[发明专利]一种面向电网调频服务的空调负荷虚拟储能调度方法

权利要求书

1.一种面向电网调频服务的空调负荷虚拟储能调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，基于空调具备的储热能力，根据空调负荷热动力学模型和用户舒适度水平，构建单体空调的虚拟储能模型；

步骤S2，考虑空调负荷的参数多样性和状态多样性，构建空调负荷群的虚拟储能聚合模型；

步骤S3，根据空调开/关状态以及锁定/非锁定状态，对空调负荷进行分组排序，制定基于优先队列的空调负荷虚拟储能控制策略；

步骤S4，考虑最小开/关时间的要求，建立空调负荷群聚合虚拟储能功率及其爬坡率的约束条件；

步骤S5，运用所提模型和控制策略，求解确定某一电网调频信号下空调负荷虚拟储能的最优调度结果；

步骤S1中，根据空调的热动力学模型构建单体空调的虚拟储能模型，空调制冷模式下的热动力学模型可以用来描述室内温度的变化过程：

式中，T_in(t)为t时刻的室内温度，C和R分别为等效热容和等效热阻，T_out为环境温度，η为空调能效比，P^rated为空调的额定功率，m(t)为t时刻空调开关状态的标示量，其中1表示开启，0表示关闭；

根据用户舒适度水平的要求，室内温度要求控制在[T_set-T_δ/2,T_set+T_δ/2]([T_min,T_max])的范围，那么m(t)可表示为

式中，T_set为室内温度的设定值，T_δ为温度死区值；

考虑到空调具备类似于传统储能的储热能力，将空调系统等效为一种虚拟储能设备，当室内温度达到T_min时虚拟储电量最大，当室内温度达到T_max时虚拟储电量最小，故空调负荷的虚拟储电量E_VES(t)和最大虚拟储电量E_VES-max可表示为：

当没有外界控制信号时，室内温度可维持在其设定值T_set，此时对应的空调电功率值为基线功率P⁰

单体空调的虚拟储能功率为其电功率与基线功率的差值：

P_VES(t)＝m(t)P^rated-P₀ (6)；

根据式(1)(5)和(6)，可构建单体空调负荷的虚拟储能模型：

对取kΔt到(k+1)Δt时间范围的定积分，可得第k个时段内虚拟储电量的变化量，故单体空调虚拟储电量的变化可表示为：

相应地，空调负荷的虚拟荷电状态(the state of virtual charge,SOVC)为：

2.根据权利要求1所述的面向电网调频服务的空调负荷虚拟储能调度方法，其特征在于，步骤S2中，考虑不同空调的参数多样性和状态多样性，对于一个有n台空调的负荷群，其中第i台空调的虚拟荷电状态为：

频率调节信号的采样周期一般为4秒，此时的值可近似为1，故(10)可简化为：

对空调负荷群中所有空调的虚拟荷电状态公式求和，则可得：

令那么空调负荷群的虚拟储能聚合模型为：

式中，SOVC_sum(k)为第k个时段空调负荷群的聚合虚拟荷电状态，P_sum(k)为第k个时段空调负荷群的聚合虚拟储能功率。