[发明专利]一种基于双层控制的温控负荷参与电力系统一次调频方法

说明书

本发明是一种基于双层控制的温控负荷参与电力系统一次调频的方法，其特点是，上层将各温控负荷聚合商看作虚拟发电机组，构造实时变化的虚拟下垂系数，变下垂系数可根据聚合商的实时调节能力调整功率的分配，使得各个聚合商的调节功率均在其调节容量内，调度中心据此为传统机组和各负荷聚合商分配功率偏差量，有效的改善了调频效果；下层在负荷端设计了由用户自主选择的参与度，并根据温度优先级列表法对负荷进行排序，有效的降低了负荷的开关次数，减少了频繁启停负荷对设备的损耗。该方法的技术方案可行,能够在保证用户舒适度的前提下，有效的对温控负荷进行控制，改善了电力系统频率质量，其应用价值高。

技术领域

本发明涉及电力系统调频技术领域，是一种基于双层控制的温控负荷参与电力系统一次调频方法。

背景技术

现有的一次调频主要由发电机组来完成，但因机组固有的特性导致调频响应速度较慢，频繁的增减出力不仅会对机组造成磨损，还会增加煤耗。此外，面对因新能源接入导致的大量调频需求，单纯地靠增加机组容量来增加调频容量会显著增加运营成本，经济性较差。因此，有必要寻求一种新的调频方式，作为供给侧的补充。需求侧调频便是一个很好的选择，物联网技术、通信技术和智能量测技术的发展更是为需求侧调频提供了技术保障。其中，以空调、冰箱、热水器等为代表的温控负荷是目前分布较为广泛的需求侧资源，且因夏季温度过高，我国空调负荷的占比逐年增高甚至超过1/2，其可调控的潜在容量也在逐渐增加。温控负荷还具有开通关断时间短、短时储存热量的特点，这些都使温控负荷更适合参与系统一次调频。

目前，利用温控负荷参与调频的方式主要有开关控制、占空比控制和温度设定值。其中，开关控制响应速度快，适合时间尺度较短的一次调频。但对于温控负荷分布广的特点，在调频控制方面调度中心需处理大量信息，有一定控制难度，并且温控负荷参与调频时，需要保证用户舒适度，应尽最大可能考虑用户参与调频的意愿，减少频繁开关负荷对设备的损耗。这些都是温控负荷参与系统调频时面临的难点。

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有技术方案可行、应用价值高的基于双层控制的温控负荷参与电力系统一次调频方法。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种基于双层控制的温控负荷参与电力系统一次调频方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)上层调度中心变下垂系数的确定方法

将温控负荷聚合商作为具有虚拟下垂曲线的虚拟发电机组参与调频，变下垂系数能够根据聚合商的实时调节能力调整功率的分配，使得各个聚合商的调节功率均在其调节容量内，有效的改善了调频效果；

将温控负荷的聚合功率称为基准功率P_base，用以构造虚拟下垂曲线，在不受外界控制时，P_base主要受负荷自身的温度死区范围和外界温度影响，利用单台温控负荷的等值热力学模型求解P_base，将二阶的数学模型进行简化，得室内温度的计算公式：

式中：n为温控负荷聚合商聚合的温控负荷的总台数；t为时间，单位：h；T_i(t)表示t时刻第i个负荷所处的室内温度，单位：℃；为t时刻第i个负荷所处的室内温度变化率，单位：℃/h；T_w(t)为外界环境温度，单位：℃；R为等效热阻，单位：℃/kW；C为等效热容，单位：kWh/℃；P_N为第i个负荷的制冷量，单位kW；S_i(t)为第i个空调负荷t时刻的开关状态，用一个二元变量表示：