[发明专利]一种基于模型预测的温控负荷参与微电网调控方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于模型预测的温控负荷参与微电网调控方法及系统，该方法通过温控负荷描述步骤以温控负荷的基本物理模型为基础，结合设定的影响因素约束，构建描述设定区域集群负荷性能的负荷聚合模型；通过电网模型确定步骤基于负荷聚合模型构建温控负荷参与互联微电网的系统结构模型，并确定对应的微电网系统控制数学模型；进而通过预测控制步骤综合负荷聚合模型和系统控制数学模型，引入模型预测控制机制，依据设定的优化约束策略设计互联微电网系统的调频控制器。采用上述调控方案，能够克服现有调控技术中对需求侧影响大以及调频效率低的问题，控制对需求侧的影响且充分发挥温控负荷的潜力的同时，扩展了需求侧负荷的状态灵活性。

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，尤其涉及一种基于模型预测的温控负荷参与微电网调控方法及系统。

背景技术

微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，其提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，有助于实现传统电网向智能电网的过渡发展。

微电网中有效集成了各类分布式电源、储能以及负荷，可以实现对局部区域的灵活、可靠、经济供电，因此微电网技术成为近年来新能源领域的研究热点。但是，微电网中大量分布式电源常采用电力电子设备作为并网接口，基于可再生能源发电的分布式电源输出功率的间歇性和负载功率的多变性增加了微电网频率调节的难度。实际应用中，在微电网系统中，发电与负载的差异会导致系统频率偏离其期望值，为了维持电网稳定，使系统频率维持在合理的值去，且保障各区域系统的运行性能均衡，现有的电网控制策略中主要通过改变发电机的出力，平衡负荷功率的变化。然而，柴油发电机组响应时间长，机组爬坡速率低，难以满足新能源并网带来的要求。因此，需要新的方法来改善电网的动态响应能力，满足电网的稳定调频要求。

随着电力系统向智能电网方向的快速发展，现代控制以及通信技术为需求侧管理(Demand-side management，DSM)技术的兴起及应用奠定了基础，该领域中，由于温控负荷具有较大的可调节容量，部分温控负荷响应的惯性常数较小，理论上可以有效的保障电力系统的调频速度，因此，参与需求侧管理的负荷一般是温控负荷，该负荷可以根据电网的需求，在一定范围内调节用电量，如部分商业、居民负荷中的空调、电热水器、冰箱等。但是要想通过调节温控负荷实现对电力系统的频率稳定控制，需要合理控制对需求侧的影响，因此需要提供一种能够同时兼顾系统调频稳定性和效率以及需求侧影响最小化的微电网调控技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于模型预测的温控负荷参与微电网调控方法，在一个实施例中，所述方法包括：

温控负荷描述步骤、以温控负荷的基本物理模型为基础，结合设定的影响因素约束构建用于描述设定区域集群温控负荷性能的负荷聚合模型；

电网模型确定步骤、基于目标互联区域的负荷聚合模型构建温控负荷参与互联微电网的系统结构模型，并确定该微电网系统对应的微电网系统控制数学模型；

预测控制步骤、综合互联微电网系统对应的负荷聚合模型和系统控制数学模型，引入模型预测控制机制，依据设定的优化约束策略设计互联微电网系统的调频控制器。

优选地，一个实施例中，在所述温控负荷描述步骤中，利用一阶等效热参数模型作为温控负荷的基本物理模型，设置温控负荷的响应速度为影响因素，构建所述负荷聚合模型。

进一步地，一个实施例中，所述温控负荷描述步骤中，还包括：设置温控负荷的调节功率以及温控负荷用户侧温度的边界值作为影响因素约束。

一个实施例中，在确定所述微电网系统控制数学模型的过程中，用区域控制误差表征互联微电网系统中负荷和发电机之间的功率匹配程度，分析确定温控负荷参与互联微电网的状态空间模型，作为该微电网系统的控制数学模型。