一种基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法

本发明属于电力系统频率调整，尤其涉及一种基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法。

背景技术：

1、为响应国家“双碳目标”，能源转型逐渐被提上日程，高比例可再生能源和高比例电力电子设备的电力系统日趋形成，电网转动惯量持续降低。系统的惯量和阻尼包含发电侧、负荷侧及各类模拟控制策略所提供的等效惯量和阻尼。大多聚焦于分布式电源侧的惯量和阻尼控制，在用电侧，社会经济日益发展，居民生活水平显著提高，在经济发达地区空调等可控类温控负荷占比超过50%，且呈现逐年增长的趋势，伴随着信息通信与智能控制技术的发展，温控负荷需求响应控制技术逐渐成熟。有必要深入探索温控负荷与系统惯量、阻尼和频率稳定的内在联系。温控负荷规模庞大，在总负荷中的占比逐年增高，需求响应调节潜力巨大；负荷及其所属建筑环境具备一定的热存储能力，在一定的范围内调节温度不会过度影响居民的生活舒适度；温控负荷耗电量较高时段，正值电力系统负荷高峰而系统备用容量不足时段，温控负荷需求响应可以弥补发电机组调节能力缺额；基于5g的公共通信网络，时延低至毫秒，完全满足温控负荷需求响应场景下的电力系统的调频要求。因此，研究温控负荷集群的综合惯性控制，实现温控负荷频率响应对电力系统的灵活调节，将成为满足新型电力系统对于系统惯量要求的新思路。

2、随着信息通信和智能控制技术的快速发展，集中式调控模式在温控负荷频率响应的综合惯性控制方面的优势更加明显。然而在控制周期内，负荷集群功率指令为定值，并不遵从虚拟惯量/阻尼控制律。并且，在相邻控制周期总功率响应指令不同，造成负荷集群将以功率阶跃的方式向电网提供功率支撑，这会给电网带来新的功率扰动，电力系统频率动态实际为扰动功率与负荷集群阶跃功率共同激励的结果。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法,以解决现有技术中温控负荷集群附加频率响应功率呈现阶跃变化，控制周期内不遵从综合惯性控制律的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法的具体技术方案如下：

3、顶层集中调控中心通过同步相量测量装置获取电力系统频率信息，并判断频率信息是否达到响应阈值；在频率信息达到阈值时计算温控负荷集群需求响应功率总量；集中调控中心基于各负荷聚合商调节能力按比例进行功率总量的分配；中间层负荷聚合商计算响应温控负荷终端数量，在控制周期大于等于2时，计算本控制周期开始时刻频率信息所对应的温控负荷终端数量与前一控制周期的温控负荷终端数量的差值 ；并根据计算得到的、、等概率随机抽取温控负荷终端，计算响应时间标签设置时序控制变量，并以广播的方式向温控负荷终端下达附有时间触发标签的控制指令；底层温控负荷终端接收控制指令并触发功率调节响应。

4、本发明的基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法具有以下优点：实现了温控负荷集群的连续功率调节，形成了适用于温控负荷集群参与电力系统频率响应的综合惯性控制，能够在减小频率偏差最值的同时缩短了到达最值的时间，有效改善系统频率动态，利于电网的频率稳定。

技术特征：

1.一种基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法，其特征在于，顶层集中调控中心通过同步相量测量装置获取电力系统频率信息，并判断频率信息是否达到响应阈值；在频率信息达到阈值时计算温控负荷集群需求响应功率总量；其中，为时间，为采样控制周期序号，第1采样周期取值为1，类似的，第采样周期取值为；为采样控制周期时长；集中调控中心基于各负荷聚合商调节能力按比例进行功率总量的分配；中间层负荷聚合商计算响应温控负荷终端数量，在控制周期大于等于2时，计算本控制周期开始时刻频率信息所对应的温控负荷终端数量与前一控制周期的温控负荷终端数量的差值 ；并根据计算得到的、、等概率随机抽取温控负荷终端，计算响应时间标签设置时序控制变量，并以广播的方式向温控负荷终端下达附有时间触发标签的控制指令；底层温控负荷终端接收控制指令并触发功率调节响应。

2.根据权利要求1所述的基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法，其特征在于，计算温控负荷集群需求响应功率总量，通过如下方法实现：

3.根据权利要求2所述的基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法，其特征在于，集中调控中心基于各负荷聚合商调节能力按比例进行功率总量的分配,通过如下方法实现：

4.根据权利要求3所述的基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法，其特征在于，计算本控制周期开始时刻频率信息所对应的温控负荷终端数量，通过如下方法实现：

5.根据权利要求4所述的基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法，其特征在于，中间层负荷聚合商根据计算得到的、、等概率随机抽取温控负荷终端，计算响应时间标签设置时序控制变量，通过如下方法实现：

6.根据权利要求5所述的基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法，其特征在于，底层温控负荷终端接收控制指令并触发功率调节响应，通过如下方法实现：

技术总结
本发明提出一种基于时间触发的温控负荷集群功率综合惯性控制方法，属于电力系统频率调整技术领域。顶层集中调控中心通过同步相量测量装置获取电力系统频率信息，在频率信息达到阈值时计算温控负荷集群需求响应功率总量；基于各负荷聚合商调节能力按比例进行功率总量的分配；中间层负荷聚合商计算本控制周期开始时刻频率信息所对应的温控负荷终端数量，并计算与前一控制周期的数量差；计算响应时间标签设置时序控制变量，并以广播的方式向温控负荷终端下达附有时间触发标签的控制指令；底层温控负荷终端接收控制指令并触发响应。本发明实现了温控负荷集群的连续功率调节，形成了适用于温控负荷集群参与电力系统频率响应的综合惯性控制。

技术研发人员：周特,韩杨,周梦,薛云飞,魏茂华,杜博洋
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4