一种基于空调负荷的静态电压稳定控制方法与流程

技术特征：

1.一种基于空调负荷的静态电压稳定控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)基于等效热参数模型建立单台空调的负荷模型，在考虑人体舒适度的基础上，求取单台空调负荷的削减潜力及最大可控时长；

(2)通过连续潮流法追踪空调群的PV曲线，计算空调群的静态电压稳定裕度λ；

(3)建立基于空调负荷的空调群的静态电压稳定控制模型。

2.根据权利要求1所述的基于空调负荷的静态电压稳定控制方法，其特征在于：所述步骤(1)包括如下步骤：

(1-1)建立单台空调的负荷模型

建立空调制冷量与室内温度的关系如下：

$T_{in}(t+1)=T_{out}(t+1)-Q_{AC}\left(t\right)\·R-\[T_{out}\left(t\right)-Q_{AC}\left(t\right)\·R-T_{in}\left(t\right)\]\·e^{-\frac{\mathrm{\Δ}t}{RC}}---\left(1\right)$

其中：T_in(t)和T_in(t+1)分别为t时刻和t+1时刻的室内温度，T_out(t)和T_out(t+1)分别为t时刻和t+1时刻的室外温度，Q_AC(t)为t时刻的空调制冷量，R为室内热阻，C为室内等效热容，Δt为t时刻和t+1时刻之间的时间间隔；

空调频率与空调制冷量、空调功率之间的关系为：

Q_AC(t)＝a·f²(t)+b·f(t)+c (2)

P_AC(t)＝n·f(t)+m (3)

其中：f(t)为t时刻的空调频率，P_AC(t)为t时刻的空调功率，a、b和c为空调制冷量系数，m和n为空调功率系数；

(1-2)单台空调负荷的削减潜力及最大可控时长

设空调负荷处于稳定运行状态时，室内温度维持不变且等于设定温度T_set，同时室外温度维持不变，即：

T_out(t+1)＝T_out(t)＝T_out (4)

T_in(t+1)＝T_in(t)＝T_set (5)

计算空调负荷处于稳定运行状态时的空调制冷量Q_AC(T_out,T_set)为：

$Q_{AC}(T_{out},T_{set})=\frac{T_{out}-T_{set}}{R}---\left(6\right)$

计算空调负荷处于稳定运行状态时的空调频率f(T_out,T_set)为：

$f\left(T_{out},T_{set}\right)=\frac{-b+\sqrt{b^2-4a\left(c-\frac{T_{out}-T_{set}}{R}\right)}}{2a}---\left(7\right)$

计算空调负荷处于稳定运行状态时的空调功率P_AC(T_out,T_set)为：

$P_{AC}(T_{out},T_{set})=n\·\frac{-b+\sqrt{b^2-4a(c-\frac{T_{out}-T_{set}}{R})}}{2a}+m---\left(8\right)$

设人体舒适度范围内能够接受的最高温度为T₁，初始时刻的室内温度为T₀，对应该室内温度的空调频率为f₀；在t₁时刻对空调负荷开始调控，空调频率首先由f₀降低至空调最小工作频率f_min并维持，在t₂时刻室内温度达上升到T₁，随即解除调控，空调频率恢复至f₀；

计算单台空调负荷的削减潜力ΔP为：

ΔP＝P_AC(T_out,T₀)-(n·f_min+m) (9)

计算最大可控时长t_control为：

$t_{control}=RC\·\ln \frac{T_{out}-T_0-Q_{\min }\·R}{T_{out}-T_1-Q_{\min }\·R}---\left(10\right)$

其中：Q_min为空调频率为f_min时对应的空调制冷量。

3.根据权利要求1所述的基于空调负荷的静态电压稳定控制方法，其特征在于：所述步骤(2)包括如下步骤：

通过连续潮流法追踪空调群的PV曲线，将空调群初始时刻的稳态的工作点作为起始点，随着整个空调群负荷的缓慢变化，沿着PV曲线对下一个时刻的工作点进行预测、校正，直到画出完整的PV曲线；空调群的连续潮流方程为：

y(x)-ωb＝0 (11)

其中：ω为空调群负荷的增长率，b为空调群负荷的增长方式，x为潮流解；y(x)＝0为空调群的常规潮流方程；

通过连续潮流法追踪空调群的PV曲线的过程中，首先采用基于切线法的预估校正技术得到下一个时刻的工作点的潮流解预估值，再通过连续潮流方程对潮流解预估值进行校正，即得到下一个时刻的工作点的潮流解；

通过连续潮流法追踪空调群的PV曲线的过程中，空调群负荷按照等比例方式增长；定义t时刻空调群的静态电压稳定裕度λ_t为：

${\mathrm{\λ}}_t=\frac{P_{max}-P\left(t\right)}{P_{\max }}---\left(12\right)$

其中：P(t)为调控前t时刻空调群的总负荷，P_max为空调群的最大总负荷。

4.根据权利要求1所述的基于空调负荷的静态电压稳定控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，建立基于空调负荷的静态电压稳定控制模型的思想为：规定空调群容许的最小静态电压稳定裕度λ_cr，计算t时刻空调群的静态电压稳定裕度λ_t：若λ_t≥λ_cr，则空调群稳定，计算t+1时刻空调群的静态电压稳定裕度λ_t+1；若λ_t＜λ_cr，则通过调控各个空调节点的负荷以减少空调群的负荷，从而提高空调群的静态电压稳定裕度；

步骤(3)具体包括如下步骤：

(31)基于连续潮流法得到空调群的最大总负荷P_max，并根空调群容许的最小静态电压稳定裕度λ_cr，计算空调群的最大允许总负荷P_cr：

P_cr＝(1-λ_cr)P_max (13)

(32)根据式(12)计算t时刻空调群的静态电压稳定裕度λ_t；

(33)若λ_t≥λ_cr，则进入步骤(34)；若λ_t＜λ_cr，则进入步骤(35)；

(34)t＝t+1，返回步骤(32)；

(35)基于空调群的静态电压稳定控制模型调控各个空调节点的负荷以减少空调群的负荷，调控目标为λ_t≥λ_cr，对应的空调群的总目标削减量P_target(t)为：

P_target(t)＝P(t)-P_cr＝(λ_cr-λ_t)P_max (14)

调控完成后，t＝t+1，返回步骤(32)。

5.根据权利要求1所述的基于空调负荷的静态电压稳定控制方法，其特征在于：所述步骤(35)中，空调群的静态电压稳定控制模型按照如下过程建立：

(35-1)设整个空调群共有M个空调节点，第i个空调节点有N_i台空调；按照各个空调节点包含的空调台数，按比例将空调群的总目标削减量P_target(t)分配到各个空调节点中，第i个空调节点分配到的目标量削减量P_{i_target}(t)为：

$P_{i\_t\arg et}\left(t\right)=P_{t\arg et}\left(t\right)\×\frac{N_i}{\underset{k=1}{\overset{M}{\Σ}}{N}_k}---\left(15\right)$

根据式(9)和式(10)计算第i个空调节点内第j台空调的削减潜力ΔP_ij和最大可控时长t_{ij_control}；

(35-2)对最大可控时长进行连续分段，第g段最大可控时长统一为t_{ig_control}，根据第i个空调节点内各台空调的最大可控时长对第i个空调节点内各台空调进行分组，第i个空调节点内第g组包括Q_ig台空调，则第i个空调节点内第g组空调的负荷削减潜力P_{ig_contral}为：

$P_{ig\_contral}=\underset{k=1}{\overset{Q_{ig}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ΔP}}_{ig\_k}---\left(16\right)$

(35-3)将空调负荷调控周期分为W个时段，在一个时段内，空调的运行状态维持不变，即当t时刻和t+1时刻均在时段w内时，t时刻和t+1时刻的空调状态一致，统一使用时段w的空调状态表示；时段w的时长为在时段w内对第i个空调节点内的各组空调进行空调频率控制，时段w内第i个空调节点的实际负荷P_{i_actual}(w)为：

$P_{i\_actual}\left(w\right)=\underset{g=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{s}_{ig}\left(w\right)P_{ig\_contral}---\left(17\right)$

(35-4)计算时段w内负荷削减后的实际静态电压稳定裕度λ_{w_actual}为：

${\mathrm{\λ}}_{w\_actual}=\frac{P_{max}-\[P\left(w\right)-\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i\_actual}\left(w\right)\]}{P_{\max }}---\left(18\right)$

(35-5)建立空调群的静态电压稳定控制模型

目标函数：各时段空调群的静态电压稳定裕度最大，即：

$\max Z=min\left\{{\mathrm{\λ}}_{w\_actual}=\frac{P_{\max }-\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\[P_i\left(w\right)-P_{i,actual}\left(w\right)\]}{P_{\max }}\right\}---\left(19\right)$

约束条件：

①时段w内第i个空调节点的实际负荷P_{i_actual}(w)大于第i个空调节点分配到的目标量削减量P_{i_target}(t)，即：

P_{i_actual}(w)≥P_{i_target}(w) (20)

②各组空调的总受控时间不能超过其最大可控时长：

$\underset{w=1}{\overset{W}{\Σ}}{s}_{ig}\left(w\right)t_{control}^w\≤t_{ig\_control}---\left(21\right)$

其中：ΔP_{ig_k}为第i个空调节点内第g组的第k台空调的削减潜力；s_ig(w)表示时段w内第i个空调节点内第g组的空调受控状态，s_ig(w)＝1表示受控，s_ig(w)＝0表示不受控；为调控前时段w内空调群的总负荷，P_i(w)为调控前时段w内第i个空调节点的负荷。