[发明专利]面向需求响应的变频空调聚合控制方法

说明书

本发明公开了一种面向需求响应的变频空调聚合控制方法：建立变频空调的电参数模型；建立变频空调的热参数模型；建立变频空调的虚拟储能模型；提出具有温度保持策略；提出VSOC优先的控制策略；提出线性恢复策略。本发明提出更有利于实际应用的变频空调负荷虚拟储能模型，以及相应的变频空调控制策略，使其功率降低至保持温度不变时的功率以实现在保证舒适度的情况下尽可能地满足功率缺额。

技术领域

本发明涉及空调负荷需求响应的领域，主要包括缓解供需紧张态势、增强系统应对潮流波动能力、提高系统运行效率、促进节能减排等领域，更具体的说，是涉及一种面向需求响应的变频空调聚合控制方法。

背景技术

防止全球变暖和促进可持续发展的全球共识，可再生能源发电在电力系统中的普及率迅速增加。风能和太阳能等可再生能源的间歇性和随机性使得电力系统维持供需平衡变得更加困难和昂贵。传统发电机(如火电机组和水力发电机组)的相关份额下降，降低了电力系统供电侧的灵活性，使情况变得更加严峻。

在此背景下，利用电力系统需求侧的灵活性变得越来越重要，需求响应技术是智能电网的核心技术之一，通过需求响应缓解供需紧张态势、增强系统应对潮流波动能力、提高系统运行效率、促进节能减排已经成为业界的普遍认知。空调负荷以其响应速度快、成本低廉和资源利用率高、潜力大等优点成为智能电网下重要的需求响应资源。首先，空调及其所属建筑环境具备一定的热存储能力，且在一定的范围内调节温度时不会影响居民生活舒适，从而为负荷调整创造了条件；其次，空调负荷体量大，据统计，当前我国电网在夏季负荷高峰期，空调负荷己占尖峰负荷的30％-40％，并呈现逐年上升的趋势，集中控制后的空调负荷数量可观，参与系统调峰调频的潜力巨大，可将其纳入到电力系统运行调度中；第三，与实体机组相比，空调负荷的响应时间主要为传输信号和触发控制程序的时间，根据加州自动需求响应示范工程的测试结果，暖通空调的需求响应速度可达秒级，完全可以满足系统的调峰调频要求。

近年来，变频空调的数量不断增加，在许多地区和国家安装的变频空调总量中占有重要的份额。随着节能减排和空调能效新标准的实施，变频空调未来市场份额将进一步扩大。目前，空调运行调度技术起步较晚，更未见变频空调参与电力调控的论述，因此研究变频空调负荷建模、运行控制和效果评估的关键技术，充分挖掘在提高能源利用效率、参与削峰填谷、增强供电可靠性等方面的综合潜力，确保电力系统高效安全运行对我国能源可持续利用、发展绿色低碳社会具有重要意义。另一方面，空调负荷大多形成负荷高峰，巨大的空调负荷已经给电网安全经济运行带来了极大的负面影响，且小型分体式空调由于用户使用习惯等原因，其负荷本身具有随机性、动态性等特点，造成负荷波动的加剧。作为控制理论基础的等效热参数模型(equivalent thermal parameter，ETP)得到广泛应用，但它仅仅将电能简单等效为一个恒功率的输入，缺乏对电能参数部分的深入分析，不能反馈空调负荷状态变化对电网的影响。因此，有必要对空调负荷进行特性分析，并实施合理的调度控制手段，从而改善其负荷特性，充分挖掘其需求响应潜力，使其真正成为电网友好型负荷，提高电力系统运行效率。综上，研究空调负荷的建模及其运行控制策略对当前电力工业的生产运行具有重要意义。

美国先进电池联合会(USABC)在其《电动汽车电池实验手册》中定义荷电状态(State of Charge，SOC)：电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。仿照荷电状态定义，将虚拟储能荷电状态(Virtual state of charge，VSOC)定义为：虚拟储能在一定的充放电功率下，剩余能量与相同条件下额定容量的比值。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种面向需求响应的变频空调聚合控制方法，提出更有利于实际应用的变频空调负荷虚拟储能模型，以及相应的变频空调控制策略，使其功率降低至保持温度不变时的功率以实现在保证舒适度的情况下尽可能地满足功率缺额。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明面向需求响应的变频空调聚合控制方法，包括以下步骤：