[发明专利]一种可控空调负荷的优化调度方法

说明书

本发明公开了一种可控空调负荷的优化调度方法，包括：建立空调负荷群聚合模型；利用卡尔曼滤波算法对空调负荷群进行状态估计；建立可控空调负荷聚合群的优化调度模型；利用CPLEX求解可控空调负荷聚合群的优化调度模型。本发明所述可控空调负荷的优化调度方法，可以克服现有技术中不合理的负荷控制方法影响电力系统安全稳定运行等问题，具有保证控制后空调负荷群在温度上下限之间的分布不变、保持空调负荷群多样性的优点。

技术领域

本发明涉及电力负荷技术领域，具体地，涉及一种可控空调负荷的优化调度方法研究。

背景技术

电力系统中存在大量具有能量存储特性的负荷，该类负荷短时间投切或改变控制参数，不会对用户用电产生明显的负面作用，具有主动参与系统功率平衡控制的潜能。空调负荷是其中的典型代表性负荷，直接调节空调负荷的运行状态，有利于充分挖掘负荷侧的可控资源，与发电侧资源协同，经济、高效、安全地实现有功功率平衡控制。

利用可控空调负荷主动参与电力系统有功功率平衡控制，在精确的可控负荷用电模型下，对空调等负荷采用分散式控制方法或分布式控制方法，已经成为国内外电力研究人员关注的热点问题。

当前研究已经在可控负荷参与电力系统优化调度等方面取得了一些有价值的研究成果，但仍存在以下问题：当前负荷控制方法大多会引起控制后的可控负荷群聚合功率需求出现振荡现象，可能在削减负荷高峰之后，由负荷运行状态的趋同导致产生新的负荷高峰，其数值甚至可能超过初始削减的高峰负荷，对系统安全、稳定、经济运行带来不利影响。本发明为避免系统噪声和测量噪声等随机干扰使直接测量得到的空调负荷群运行状态数据不够准确，采用卡尔曼滤波法对空调负荷群进行状态估计。综合考虑空调用户舒适度、可接受控制的空调负荷数量、控制信号的时间延迟等因素，设计合理负荷控制方法，保证控制后空调负荷群在温度上下限之间的分布不变，保持负荷群多样性，得到可控负荷群的优化调度方法。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在不合理的负荷控制方法影响电力系统安全稳定运行等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种可控空调负荷的优化调度方法，用于解决传统负荷控制方法影响电力系统安全稳定运行的问题。具体设计方案为：

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可控空调负荷的优化调度方法，具体步骤为：

a、建立空调负荷群聚合模型；

b、利用卡尔曼滤波算法对空调负荷群进行状态估计；

c、建立可控空调负荷聚合群的优化调度模型；

d、利用CPLEX求解可控空调负荷聚合群的优化调度模型。

进一步地，所述步骤a，具体包括：

a1、空调具有周期工作特性，空调工作空间内温度在启动边界温度值θ⁺与关闭边界温度值θ^-之间周期性变化。建立单台空调的一阶物理模型，利用一阶微分方程描述空调负荷的用电特性，如式(1)所示。

其中，θ(t)表示空调室内温度，θ_amb表示室外温度，C表示热容，R表示热阻，P表示空调开时的制冷(或制热)功率；T_ON、T_OFF分别表示空调处于开启和关闭状态的时段。

a2、空调负荷群的模型可以描述为状态空间方程和测量方程，如式(2)、(3)所示：

x(k)＝Φ(k,k-1)x(k-1)+Γ(k,k-1)w(k-1) (2)

z(k)＝H(k)x(k)+v(k) (3)