[发明专利]一种实用化安全协议下的空调负荷集群聚合模型

说明书

本发明公开了一种实用化安全协议下的空调负荷集群聚合模型，包括以下步骤：(1)空调负荷集群温度设定值调整量设置为与温度死区的长度相等时，建立基于变系数偏微分方程的空调负荷集群宽尺度对流方程模型；(2)针对基于变系数偏微分方程的空调负荷集群宽尺度对流方程模型，利用迎风差分格式推导得到空调负荷集群的一阶宽尺度聚合模型；(3)针对基于变系数偏微分方程的空调负荷集群宽尺度对流方程模型，利用Beam‑warming格式推导得到空调负荷集群的二阶宽尺度聚合模型；(4)通过Monte‑Carlo模拟与宽尺度聚合模型仿真对比，仿真验证了聚合模型的准确性。本发明对实用化安全协议下空调负荷集群温度设定值调整前后的对流过程进行建模，并提出形式简洁、面向控制的空调负荷集群聚合模型，为空调负荷集群参与电网调控提供了模型基础。

技术领域

本发明属于电网辅助服务及需求响应领域，尤其涉及一种实用化安全协议下的空调负荷集群聚合模型。

背景技术

近年来，我国电力系统中风电、光伏等间歇式电源的渗透率不断提高，其固有的随机性和波动性给电网的安全稳定运行带来了极大挑战。与此同时，居民生活用电中空调等温控负荷的增长尤为迅速，在经济较发达地区，夏季供电高峰期间，温控负荷用电功率占比可达三分之一以上。研究表明，空调负荷是一种优质的可调度资源，可调度潜力巨大，通过调控需求侧海量空调负荷，可为增强电力系统的供需平衡能力提供低廉和有效的手段。然而，空调负荷数量庞大、单体功率小，且分布广泛，对电网调度并不友好。研究空调负荷集群聚合功率动态响应特性，并建立简单、易用和准确的聚合模型是空调负荷集群参与电网调度运行的基础。

然而，对空调负荷集群采取集中控制后会发生暂时性同步启停现象，导致控制后聚合功率出现大幅度反弹和振荡现象，甚至可能对电网运行造成二次冲击。针对此问题，已有学者通过在空调本地控制器中嵌入安全协议的方式，有效减弱了需求响应后空调负荷集群对电网的不利功率振荡及反弹，但该研究并未给出空调负荷集群的解析模型。为此，本发明在实用化安全协议的基础上将空调负荷集群在温度空间宽尺度上的演变过程类比为流体力学中的对流过程，对实用化安全协议下空调负荷集群温度设定值调整前后的对流过程进行建模，并提出形式简洁、面向控制的聚合模型。

发明内容

针对上述问题，本发明对实用化安全协议下的空调负荷集群对流过程提出了一种简单、易用、准确的聚合模型，为达到上述目的，本发明的技术方案是一种实用化安全协议下的空调负荷集群聚合模型，其特征在于，包括以下步骤：

(1)针对实用化安全协议下的空调负荷集群对流过程，建立基于变系数偏微分方程的空调负荷集群宽尺度对流方程模型；

(2)针对基于变系数偏微分方程的空调负荷集群宽尺度对流方程模型，利用迎风差分格式推导得到空调负荷集群的一阶宽尺度聚合模型；

(3)针对基于变系数偏微分方程的空调负荷集群宽尺度对流方程模型，利用Beam-warming格式推导得到空调负荷集群的二阶宽尺度聚合模型。

根据所述的步骤(1)，实用化安全协议下温度设定值的调整量与空调负荷死区长度相等，通过对实用化安全协议下空调负荷集群对流过程进行分析，得到基于变系数偏微分方程的空调负荷集群宽尺度对流方程模型为：