[发明专利]一种多空调负荷群的有功功率调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率调制技术领域，具体涉及一种多空调负荷群的有功功率调制方法。

背景技术

传统上，电力系统采用“发电跟踪负荷”的控制方式，负荷被视为被动的物理终端。电力系统中存在大量具有能量(热能、化学能、电磁能等)存储特性的负荷，如空调、冰箱、热水器、热泵和电动汽车等，短时间投切或改变控制参数，不会对用户用电造成明显的负面影响，具有主动参与功率平衡控制，为系统提供备用的潜能。随着发电构成的变化—大容量火电机组与核电机组所占比例提高，大规模间歇式能源发电并网，发电侧的容量成本和系统的备用容量需求显著增加，充分挖掘负荷侧备用的潜能具有重要意义。

负荷控制的难点在于负荷数量巨大且地理分布广泛，目前的控制方式及存在的问题如下：

1、实施不需要与调度中心通信的负荷分散式控制，响应速度快，实施成本低，但如果未实现负荷控制与系统有功功率控制结构的有机结合，会造成负荷控制的不确定性，容易导致过控或欠控现象。

2、实施采用双向通信的反馈控制，控制精度高，但负荷与调度中心之间需进行测量数据与控制指令的上传下达，降低了负荷控制的响应速度，对信息处理能力要求高，增加了实施成本。

3、实施采用双向通信但实行开环控制，控制中心对负荷发送控制指令，负荷接收指令并执行，同时控制中心采集样本负荷的信息估计负荷群的运行状态。此类负荷控制方式降低了实施负荷控制的通信成本，同时能够保证一定的负荷控制精度，有利于促进其在工程上的应用。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种多空调负荷群的有功功率调制方法，本发明提出了两种均可实现负荷多样性恢复的负荷控制模式，避免引起空调负荷群聚合功率振荡，并提出空调负荷的恢复控制策略，降低空调设定温度恢复造成的功率恢复高峰。针对两种控制模式所固有的特点，提出两种控制模式负荷群功率相叠加的协调控制模式。在此基础上，进一提出了多负荷群的协调控制策略。对空调负荷群进行了仿真，验证了多空调负荷群的有功功率调制策略的有效性。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种多空调负荷群的有功功率调制方法，包括以下步骤：

对每一负荷节点的可控空调负荷进行分群；

在每个负荷群中样本空调负荷上安装测量装置，实时采集样本负荷的运行状态信息并上传到电网控制中心，估计负荷群的运行状态；

电网控制中心中负荷协调控制器根据负荷需跟踪的有功功率目标值，结合负荷群的运行状态，制定负荷群的控制指令；

当某些负荷群采用可恢复控制后的负荷群多样性但在控制的过程中存在功率冲击的第一负荷控制模式时，该控制模式下参与电网系统的一次调频及更长时间尺度的控制；

为消除第一负荷控制模式中的功率冲击，对其他部分负荷群实施可恢复控制后的负荷群多样性但控制的过程中不存在功率冲击的第二负荷控制模式，使实施不同控制策略的负荷群叠加后的总功率不再出现功率冲击，实现多负荷群之间的协调控制。

进一步的，样本负荷的运行状态信息包括负荷的终端特性，温度、湿度、风速、日照与负荷运行状态相关的气象数据及外部控制命令。

进一步的，在实现多负荷群协调控制时，假设某一负荷群采用第一负荷控制模式，t₁时刻该负荷响应系统控制降低功率需求，对应有相应的空调负荷群聚合功率变化曲线；t₂时刻控制该负荷节点上另一负荷群采用第二负荷控制模式，对应有相应的空调负荷群聚合功率变化曲线，使ΔP₂-ΔP₁＝ε，其中ε为期望的空调负荷群聚合功率变化值。

进一步的，根据第一负荷控制模式中负荷群控制后的ΔP₁+ε大小及时刻t₃确定第二负荷控制模式中负荷群的控制指令ΔP₂大小及响应时刻t₂，根据ΔP₂进一步确定负荷群设定温度变化的大小。

进一步的，假设空调负荷的参数分布均匀，空调开启时室内温度的下降速率和空调关闭后室内温度上升速率相等且为常数v，第一负荷控制模式和第二负荷控制模式对应的速率分别为v₁、v₂，则ΔP₁和t₃由下式求得：

t₃＝(2Δ-δ)/v₁