一种基于需求响应控制的能效电厂建模和集成方法

摘要

本发明公开了一种基于需求响应控制的能效电厂建模和集成方法，根据可控变量与温控型家居设备之间状态的函数关系、温控设备的可控温度范围获取描述多个温控设备聚合负荷群的调节能力的上下边界；将同一可控区域的所有可控温控设备等价为能效电机模型，负荷调节能力范围等价为能效电机的出力调节范围；建立含多个能效电机舒适约束的聚合能效电厂最优分配模型，根据能效电机的出力调节范围来优化分配能效电机的响应目标，所有能效电机的响应目标之和等价为能效电厂的预设总响应目标，并获取第l个能效电机所对应的可控温控设备的实际响应负荷值。本发明替代了常规电厂和储能设备的功能，降低电力系统运行和建设成本。

主权项

一种基于需求响应控制的能效电厂建模和集成方法，其特征在于，所述方法包括：(1)实时采集调节温度、温控型家居设备的开关状态及额定功率，建立反映电网运行状态的可控变量与温控型家居设备之间状态的函数关系；(2)根据所述可控变量与温控型家居设备之间状态的函数关系、温控设备的可控温度范围获取描述多个温控设备聚合负荷群的调节能力的上下边界；(3)将同一可控区域的所有可控温控设备等价为能效电机模型，负荷调节能力范围等价为能效电机的出力调节范围；(4)建立含多个能效电机舒适约束的聚合能效电厂最优分配模型，根据能效电机的出力调节范围来优化分配能效电机的响应目标，所有能效电机的响应目标之和等价为能效电厂的预设总响应目标；(5)根据第l个能效电机的响应目标计算下一步长可控温控设备的目标开关状态，可控温控设备响应操作后，获取第l个能效电机所对应的可控温控设备的实际响应负荷值$P_{\mathrm{HP}}^{\left(l\right)};$所述聚合能效电厂最优分配模型具体为：$\min \underset{l=1}{\overset{N_l}{\Sigma }}{(P_{\mathrm{HP}}^{*\left(l\right)}-P_{\mathrm{HP}}^{0\left(l\right)})}^2$$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{l=1}{\overset{N_l}{\Sigma }}{P}_{\mathrm{HP}}^{*\left(l\right)}=P_{t\arg \mathrm{et}}^{\mathrm{EPP}}\end{array}$$P_{\min }^{\left(l\right)}\le P_{\mathrm{HP}}^{*\left(l\right)}\le P_{\max }^{\left(l\right)}$$P_{\min }^{\left(l\right)}\ge 0,P_{\max }^{\left(l\right)}\ge 0$其中N_l为组成能效电厂的能效电机个数；是第l个能效电机的响应目标；是第l个能效电机预测出力值；为第l个能效电机的出力调节范围；为所有能效电机聚合的能效电厂的预设总响应目标；所述温控设备的可控温度范围具体为：[T_on,T₊]和[T_‑,T_off]，调节温度T的变化范围上下限为[T_‑,T₊]，T_on和T_off为设定的阈值；所述负荷调节能力范围具体为：$\begin{array}{cc}{P}_{\max }[t+\mathrm{\Delta t}]=P_{\mathrm{HP}}\left[t\right]+\underset{\underset{\cup n_i[t+\mathrm{\Delta t}]=1}{T_i[t+\mathrm{\Delta t}]}\in \left({T_{-},T}_{\mathrm{off}}\right)}{\Sigma }& P_{\mathrm{rated},i}\end{array}$$\begin{array}{cc}{P}_{\min }[t+\mathrm{\Delta t}]=P_{\mathrm{HP}}\left[t\right]-\underset{\underset{\cup n_i[t+\mathrm{\Delta t}]=0}{T_i[t+\mathrm{\Delta t}]}\in (T_{\mathrm{on}},T_{+})}{\Sigma }& P_{\mathrm{rated},i}\end{array}$其中，P_min[t+Δt]表示t+Δt时刻能效电机出力下边界，Δt表示仿真步长；P_max[t+Δt]表示t+Δt时刻能效电机出力上边界；P_rated,i表示第i个可控温控设备额定功率；P_HP[t]表示t时刻能效电机实际的出力值；T_i[t+Δt]表示t+Δt时刻第i个可控温控设备的调节温度；[T_on,T₊]和[T_‑,T_off]是设定的可控室内温度变化范围；n_i[t+Δt]表示t+Δt时刻构成能效电机的第i个可控温控设备的开关状态，n_i[t+Δt]＝1表示t+Δt时刻构成能效电机的第i个可控温控设备打开，n_i[t+Δt]＝0表示t+Δt时刻构成能效电机的第i个可控温控设备关闭；符号∪表示取交集；所述能效电机的出力调节范围具体为：$\Delta P_{\mathrm{HP}}[t+\mathrm{\Delta t}]=P_{\mathrm{HP}}^{*}[t+\mathrm{\Delta t}]-P_{\mathrm{HP}}^0[t+\mathrm{\Delta t}]$代表t+Δt时刻能效电机的响应目标，表示t+Δt时刻能效电机的预测出力值，ΔP_HP[t+Δt]代表t+Δt时刻能效电机的受控调节量；$\Delta P_{\mathrm{HP}}^{\mathrm{up}}[t+\mathrm{\Delta t}]=P_{\max }[t+\mathrm{\Delta t}]-P_{\mathrm{HP}}^0[t+\mathrm{\Delta t}]$上调容量代表t+Δt时刻能效电机的出力上调范围；$\Delta P_{\mathrm{HP}}^{\mathrm{down}}[t+\mathrm{\Delta t}]=P_{\mathrm{HP}}^0[t+\mathrm{\Delta t}]-P_{\min }[t+\mathrm{\Delta t}]$下调容量代表t+Δt时刻能效电机的出力下调范围。