一种基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法与流程

技术特征：

1.一种基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据用户舒适度要求以及空调系统的基本参数，形成用户需求曲线，对所有用户需求曲线进行聚合，并由虚拟电厂代表空调用户在虚拟二次调频市场进行投标；

(2)采用市场控制方式形成虚拟控制信号，通过调整空调用户的设定温度实现二次调频；

(3)在虚拟下垂控制的基础上加入虚拟惯性环节，形成虚拟电厂的改进虚拟下垂曲线；

(4)计算并下发离散控制方式下每台空调的档位调节触发频率，通过调节室内机运行档位实现一次调频。

2.根据权利要求1所述基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，其特征在于，步骤(1)的具体过程如下：

(1a)建立空调房间的一阶热力学模型：

上式中，C为房间的等效热容；R为房间的等效热阻；Tⁱⁿ为室内温度；T^out为室外温度；P^AC为空调电功率；EER为空调制冷能效比；表示对时间的微分；

(1b)定义用户的舒适度指标ζ：

上式中，T^des为用户期望温度，Tⁱⁿ为实际室内温度，δ为与期望温度相比用户能承受的最大温度偏差；

(1c)在本地形成用户需求曲线：

上式中，Pmin和Pmax分别为空调的最小功率和最大功率，对于同一用户，δ、R、EER和T^des均为常数，并认为在短时间内T^out也为常数；

(1d)每个空调用户将自身的需求曲线上报至虚拟电厂，由虚拟电厂按下式形成聚合需求曲线：

上式中，m表示空调用户标号；M表示空调用户总数；

然后由虚拟电厂代表空调用户在虚拟二次调频市场进行投标。

3.根据权利要求2所述基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：

(2a)进行虚拟市场出清：

首先以ΔT为时间间隔，根据系统功率实时平衡情况确定每个二次调频时段中虚拟电厂的总控制功率P^con；

然后求取P^con与聚合需求曲线P^sum(ζ)的交点，得到虚拟市场价格ζ，相当于该时段中虚拟电厂的虚拟控制信号；

(2b)进行控制信号分解：

将虚拟市场出清过程中得到的ζ信号下发至各空调单体，由本地控制器计算每台空调维持舒适度指标ζ所需的功率P^AC；

(2c)调整用户设定温度实现二次调频：

T^set＝T^out-P^AC·R·EER

根据上式计算用户消耗功率P^AC所对应的设定温度T^set，并由本地控制器将每个房间的设定温度调节至T^set来为系统提供二次调频容量。

4.根据权利要求2或3所述基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程如下：

(3a)形成可调空调序列：

首先将所有空调划分为4个序列：可上调序列、可下调序列、双向可调序列和锁定序列；空调运行档位切换后，归入锁定序列，锁定时间结束后，根据其当前档位状态对其进行序列划分：低档位纳入可下调序列，高档位纳入可上调序列，自然档位纳入双向可调序列；

然后对每个序列中的空调进行排序：对可上调序列中的空调根据ζ从高到低排序，对可下调序列中的空调根据ζ从低到高排序；对双向可调序列中的空调分别根据ζ从高到低和从低到高排序，形成补充上调序列和补充下调序列；

(3b)形成计及虚拟惯性环节的虚拟电厂功频特性：

首先在虚拟下垂控制的基础上加入虚拟惯性环节，得到一次调频综合控制策略中虚拟电厂的功率变化量：

上式中，ΔP为虚拟电厂的功率变化量，Δf为频率偏差，KL为频率偏差的比例系数，KD为频率偏差的微分系数；

然后以差分代替微分，得到线性化控制策略：

ΔPt＝(KL+KD)Δft-KDΔft-1

上式中，ΔPt为虚拟电厂t时刻的功率变化量，Δft为t时刻的频率偏差，Δft-1为t-1时刻的频率偏差；

(3c)形成虚拟电厂的改进下垂曲线：

首先形成合并单向可调空调序列：将排序后的可上调序列和补充上调序列组合成合并上调序列，将排序后的可下调序列和补充下调序列组合成合并下调序列；

其次计算合并上调序列的可上调容量以及合并下调序列的可下调容量：

上式中，Pt^up和Pt^down分别表示虚拟电厂的可上调容量和可下调容量；Pt^max、Pt^min和Pt^nature分别表示高档位、低档位以及自然档位下空调的功率；下标i,j,k分别表示可上调序列、可下调序列和双向可调序列中的空调标号，I,J,K分别表示以上3个序列中空调的总数；

然后分别计算低频段和高频段的虚拟电厂功频静特性系数KL1和KL2：

上式中，和分别表示为了避免部分空调单元频繁动作而设置的频率死区的上、下边界；fmax和fmin分别表示电网可接受的频率上限值与下限值；

最后形成离散控制方式下的阶梯状功频特性曲线。

5.根据权利要求4所述基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，其特征在于，在形成合并单向可调空调序列的过程中，每个合并序列中单向可调序列作为一个整体位于合并序列的前部，双向可调序列则整体位于合并序列的后部。

6.根据权利要求4所述基于综合协调控制的虚拟电厂调频运行方法，其特征在于，步骤(4)的具体过程如下：

(4a)计算并下发触发频率，计算方法如下：

上式中，表示上调序列中第i台空调第t时刻的触发频率；表示下调序列中第i台空调第t时刻的触发频率；和分别表示第k台空调第t时刻的可上调容量和可下调容量；υt-1＝KDΔft-1，为虚拟惯性环节中的控制参数，用来表征t-1时刻系统频率偏差量对t时刻功率调节量的影响；Nup表示可上调序列中空调的数量；Ndown表示可下调序列中空调的数量；

(4b)本地控制器进行室内机运行档位调节：

本地控制器以Δτ为间隔对电网频率进行实时检测，若检测到的频率f^mea超出了频率检测死区，即或则将f^mea与触发频率相比较，根据以下逻辑进行运行状态的切换：

1)当时，合并上调序列中的空调进行状态切换，其中可上调序列中的空调由高档位切换至自然档位，补充上调序列中的空调由自然档位切换至低档位；

2)当时，合并下调序列中的空调进行状态切换，其中可下调序列中的空调由低档位切换至自然档位，补充下调序列中的空调由自然档位切换至高档位；

3)将完成档位切换后的空调纳入锁定序列，并开始计时，直到锁定时间结束重新纳入可调序列；

(4c)更新舒适度指标ζ：

以Δt为时间间隔，根据下式计算空调电功率P^AC：

上式中，为t时刻注入房间的冷量；

根据空调房间的一阶热力学模型计算室内温度Tⁱⁿ，再通过室内温度Tⁱⁿ更新舒适度指标ζ。