM且當(dāng)前狀態(tài)為開的元件，即會(huì)自動(dòng)從額定功率運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)斷的設(shè)備，假設(shè)共N。s臺(tái)，計(jì)算該Ntj s臺(tái)機(jī)組的額定功率總和P^trtal:
Ks
_0]^MOtal=Z ^ated.,⑷
[0091]3.2)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向上可調(diào)整容量AP+,max(tk)為:
[0092]0/)=Σ ^rated,/' +^t—s—total S—?！猼otalC 7.)
i
[0093]其中，i為on_off_stack棧中空調(diào)機(jī)組；
[0094]3.3)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向下可調(diào)整容量AP_,max(tk)為:
[0095]厶?)=-Σ ^rateds/ +^>—s—total ^s o total( 8 )
j
[0096]其中，j為off_on_stack棧中空調(diào)機(jī)組；
[0097]3.4)所轄空調(diào)群構(gòu)成的虛擬機(jī)組的可調(diào)整容量區(qū)間為
[△ P-, max (tk)，△ P+, max ^k)]。
[0098]4)負(fù)荷聚合商接收調(diào)度中心下發(fā)的功率調(diào)整指令Ptrad1:
[0099]5)根據(jù)空調(diào)機(jī)組啟停控制策略，將功率調(diào)整指令分解為對(duì)負(fù)荷聚合商所轄各個(gè)空調(diào)機(jī)組的啟停控制?？照{(diào)機(jī)組啟?？刂撇呗园ㄒ韵虏襟E:
[0100]5.1)負(fù)荷聚合商統(tǒng)向[tk，tk+1]時(shí)間段內(nèi)存在自然狀態(tài)切換點(diǎn)的設(shè)備發(fā)送相應(yīng)控制信號(hào)使其在tk時(shí)刻統(tǒng)一提前切換。
[0101]5.2)如果Ptradi (tk) > (P0_s,t0tal-Ps_0,total)，表明需要繼續(xù)削減負(fù)荷，則依次安排on_off_stack棧中前Ms臺(tái)機(jī)組出棧，Ms臺(tái)機(jī)組的額定功率之和滿足:
MsAfs+1
[01 02]2 ^ated,i + ^_s,total - total - ^track ih) < Σ ^ated + ^o_S,total - €—。,total( 9 )
i=l
[0103]負(fù)荷聚合商向相應(yīng)空調(diào)機(jī)組發(fā)出指令Si (tk) = O, i = I, 2,......,Ms以控制這札臺(tái)設(shè)備關(guān)斷；
[0104]5.3)如果PtMdi(tk)〈(P。s,t()tal-Ps _tal)，表明需要繼續(xù)增加負(fù)荷，則依次安排off_on_stack棧前Μ。臺(tái)機(jī)組出棧，M0臺(tái)機(jī)組的額定功率之和滿足:
Ma+IM0
[01 05]- S0.total — Σ ^rated./ < ^rack (h ) - ^s.total — Ps_oMal - Σ ^ated,/ ( 1 ? )
/=1J=I
[0106]負(fù)荷聚合商向相應(yīng)空調(diào)機(jī)組發(fā)出指令Si (tk) = I, i = I, 2,......，Μ。以控制這Μ。臺(tái)設(shè)備開啟。
[0107]實(shí)施例:
[0108]I)負(fù)荷聚合商讀取其所轄區(qū)域內(nèi)80000臺(tái)可受控空調(diào)機(jī)組的參數(shù)，空調(diào)機(jī)組參數(shù)如表I所示，為計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)Λ t取30s:
[0109]表I空調(diào)機(jī)組參數(shù)
[0110]n 服從均值為?.--，方差 " ΓΖ ^^R ( C/W) η 4 rout、L ) 38_為0.0005的正態(tài)分布_____*_
、 服從均值為300000，方、
C CJ/C).P (JV) 1250 Tmax(O) 28_差為500的正態(tài)分布___?_
~~ 50%的機(jī)組處于開狀態(tài), ^~" 在[24°C,28°C]上服從~~~~
50%的機(jī)組處于關(guān)狀態(tài) Ι#1)_均勻分布_ )_
[0111]在此基礎(chǔ)上建立單臺(tái)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型:
[0112]U '') = —Π.' - ) / " +【U隊(duì))—H )\.C '■
+ C(T^-Tnti)/η +RC^SUt)
[0113]S0C(h、
Cd-rj/77
[0114]2)根據(jù)各空調(diào)機(jī)組的SOC預(yù)測(cè)值,形成on_off_stack和off_on_stack兩個(gè)棧；
[0115](I)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻空調(diào)房間的室溫計(jì)算房間的等效儲(chǔ)電量:
[0116]Estme(tk) =C{T^~7M)
77
[0117](2)根據(jù)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型預(yù)測(cè)下一時(shí)刻其荷電狀態(tài):
[0118]
) O 7；m -TJ/η + RC^Sjti) -[C'( 7；m -T0J1 +!<(.^ '“'CiT^-TmJnj
[0119](3)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為開，且0彡S0C(tk+1) ( I的機(jī)組按S0C(tk+1)從大到小的順序排序，形成on_off_stack棧；
[0120](4)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，且O彡S0C(tk+1) ( I的機(jī)組按S0C(tk+1)從小到大的順序排序，形成off_on_stack棧；
[0121]3)負(fù)荷聚合商計(jì)算所轄空調(diào)機(jī)組群的可調(diào)整容量，并上報(bào)至調(diào)度中心；
[0122](I)負(fù)荷聚合商統(tǒng)計(jì)出在[tk;tk+l]時(shí)段內(nèi)有狀態(tài)自然切換點(diǎn)的設(shè)備:
[0123]a)統(tǒng)計(jì)出SOCjtk+iXO且當(dāng)前狀態(tài)為關(guān)斷的空調(diào)機(jī)組，即會(huì)自動(dòng)從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為額定功率運(yùn)行的設(shè)備，設(shè)定共Ns。臺(tái)，計(jì)算該Ns。臺(tái)機(jī)組的額定功率總和PS ()it()tal:.Kj1
[0124]^total=Z
Z=I
[0125]b)統(tǒng)計(jì)出50(^(\+1)>1且當(dāng)前狀態(tài)為開的元件，即會(huì)自動(dòng)從額定功率運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)斷的設(shè)備，假設(shè)共N"臺(tái)，計(jì)算該N。s臺(tái)機(jī)組的額定功率總和P”，total:
N”
[0126]P =YjPatedj
Z=I
[0127](2)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向上可調(diào)整容量AP+,max(tk)為:
[01 28]max ij'k ) -〉I^rated.?s totalo total
i
[0129]其中，i為on_off_stack棧中空調(diào)機(jī)組；
[0130](3)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向下可調(diào)整容量AP_,max(tk)為:
[01 31 ]max ) 〉j^rated.? ? total j^s o total
j
[0132]其中，j為off_on_stack棧中空調(diào)機(jī)組；
[0133](4)所轄空調(diào)群構(gòu)成的虛擬機(jī)組的可調(diào)整容量區(qū)間為
[△ P-) max (tk)，△ P+, max ^k)]。
[0134]4)負(fù)荷聚合商接收調(diào)度中心下發(fā)的功率調(diào)整指令Ptradi:
[0135]5)負(fù)荷聚合商根據(jù)一定的空調(diào)機(jī)組啟?？刂撇呗?，將功率調(diào)整指令分解為對(duì)所轄各個(gè)空調(diào)機(jī)組的啟停控制，本實(shí)施例中，對(duì)空調(diào)在一天中的[13:00-16:00]這段時(shí)間內(nèi)共進(jìn)行360次控制，控制結(jié)果如附圖2所示，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析可知，空調(diào)機(jī)組群能較好地跟蹤功率調(diào)整，實(shí)現(xiàn)二次調(diào)頻，最大調(diào)整誤差為0.083%。
[0136]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)負(fù)荷聚合商讀取其所轄區(qū)域內(nèi)可受控空調(diào)機(jī)組的參數(shù)，建立空調(diào)功率、等效儲(chǔ)電量及時(shí)間之間的關(guān)系，即單臺(tái)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型:
) 式中: Estore(tk)為tk時(shí)刻空調(diào)房間等效儲(chǔ)電量，單位為J ； C為等效熱容，表明了溫度每變化l°c所吸收或放出的熱量大小，單位為J/°C ； Tfflax為滿足人體舒適度要求的空調(diào)房間室溫最大值，Tmin為滿足人體舒適度要求的空調(diào)房間室溫最小值，單位均為。C ； Trat為外界溫度，單位為。C ； rI為空調(diào)能效比； R為等效熱阻，是反映熱量傳遞能力的綜合參數(shù)，表明了 IW熱量所引起的溫升大小，單位為。C /W ； Prated為空調(diào)的額定功率，單位為w ； S為制冷主機(jī)開關(guān)狀態(tài)，S(tk) = I表示tk時(shí)刻制冷主機(jī)開關(guān)打開，S(tk) = O表示tk時(shí)刻制冷主機(jī)開關(guān)關(guān)斷； Δ t為計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)，At = tk+「tk,單位為S ； SOC (tk)為tk時(shí)刻空調(diào)儲(chǔ)能元件的荷電狀態(tài)； 2)根據(jù)各空調(diào)機(jī)組的SOC預(yù)測(cè)值,形成on_off_stack和off_on_stack兩個(gè)棧； 3)負(fù)荷聚合商計(jì)算所轄空調(diào)機(jī)組群的可調(diào)整容量，并上報(bào)至調(diào)度中心； 4)負(fù)荷聚合商接收調(diào)度中心下發(fā)的功率調(diào)整指令Ptradi； 5)根據(jù)空調(diào)機(jī)組啟?？刂撇呗裕瑢⒐β收{(diào)整指令分解為對(duì)負(fù)荷聚合商所轄各個(gè)空調(diào)機(jī)組的啟?？刂?。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其特征在于:所述步驟I)建模過程中，當(dāng)室溫為Tmax時(shí)，空調(diào)機(jī)組荷電狀態(tài)SOC值為O ;當(dāng)室溫為Tmin時(shí)，空調(diào)機(jī)組荷電狀態(tài)SOC值為I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其特征在于:所述步驟2)具體步驟包括以下步驟: .2.1)根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻空調(diào)房間的室溫計(jì)算房間的等效儲(chǔ)電量:
式中，Tin(tk)為tk時(shí)刻室內(nèi)溫度，單位為。C。 . 2.2)根據(jù)空調(diào)機(jī)組的儲(chǔ)能模型預(yù)測(cè)下一時(shí)刻其荷電狀態(tài):
(4) 。 2.3)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為開，且O ≤ SOC(tk+1)≤I的機(jī)組按SOC(tk+1)從大到小的順序排序，形成on_off_stack棧； 。 2.4)對(duì)當(dāng)前開關(guān)狀態(tài)為關(guān)，且O≤SOC(tk+1) ≤ I的機(jī)組按SOC(tk+1)從小到大的順序排序，形成off_on_stack棧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其特征在于:所述步驟3)中可調(diào)整容量的計(jì)算具體包括以下步驟: 。 3.1)負(fù)荷聚合商統(tǒng)計(jì)出在[tk，tk+J時(shí)段內(nèi)有狀態(tài)自然切換點(diǎn)的設(shè)備: 。 3.1.1)統(tǒng)計(jì)出SOCjtk+iXO且當(dāng)前狀態(tài)為關(guān)斷的空調(diào)機(jī)組，即會(huì)自動(dòng)從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換為額定功率運(yùn)行的設(shè)備，設(shè)定共Ns。臺(tái)，計(jì)算該Ns。臺(tái)機(jī)組的額定功率總和PS ()，t()tal:
。 3.1.2)統(tǒng)計(jì)出SOCiUkJM且當(dāng)前狀態(tài)為開的元件，即會(huì)自動(dòng)從額定功率運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)斷的設(shè)備，假設(shè)共N"臺(tái)，計(jì)算該Ntj s臺(tái)機(jī)組的額定功率總和P^trtal:
3.2)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向上可調(diào)整容量AP+,max(tk)為:
其中，i為on_off_stack棧中空調(diào)機(jī)組； 。 3.3)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群的最大功率可削減量，即其所構(gòu)成的虛擬機(jī)組最大向下可調(diào)整容量AP_,max(tk)為:
其中，j為off_on_stack棧中空調(diào)機(jī)組；。3.4)tk時(shí)刻所轄空調(diào)群構(gòu)成的虛擬機(jī)組的可調(diào)整容量區(qū)間為[△ P-, max (tk)，△ P+, max ^k)]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于儲(chǔ)能建模的空調(diào)負(fù)荷參與系統(tǒng)二次調(diào)頻方法，其特征在于，所述步驟5)中空調(diào)機(jī)組啟?？刂撇呗园ㄒ韵虏襟E: 。 5.1)對(duì)[tk，tk+1]時(shí)間段內(nèi)存在自然狀態(tài)切換點(diǎn)的設(shè)備發(fā)送相應(yīng)控制信號(hào)使其在tk時(shí)刻統(tǒng)一提前切換； 。 5.2)如果 Ptrack (tk)〉(P。—s，total ^s o, total )，表明需要繼續(xù)削減負(fù)荷，則依次安排on_off_stack棧中前Ms臺(tái)機(jī)組出棧，Ms臺(tái)機(jī)組的額定功率之和滿足:
(9 >負(fù)荷聚合商向相應(yīng)空調(diào)機(jī)組發(fā)出指令Si (tk) = O，i = 1，2，……，Ms以控制這Ms臺(tái)設(shè)備關(guān)斷； 5.3)如果Ptradi(tk) < (P0_s,t0tal-Ps_c,total)，表明需要繼續(xù)增加負(fù)荷，則依次安排0ff_0n_stack棧前Μ。臺(tái)機(jī)組出棧，M0臺(tái)機(jī)組的額定功率之和滿足:
Jit,+1M0
totaltotal^rated,/ < ^track ) — ^o s.total - ^so,total〉: ^ratedj'no >負(fù)荷聚合商向 ?-1/-1相應(yīng)空調(diào)機(jī)組發(fā)出指令Si (tk) =l,i = I, 2,......，M。以控制這Μ。臺(tái)設(shè)備開啟。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104134995SQ201410324235
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】高賜威, 陸婷婷 申請(qǐng)人:東南大學(xué)