[发明专利]一种基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法

说明书

本发明公开了一种基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，步骤依次为：结合用户舒适度要求以及空调系统的基本参数，形成用户需求曲线，并进行聚合投标；采用市场控制方式形成虚拟控制信号，通过调整空调用户的设定温度实现二次调频；在传统虚拟下垂控制的基础上加入虚拟惯性环节，形成虚拟电厂的改进虚拟下垂曲线；计算并下发离散控制方式下每台空调的档位调节触发频率，通过调节室内机运行档位实现一次调频。本发明将不同调控方式下空调系统的功率响应特性在时序上与电网二次调频和一次调频的响应需求匹配起来，充分挖掘了空调系统的需求响应潜力，显著地减轻了电网调频负担。

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，特别涉及了一种虚拟电厂调频运行方法。

背景技术

近年来，世界范围的能源紧缺与环境恶化问题日益严重，新能源发电技术得到大力发展与广泛应用。但是新能源发电受到自然环境的影响，具有显著的波动性与不确定性，给电网功率的动态平衡带来了极大挑战，电网调频问题日益突出。与此同时，新能源占比的不断提高导致传统机组的调频容量下降，从而使得系统对灵活性调节容量的需求大幅增加。

需求响应通过价格或激励信号引导用户调整用电行为，改变电能需求，可从一定程度上缓解电力供需平衡矛盾。随着需求响应技术的发展，柔性负荷可以通过灵活调节自身用电功率为电网提供可调容量，能够有效替代供应侧的调节资源。由于电网频率在50Hz附近的小范围内快速上下波动，因此需要调频资源的功率在基线附近小范围内进行高频率正负调节。空调作为典型柔性负荷，响应迅速，可以实现功率快速调节。此外，空调系统的建筑热惯性较大，并且一段时间内调频所引起的空调系统电量变化近似为零，因此调频过程不会影响到用户舒适度。由此可见，空调作为一种调节潜力巨大的需求响应资源，是一种有效的电网调频资源，但由于空调负荷与整个电力系统相比体量小，位置分散，不方便直接参与电网调度，可以将其通过先进的通信、控制方式聚合成虚拟电厂，由虚拟电厂代表众多空调资源，统一接受电网调度。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，充分挖掘空调系统的需求响应潜力，并将不同调控方式下空调系统的功率响应特性在时序上与电网二次调频和一次调频的响应需求匹配起来。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，包括以下步骤：

(1)根据用户舒适度要求以及空调系统的基本参数，形成用户需求曲线，对所有用户需求曲线进行聚合，并由虚拟电厂代表空调用户在虚拟二次调频市场进行投标；

(2)采用市场控制方式形成虚拟控制信号，通过调整空调用户的设定温度实现二次调频；

(3)在虚拟下垂控制的基础上加入虚拟惯性环节，形成虚拟电厂的改进虚拟下垂曲线；

(4)计算并下发离散控制方式下每台空调的档位调节触发频率，通过调节室内机运行档位实现一次调频。

进一步地，步骤(1)的具体过程如下：

(1a)建立空调房间的一阶热力学模型：

上式中，C为房间的等效热容；R为房间的等效热阻；Tⁱⁿ为室内温度；T^out为室外温度；P^AC为空调电功率；EER为空调制冷能效比；表示对时间的微分；

(1b)定义用户的舒适度指标ζ：

上式中，T^des为用户期望温度，Tⁱⁿ为实际室内温度，δ为与期望温度相比用户能承受的最大温度偏差；

(1c)在本地形成用户需求曲线：