[发明专利]一种聚合空调负荷参与系统辅助二次调频的方法

权利要求书

1.一种聚合空调负荷参与系统辅助二次调频的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据电力系统各模块的传递函数表达式建立基础的电力系统二次调频模型；对调速器、汽轮机、发电价及电力系统等模块分别建立数学模型；

2)进行二次调频信号分解器设计，实现二次调频信号的动态分解，分解出传统火电机组给定负荷调整量与聚合空调给定负荷调整量两部分；

3)进行聚合空调控制器设计，动态调整聚合空调负荷值，实现聚合空调给定负荷调整量；

4)搭建完整的聚合空调负荷参与系统辅助二次调频系统；

5)设置参数，并输出结果。

2.根据权利要求1所述的一种聚合空调负荷参与系统辅助二次调频的方法，其特征在于，步骤1)所述的电力系统各模块传递函数表达式为：

(1.1)火电机组调速器模型

仅考虑一次调频时，火电机组测量的频率偏差信号Δω根据调差系数R_g以及一个由调速器时间常数为T_g的一阶惯性环节，最终得到汽轮机蒸汽阀开度变化量ΔY，表达式为：

同时考虑一次调频与二次调频时，角速度偏差信号Δω通过比例积分控制器生成火电机组功率变化给定值此时汽轮机蒸汽阀开度变化量ΔY的表达式变为：

(1.2)汽轮机模型

汽轮机分为再热型和非再热型，这里主要考虑再热型汽轮机，这种汽轮机包括两个以上的串联涡轮级，一般称为高压(HighPressure—HP)、中压(IntermediatePressure—IP)、低压(LowPressure—LP)三级。对于该种汽轮机，输出功率变化量ΔP_G与蒸汽阀开度变化量ΔY之间的关系为：

其中F_HP、F_IP、F_LP分别是高压级、中压级与低压级所产生的功率在总汽轮机功率中所占的部分，且三者之和为1；T_CH为主进气容积和汽室的时间常数；T_RH为再热器的时间常数；T_CO为交换管和低压进汽容积的时间常数；由于T_CO的数量级比其他的时间常数小很多，若忽略T_CO，上述公式变为：

(1.3)发电机-电力系统模型

发电机运行方程为：

ΔP_G-ΔP_e＝2HsΔω(5)

其中ΔP_G为发电机出功率变化量；ΔP_e为输出的电磁功率变化量；H为发电机惯性常数之和；考虑到发电机输出的电磁功率与电力负荷变化是一致的，则有：

ΔP_e＝ΔP_L-ΔP_Lf＝ΔP_L+DΔω(6)

其中ΔP_Lf为频率相关变化量；D为系统阻尼负荷常数；由上述两式得到：

。

3.根据权利要求1所述的一种聚合空调负荷参与系统辅助二次调频的方法，其特征在于，步骤2)所述二次调频信号分解器的结构为：

使得角速度偏差信号Δω经过死区环节、时延环节与比例积分控制器后生成功率变化给定值ΔP^ref，此信号经过动态饱和关节限幅，生成聚合空调功率变化给定值其中动态饱和环节的上下限分别为ΔP_max,ACs和ΔP_min,ACs，分别根据聚合空调在每一时步所处状态进行计算，火电机组功率变化给定值则由下式得出：

。

4.根据权利要求3所述的一种聚合空调负荷参与系统辅助二次调频的方法，其特征在于，步骤3)所述的聚合空调控制器使用的具体方法为：

(3.1)根据空调t时刻的打开/关闭状态变量以及空调的特征参数R_i、C_i、P_i，利用权利要求2中所述方法计算每一台空调的状态转化(由打开转为关闭或有关闭转为打开)时间计算t时刻N台聚合空调不控制时的总负荷：

(3.2)若使用Δt表示空调控制的时间间隔，统计且s＝1的空调，这些设备的状态转化时间小于控制时间间隔，所以这些设备在这段时间内会自然由打开状态转化为关闭状态，假设这些空调的集合为可以求得这些空调的总功率为：

(3.3)统计且s＝0的空调，这些设备的状态转化时间小于控制时间间隔，所以这些设备在这段时间内会自然由关闭状态转化为打开状态，假设这些空调的集合为可以求得这些空调的总功率为：

(3.4)根据聚合空调功率变化给定值对聚合空调进行操控；与发电机不同，为正则表示需要聚合商减少空调的使用使负荷降低，为负则表示需要聚合商增加空调的使用使负荷升高；

若转向(3.5)；

若转向(3.6)；

若转向(3.7)；

(3.5)在这一步中，需要削减负荷。此时可以进行关停的空调共有N₁^t台，除去2)中所述的台，共台空调。根据这些空调对应房间的当前温度生成升序温度优先级列表(此设定针对夏天空调制冷的情况，温度越低排名越靠前)，选定列表中靠前的若干空调，计为使得：

关闭集合和中的空调，打开集合中的空调；

(3.6)在这一步中，需要增加负荷；此时可以进行打开的空调共有N₂^t台，除去3)中中的台，共台空调，根据这些空调对应房间的当前温度生成降序温度优先级列表(此设定针对夏天空调制冷的情况，温度越高排名越靠前)，选定列表中靠前的若干空调，计为使得：

关闭集合中的空调，打开集合和中的空调；

(3.7)在这一步中，无需对除和之外的空调进行操作；关闭集合中的空调，打开集合中的空调；

(3.8)获得t时刻控制后空调的出力：

(3.9)估计t+1时刻的变量值；根据5)、6)、7)的控制情况，可计算各个空调处在t+1时刻的室内温度，最终可以预估聚合空调功率变化上下限：

该值即所述的动态饱和环节上下限ΔP_max,ACs和ΔP_min,Acs。