一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法与流程

技术特征：

1.一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的方法，所述方法包括：

结合需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，建立智能电网频率模型；

基于智能电网频率模型，获取智能电网频率偏差；

建立智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型；

基于智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和频率方差；

基于指定类别调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和该类别智能设备的响应概率，以及指定类别智能设备总数量，获取该类智能设备参与的平均数量，该类别智能设备按所述平均数量参与电网调频。

2.根据权利要求1所述的方法，所述建立需求侧电能消耗模型为：

$P_d\left(t\right)=P_0+\left(\frac{f\left(t\right)-f_0}{f_0}\right)K_f{P}_0,---\left(1\right)$

式(1)中，P_d(t)为总需求电能消耗，f(t)表示系统频率，f₀为t＝0时的频率标称值，P₀为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，K_f为反映系统灵敏性的频率阻尼系数。

3.根据权利要求1所述的方法，所述建立电网频率摆动模型为：

$\frac{2H}{f_0}\frac{df\left(t\right)}{dt}=P_g\left(t\right)-P_d\left(t\right),---\left(2\right)$

式(2)中，P_d(t)为总需求电能消耗，f(t)表示系统频率，f₀为t＝0时的频率标称值，P_g(t)为总发电功率，H为聚合发电机旋转部件中的储能，以焦耳为单位。

4.根据权利要求1所述的方法，所述结合所述需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，获取智能电网频率模型为：f(t)的表达式为

$f\left(t\right)=f_0+\frac{A_0{f}_0}{K_f{P}_0}(1-e^{-\mathrm{\α}t}),t\≥0,---\left(4\right)$

公式(4)中f₀为t＝0时的频率标称值，P₀为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，K_f为反映系统灵敏性的频率阻尼系数，A₀＝P_g(t)-P₀，e-αt是e为底t为未知数的指数函数，而α＝(k_fP₀)/(2H)，t为时间参量。

5.根据权利要求1所述的方法，所述获取智能电网频率偏差为：

其中f₀为t＝0时的频率标称值，P₀为t＝0时刻频率和电压均为标称值的情况下的总需求的电能消耗，K_f为反映系统灵敏性的频率阻尼系数，A为系统功率不平衡量；e-^αs是e为底s为未知数的指数函数，而α＝(k_fP₀)/(2H)，s为时间参量。

6.根据权利要求1所述的方法，所述获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型为：

$f^{\′}\left(t\right)=f_0+g_{\mathrm{\α}}(A_0,t)+\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N_i\left(t\right)}{\Σ}}X\left(t_i^j\right){g_{\mathrm{\α}}}^i(A_i,t-t_i^j),t\≥0,$

t为时间参量且为未知数，M是指电网中所有的智能设备，N_i(t)是指在t时间内的第i种智能设备的响应数量，是指第i种智能设备的响应时间，A₀为t＝0时刻的系统不平衡功率，A_i为第i种智能设备的功耗，该式中的函数令A＝A₀、s＝t再代入频率偏差函数表示智能设备未参与电网调频时电网频率的偏差值；此函数中的h(α,λ_i,s)则是为了简便，令式中是指数函数，α＝(k_fP₀)/(2H)，s为时间参量且为未知参数，在电网频率方差的表达式中函数定义(x)⁺＝max(0,x)，此时x＝s-T_i，表示智能设备i参与电网调频时电网频率的偏差值，t为时间参量，此时得出的电网频率模型是智能设备参与电网调频后的模型。

7.根据权利要求1所述的方法，所述智能设备参与智能电网的调频后的电网频率的模型f′(t)在A₀<A_0,min，和A_α>A_α,min，当系统频率低于频率下限时所有的智能设备通过关断负荷来响应，因此可简化为函数定义(x)⁺＝max(0,x)，此时x＝t-t₀-T_i，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值为则电网频率均值的表达式为：

$E\&lsqb;f^{\&prime;\&prime;}\left(t\right)\&rsqb;=f_0+g_{\mathrm{\&alpha;}}(A_0,t)+\underset{i=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}{g}_{\mathrm{\&alpha;}}^i(A_i,t-t_0),$

该式中的函数令A＝A₀、s＝t再代入频率偏差函数表示智能设备未参与电网调频时电网频率的偏差值；表示智能设备i参与电网调频时电网频率的偏差值。f₀为t＝0时的频率标称值，M是指电网中所有的智能设备，t为时间参量且为未知数，t₀为初始时刻。

8.根据权利要求1所述的方法，所述智能设备参与智能电网的调频后的电网频率的模型f′(t)在A₀<A_0,min，和A_α>A_α,min，此时x＝t-t₀-T_i获取智能设备参与参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值为则电网频率方差的表达式为：

电网频率方差的表达式中v(α,λ_i,s)＝h(2α,λ_i,s)-[h(α,λ_i,s)]²，而此函数中的h(α,λ_i,s)则是为了简便，令式中是指数函数，α＝(k_fP₀)/(2H)，s为时间参量且为未知参数，在电网频率方差的表达式中s＝t-t₀，函数定义(x)⁺＝max(0,x)，此时x＝s-T_i，在电网频率方差的表达式中，λ_i为智能设备的响应率，t为时间参量，t₀为初始时刻。

9.根据权利要求1所述的方法，所述获取该类智能设备参与的平均数量为：E[N_c(t)]＝M_cP_c(t)，式中M_c为第c类智能设备的总数量，E[N_c(t)]为c类设备参与参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值，为第c类智能设备响应的概率，指数函数，t为时间参量，t₀为初始时刻。

10.根据权利要求1所述的方法，当所述智能电网频率降低并且超过下限f_min＝49.5Hz时关断负荷，或当智能电网频率升高并且超越上限f_max＝50.5Hz时开启负荷；所有的智能设备的频率设置的上下限值均为上限f_max＝50.5Hz和下限f_min＝49.5Hz。

11.根据权利要求1所述的方法，所述不同类智能设备的响应都有时间间隔并且此间隔时间服从独立指数分布。

12.一种基于需求侧智能设备参与智能电网调频的系统，所述系统包括：

第一建模模块，结合需求侧电能消耗模型以及电网频率摆动模型，建立智能电网频率模型；

第一计算模块，基于智能电网频率模型，获取智能电网频率偏差；

第二建模模块，建立智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型；

第二计算模块，基于智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型，获取智能设备参与智能电网调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和频率方差；

第三计算模块，基于指定类别调频后的智能电网频率模型电网频率的平均值和该类别智能设备的响应概率，以及指定类别智能设备总数量，获取该类智能设备参与的平均数量，该类别智能设备按所述平均数量参与电网调频。