考虑需求侧资源的精准切负荷方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911156970.X (22)申请日 2019.11.22 (71)申请人 南瑞集团有限公司 地址 211106 江苏省南京市江宁区诚信大 道19号 申请人 南京理工大学 (72)发明人 颜云松康明才陈永华徐洲 李祝昆张俊芳任建锋刘东洋 (74)专利代理机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 代理人 王晓燕 (51)Int.Cl. H02J 3/14(2006.01) (54)发明名称 一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法 (57)摘要 本发明提供了一种考虑需求。

2、侧资源的精准 切负荷方法， 建立需求侧空调负荷模型和空调聚 合体模型； 提出基于设定温度调节的空调负荷聚 合体控制方法， 整定需求侧调控轮次动作值； 计 算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率， 整定切 负荷动作轮次的动作频率值、 动作时延和切负荷 量； 根据母线电压灵敏度确定切负荷地点， 分配 切负荷量。 本发明通过调整空调负荷模型设定温 度减少功率消耗， 提高了需求侧资源在电网调控 中的主动性； 同时根据需求侧响应轮次后的频 率、 电压特性动态整定功率缺额， 根据母线电压 灵敏度动态分配各负荷节点的切负荷量， 比传统 离线整定切负荷量方法的自适应性及切负荷的 准确性更高， 提高了系统运行的经济。

3、性。 权利要求书6页 说明书14页 附图1页 CN 111431188 A 2020.07.17 CN 111431188 A 1.一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型； 步骤2、 提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法， 整定需求侧调控轮次动作 值； 步骤3、 计算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率， 整定切负荷动作轮次的动作频率 值、 动作时延和切负荷量； 步骤4、 根据母线电压灵敏度确定切负荷地点， 分配切负荷量。 2.如权利要求1所述一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 其特征在于， 步骤1中， 建 立。

4、需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型的具体方法为： 2.1、 建立单台空调功率与室内温度的关系： 式中，表示t时刻的室内温度， ；表示t+1时刻的室外温度， ； C为等效热容， kWh/； R为等效热阻， /kW； 为空调能效比； P为空调的额定制冷量； s为空调启停状态变 量， 1表示空调启动， 0表示空调停止， t为仿真时间间隔； 设定室内温度限值为 min, max， 控制周期为tc， 空调打开时间为t1， 关断时间为t0， 假 定控制周期内环境温度为恒温值， 将室内温度上下限代入式(1)和(2)， 同时令迭代 计算可得： tct1+t0 式(5) 其中温度限值和温度设定值的关系为： 式中。

5、， 为空调的温度死区宽度， set为空调的温度设定值； 由上式可得在一定的室外温度和温度控制区间内空调的关断时间、 开启时间为： 2.2、 建立空调负荷聚合体模型； 当假设室外温度不变时， 稳态运行情况下任一时刻空调处于开机状态的概率为t1/(t0+ t1)， 即开机时间与控制周期之比； 当空调数量足够大时， 利用大数定律即事件发生的期望 值来近似事件发生的概率， 近似得到空调群的总功率为： 权利要求书 1/6 页 2 CN 111431188 A 2 式中， Psum(t)为t时刻空调负荷的聚合功率； Pi为第i台空调的额定功率， 可用空调的占 空比Pon,i表示空调处于开机状态的概率： 将。

6、式(7)和(8)代入式(10)， 经不等式变化可得： 根据式(9)和式(11)可近似获得N台空调负荷聚合功率的估值区间为： 考虑到空调负荷的异质性， 并且假设异质空调负荷参数相互独立且同分布于给定的概 率密度函数， 则空调负荷近似聚合功率的上、 下界为： 式中，分别表示空调负荷近似聚合功率的上、 下界，eq、 Req、 set_eq和 eq分别为 空调能效比平均值、 房间热阻平均值、 设定温度平均值和温度死区的平均值； 基于空调负荷 参数的分布情况， 通过蒙特卡洛法抽样得到空调聚合体的参数 set、 1/ R和 的期望值， 进而 可估算出聚合功率的上下界； 且经过多次仿真表明， 近似聚合功率在。

7、上下界的中值附近时 误差相对较小， 实际应用中可以近似取中值， 那么可得： 由于单体空调模型里不同参数间又有一定的关联， 为得到更精准的结果， 可以将空调 按照不同功率进行分组， 不同组空调的参数也具有不同的概率分布， 先聚合每个小组里面 的空调， 再聚合所有组的空调， 聚合功率为： 式中， M为分组数， Psum,m为第m组空调聚合功率。 3.如权利要求1所述一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 其特征在于， 步骤2中， 提 出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法， 整定需求侧调控轮次动作值的具体方法 为： 3.1、 提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法； 权利要求书 2/6 页。

8、 3 CN 111431188 A 3 考虑到空调的实际运行情况， 室温在设定温度上下波动， 稳态运行时可认为平均室温 与设定温度近似相等， 依据式(15)可得： 式中， in_ave表示平均室温， 从式(15)可看出当其他参数不变时， 聚合功率只与平均室 温有关； 若将空调聚合体看成一个整体， 其能效比即为 eq， 等效热阻即为Req/N， 从单体空调 的虚拟储能模型可得： 式中， Pave表示运行周期内空调负荷的平均温度，表示单个空调周期内的平均室温， 依据式(2)， 空调聚合的平均温度和聚合功率也满足下式： 式中， Req_sun表示空调聚合体的等效热阻， Ceq_sum表示空调负荷聚合。

9、整体的等效热容； in_ave表示空调聚合体的平均室内温度； 若在功率削减平均室温从 1变化到 2， 保证聚合功 率为定值， 始终保持Psum等于P*， 依据式(8)可得出削减时间的表达式： 由于聚合功率的设定温度与平均室温近似相等， 那么 1就等于功率削减前的设定温度， 2就等于新的设定温度， 那么当功率削减时间一定时， 聚合功率的稳态运行功率表达式为： 式中，Psum1表示调温前稳定运行的聚合功率； Psum2表示调温后稳定 运行的聚合功率， 那么稳态功率削减量为： PcutPsum1-P* 式(23) 依据上述削减时间和削减功率的关系， 综合考虑到用户舒适度、 集群负荷曲线平滑性 和操作。

10、可行性， 提出结合了启停控制的空调负荷聚合体设定温度调节方法； 调温过程： 先计 算出温度调整量 set和削减时长Tcut下对应的稳态削减功率Pcut， 再选取是否完成调温、 开 关状态和设定温度与实时室温差值三个指标对空调综合排序， 处于未完成设定温度调整、 开启状态且室温低于设定温度的空调排名靠前； 反之， 则排名靠后； 关闭排名靠前的空调使 削减功率等于Pcut， 并调整这些空调的温度设定值 set； 调温完成后， 继续通过排序来启停空 权利要求书 3/6 页 4 CN 111431188 A 4 调， 使空调群在新的设定温度下逐渐稳态运行； 3.2、 整定需求侧调控轮次动作值； 调节需。

11、求响应轮次的动作频率一般高于基本轮第一轮的动作频率0.05Hz0.1Hz， 动 作延时取0.1s； 根据上述整定规则， 整定需求侧响应轮次动作值动作频率为49.3Hz， 动作延 时为0.1s； 根据空调负荷聚合模型及基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法， 对空 调负荷聚合体进行调控， 得到空调负荷的功耗变化量Pcut。 4.如权利要求1所述一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 其特征在于， 步骤3中， 计 算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率， 整定切负荷动作轮次的动作频率值、 动作时延和 切负荷量， 具体方法为： 4.1、 计算出系统的等效惯性时间常数、 惯量中心频率、 有功功率缺额等参数。

12、； 系统等效惯性时间常数Heq： 式中， Hi表示第i台发电机惯性时间常数； 系统惯量中心频率fCOI： 式中， fi表示第i台发电机频率； 4.2、 提出计算系统不平衡功率的一般公式； 系统需要调整的总减载量Pshed为： 式中， Seq为系统中所有发电机的额定功率之和， fN为系统额定频率， PSR为系统的旋转备 用容量， PL0,i表示扰动前母线i的负荷有功功率值， U0,i、 Ui表示扰动发生前负荷母线i的电压 和当前的电压值； m为系统中所有负荷母线的数量； i为负荷功率随电压变化的指数； 4.3、 整定切负荷动作轮次的动作频率值、 动作时延和切负荷量； 对于基本轮， 轮次取38轮，。

13、 各轮次动作频率值取47Hz,49.3Hz， 级差取0.2Hz， 延时 取0.2s； 对于特殊轮， 轮次取35轮， 各轮次动作频率值取49.4Hz,49.5Hz， 延时取5 20s。 根据上述整定规则， 设置基本轮分为5轮， 特殊轮分为3轮， 各轮次切负荷量、 动作频率 值、 动作延时的具体整定方法： (1)整定基本轮第一轮动作值； 动作频率49.25Hz， 动作延时0.2s； 应切负荷总量Pshed,1由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,1/dt代替， dfCOI,1/dt为空 调负荷调温控制后测得的系统惯量中心频率变化率。 基本轮的第一轮分配的切负荷量 Pshed,1。

14、整定为： Pshed,1k1Pshed,1 式(27) 权利要求书 4/6 页 5 CN 111431188 A 5 式中， k1为第一轮切负荷比例系数， 通过仿真实验， 在电网结构和故障类型相同的情况 下， 分别观察切除不同比例的负荷对系统频率恢复情况的影响， 选择频率恢复值最高的切 负荷比例系数整定为k1， 不同的电网结构和频率变化情况dfCOI,1/dt整定得到的k1值不同； (2)整定基本轮第二轮动作值； 动作频率49.05Hz， 动作延时0.2s； 应切负荷总量Pshed,2由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,2/dt代替， dfCOI,2/dt为第 二轮切负荷。

15、动作前测得的系统惯量中心频率变化率， 基本轮的第二轮分配的切负荷量 Pshed,2整定为： Pshed,2k2Pshed,2 式(28) 式中， k2为第二轮切负荷比例系数， 整定方法同k1； (3)整定基本轮第三轮动作值； 动作频率48.85Hz， 动作延时0.2s； 应切负荷总量Pshed,3由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,3/dt代替， dfCOI,3/dt为第 三轮切负荷动作前测得的系统惯量中心频率变化率， 基本轮的第三轮分配的切负荷量 Pshed,3整定为： Pshed,3k3Pshed,3 式(29) 式中， k3为第三轮切负荷比例系数， 整定方法同k1；。

16、 (4)整定基本轮第四轮动作值； 动作频率48.65Hz， 动作延时0.2s； 应切负荷总量Pshed,4由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,4/dt代替， dfCOI,4/dt为第 四轮切负荷动作前测得的系统惯量中心频率变化率， 基本轮的第四轮分配的切负荷量 Pshed,4整定为： Pshed,4k4Pshed,4 式(30) 式中， k4为第四轮切负荷比例系数， 整定方法同k1； (5)整定基本轮第五轮动作值； 动作频率48.45Hz， 动作延时0.2s； 应切负荷总量Pshed,5由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,5/dt代替， dfCOI,。

17、5/dt为第 五轮切负荷动作前测得的系统惯量中心频率变化率， 基本轮的第五轮分配的切负荷量 Pshed,5整定为： Pshed,5k5Pshed,5 式(31) 式中， k5为第五轮切负荷比例系数， 整定方法同k1； (6)整定特殊轮动作值； 特殊轮共设置3轮， 每一轮的整定规则相同， 如下： 动作频率49.5Hz， 动作延时5s， 切负荷量设定为： Pshed,spekspePshed,1 式(32) 式中， kspe为特殊轮切负荷比例系数， 取0.080.1； (7)确定需求侧响应轮、 基本轮和特殊轮动作次序， 得出切负荷方案； 需求侧响应轮的作用是： 当系统出现紧急情况时， 控制中心检测。

18、到系统频率开始下降， 一旦频率下降到需求侧响应轮次阈值且持续时间超过设定动作延时， 控制中心对空调负荷 权利要求书 5/6 页 6 CN 111431188 A 6 聚合体温度进行调节， 降低功率消耗， 以减少功率缺额； 基本轮的作用是通过切除一定量的负荷防止频率进一步下降。 当需求侧调控轮次动作 后， 切负荷装置继续检测系统频率变化情况； 如果频率继续下降到基本轮第一轮阈值且持 续时间超过设定动作延时， 基本轮开始动作， 切除相应负荷， 切负荷装置继续检测系统频率 变化情况； 若频率继续下降到基本轮第二轮动作阈值， 则基本轮第二轮动作切除负荷； 否 则， 基本轮动作结束； 以此类推， 每一轮。

19、动作切除负荷后均需要继续检测系统频率变化情 况， 以判断是否继续动作下一轮并计算功率缺额， 直至基本轮操作结束； 特殊轮的作用是避免系统在基本轮切负荷动作后频率悬浮于某一不允许的较低值， 在 切负荷基本轮动作结束后， 切负荷装置继续检测系统频率情况， 若恢复频率低于基本轮第 一轮阈值的持续时间超过特殊轮动作延时时， 则需要特殊轮第一轮动作， 切除少量负荷使 频率恢复到允许范围内； 若特殊轮第一轮动作后频率恢复上升至允许范围， 则特殊轮动作 结束； 否则， 若频率仍然低于49.5Hz， 则特殊轮第二轮动作切除少量负荷； 以此类推， 每一轮 动作切除负荷后均需要继续检测系统频率恢复情况， 以判断是。

20、否继续动作下一轮， 直至频 率恢复至允许值范围或者特殊轮操作结束。 5.如权利要求1所述一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 其特征在于， 步骤4中， 根 据所有母线的电压灵敏度分配各轮切负荷动作时负荷母线的切负荷量， 每条负荷母线第k 轮切负荷量Pshed,k,i的分配公式为： 其中， dVi/dQi表示电压灵敏度； Pshed,k,i表示第k轮切负荷动作时负荷母线i分配的切负 荷量， m表示系统中所有母线数； Pshed,k表示各轮次应切除的负荷量。 权利要求书 6/6 页 7 CN 111431188 A 7 一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法 技术领域 0001 本发明属于电力系统技术。

21、领域， 具体涉及一种考虑需求侧资源的精准切负荷方 法。 背景技术 0002 当电网遭受扰动时， 系统由于出现功率缺额会导致频率和电压下降， 切负荷装置 通过切除部分负荷是频率和电压尽快恢复到正常运行状态， 这对电网安全稳定运行具有重 要意义。 通常切负荷方案需要先进行电网稳定计算， 整定出各扰动情况下系统的需切量和 动作轮次， 形成对应的动作策略表。 当发生扰动时， 根据策略表依次切除多余的负荷。 由于 传统策略在切负荷时强制停止对切负荷线路的供电， 没有考虑用电用户的参与性和能动 性， 严重影响了用户生活， 已经不能满足电网需求。 在智能电网的背景下， 越来越多的可控 能效负荷出现在电网中，。

22、 利用需求侧的主动响应来进行切负荷会带来很大收益。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 以提高切负荷的 准确性和主动性。 0004 实现本发明目的的技术解决方案为： 一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 包 括以下步骤： 0005 1、 建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型。 0006 本发明提出的精准切负荷方法综合考虑了空调负荷聚合体模型的主动响应能力， 通过调高空调聚合体内部分被控空调的设定温度， 减少系统紧急情况下的负荷消耗功率， 提高电网用户在紧急情况下的主动性和能动性。 0007 1.1、 建立单台空调功率与室内温度的关系。 0008 00。

23、09 0010式中，表示t时刻的室内温度， ；表示t+1时刻的室外温度， ； C为等效热 容， kWh/； R为等效热阻， /kW； 为空调能效比； P为空调的额定制冷量； s为空调启停状 态变量， 1表示空调启动， 0表示空调停止， t为仿真时间间隔。 0011 设定室内温度限值为 min, max， 控制周期为tc， 空调打开时间为t1， 关断时间为 t0， 假定控制周期内环境温度为恒温值， 将室内温度上下限代入式(1)和(2)， 同时令 迭代计算可得： 0012 0013 说明书 1/14 页 8 CN 111431188 A 8 0014 tct1+t0 式(5) 0015 其中温度限。

24、值和温度设定值的关系为： 0016 0017 式中， 为空调的温度死区宽度， set为空调的温度设定值。 0018 由上式可得在一定的室外温度和温度控制区间内空调的关断时间、 开启时间为： 0019 0020 0021 1.2、 建立空调负荷聚合体模型。 0022 当假设室外温度不变时， 稳态运行情况下任一时刻空调处于开机状态的概率为 t1/(t0+t1)， 即开机时间与控制周期之比。 当空调数量足够大时， 利用大数定律即事件发生 的期望值来近似事件发生的概率， 近似得到空调群的总功率为： 0023 0024 式中， Psum(t)为t时刻空调负荷的聚合功率； Pi为第i台空调的额定功率。 可。

25、用空调 的占空比Pon,i表示空调处于开机状态的概率： 0025 0026 将式(7)和(8)代入式(10)， 经不等式变化可得： 0027 0028 根据式(9)和式(11)可近似获得N台空调负荷聚合功率的估值区间为： 0029 0030 考虑到空调负荷的异质性， 并且假设异质空调负荷参数相互独立且同分布于给定 的概率密度函数。 则空调负荷近似聚合功率的上、 下界为： 0031 0032 0033式中，分别表示空调负荷近似聚合功率的上、 下界， eq、 Req、 set_eq和 eq 分别为空调能效比平均值、 房间热阻平均值、 设定温度平均值和温度死区的平均值。 基于空 说明书 2/14 页。

26、 9 CN 111431188 A 9 调负荷参数的分布情况， 通过蒙特卡洛法抽样得到空调聚合体的参数 set、 1/ R和 的期望 值， 进而可估算出聚合功率的上下界。 且经过多次仿真表明， 近似聚合功率在上下界的中值 附近时误差相对较小， 实际应用中可以近似取中值。 那么可得： 0034 0035 由于单体空调模型里不同参数间又有一定的关联， 为得到更精准的结果， 可以将 空调按照不同功率进行分组， 不同组空调的参数也具有不同的概率分布。 先聚合每个小组 里面的空调， 再聚合所有组的空调， 聚合功率为： 0036 0037 式中， M为分组数， Psum,m为第m组空调聚合功率。 0038。

27、 2、 提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法， 整定需求侧调控轮次动作 值。 0039 2.1、 提出基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法。 0040 考虑到空调的实际运行情况， 室温在设定温度上下波动， 稳态运行时可认为平均 室温与设定温度近似相等， 依据式(15)可得： 0041 0042 式中， in_ave表示平均室温。 从式(15)可看出当其他参数不变时， 聚合功率只与平 均室温有关。 若将空调聚合体看成一个整体， 其能效比即为 eq， 等效热阻即为Req/N。 从单体 空调的虚拟储能模型可得： 0043 0044式中， Pave表示运行周期内空调负荷的平均温度，表示单个。

28、空调周期内的平均 室温。 0045 依据式(2)， 空调聚合的平均温度和聚合功率也满足下式： 0046 0047 0048 式中， Req_sun表示空调聚合体的等效热阻， Ceq_sum表示空调负荷聚合整体的等效热 容； in_ave表示空调聚合体的平均室内温度。 0049 若在功率削减平均室温从 1变化到 2， 保证聚合功率为定值， 始终保持Psum等于P*， 依据式(8)可得出削减时间的表达式： 0050 说明书 3/14 页 10 CN 111431188 A 10 0051 由于聚合功率的设定温度与平均室温近似相等， 那么 1就等于功率削减前的设定 温度， 2就等于新的设定温度。 那。

29、么当功率削减时间一定时， 聚合功率的稳态运行功率表达 式为： 0052 0053式中，Psum1表示调温前稳定运行的聚合功率； Psum2表示调温 后稳定运行的聚合功率。 0054 那么稳态功率削减量为： 0055 PcutPsum1-P* 式(23) 0056 依据上述削减时间和削减功率的关系， 综合考虑到用户舒适度、 集群负荷曲线平 滑性和操作可行性， 提出结合了启停控制的空调负荷聚合体设定温度调节方法。 调温过程： 先计算出温度调整量 set和削减时长Tcut下对应的稳态削减功率Pcut， 再选取是否完成调 温、 开关状态和设定温度与实时室温差值三个指标对空调综合排序， 处于未完成设定温。

30、度 调整、 开启状态且室温低于设定温度的空调排名靠前； 反之， 则排名靠后。 关闭排名靠前的 空调使削减功率等于Pcut， 并调整这些空调的温度设定值 set。 调温完成后， 继续通过排序来 启停空调， 使空调群在新的设定温度下逐渐稳态运行。 0057 2.2、 整定需求侧调控轮次动作值。 0058 本发明考虑了需求侧资源响应， 系统扰动发生后， 控制中心首先向需求侧资源发 出调节信号， 需求侧资源做出主动响应， 降低功率消耗， 以减少基本轮的实际切负荷量。 调 节需求响应轮次的动作频率一般高于基本轮第一轮的动作频率0.05Hz0.1Hz， 动作延时 取0.1s。 0059 根据上述整定规则，。

31、 整定需求侧响应轮次动作值动作频率为49.3Hz， 动作延时为 0.1s。 根据空调负荷聚合模型及基于设定温度调节的空调负荷聚合体控制方法， 对空调负 荷聚合体进行调控， 得到空调负荷的功耗变化量Pcut。 0060 3、 计算需求侧调控轮次后的系统不平衡功率， 整定切负荷动作轮次的动作频率 值、 动作时延和切负荷量。 0061 本发明提出的精准切负荷方法综合考虑了需求侧调控轮次后的系统频率、 电压特 性， 根据惯量中心频率变化率、 母线电压变化情况等参数计算出紧急情况下系统的有功功 率缺额。 0062 3.1、 计算出系统的等效惯性时间常数、 惯量中心频率、 有功功率缺额等参数。 0063 。

32、系统等效惯性时间常数Heq： 0064 0065 式中， Hi表示第i台发电机惯性时间常数。 0066 系统惯量中心频率fCOI： 说明书 4/14 页 11 CN 111431188 A 11 0067 0068 式中， fi表示第i台发电机频率。 0069 3.2、 提出计算系统不平衡功率的一般公式。 0070 系统需要调整的总减载量Pshed为： 0071 0072 式中， Seq为系统中所有发电机的额定功率之和， fN为系统额定频率， PSR为系统的旋 转备用容量， PL0,i表示扰动前母线i的负荷有功功率值， U0,i、 Ui表示扰动发生前负荷母线i的 电压和当前的电压值； m为系统。

33、中所有负荷母线的数量； i为负荷功率随电压变化的指数。 0073 对于系统不同条件下的初始负荷PL0,i和指数 i， 系统的实际功率缺额的变化程度 是不同的， 因为负荷的变化普遍受到频率和电压共同作用的影响， PL0,i、 i和母线电压Ui对 负荷功率都有影响。 同时， 由于考虑了负荷的母线电压变化， 通过式(26)确定系统扰动功率 的时间相比单一采用频率变化率所用的时间留下了一定的裕度。 0074 3.3、 整定切负荷动作轮次的动作频率值、 动作时延和切负荷量。 0075 低频低压切负荷轮次法一般分为基本轮和特殊轮， 基本轮的作用是通过切除一定 量的负荷防止频率进一步下降， 特殊轮的作用是为。

34、了避免系统在切负荷动作后频率悬浮于 某一过低频率值。 基于轮次法的思想， 本发明提出一种切负荷轮次和切负荷量的确定方法， 各轮次的切负荷量由上一轮切负荷装置动作后的频率变化情况整定得到。 0076 本发明用于负荷响应的需求侧资源以空调负荷为例。 在需求侧响应轮中， 空调负 荷接到调温信号后， 主动调节设定温度 set， 继续通过排序来启停空调， 使总功耗降低。 调温 后再由需求侧响应技术的双向通信功能将空调负荷的功耗变化量Pcut传回控制中心。 由控 制中心判断此时系统的频率和电压恢复情况， 如果系统的频率和电压没有恢复到正常状 态， 则需要继续进行基本轮切负荷动作。 根据切负荷量依次启动低频。

35、低压切负荷的基本轮 和特殊轮切除负荷， 直至频率恢复到正常运行范围内。 0077 本发明将基本轮设置为m轮， 特殊轮设置为n轮， 并设置各轮次需要整定的参数， 包 括每轮的动作频率值、 动作时延、 切负荷量等。 通常切负荷动作的轮次越多、 每轮动作频率 相差的越少， 其阻止频率的下降速度和下降维度的效果就越好。 但是切负荷的轮次变多之 后会导致每轮动作的配合难度增加并且延时选择复杂， 所以通常m设定为38轮， 级差取 0.2Hz。 特殊轮的设置是为了避免系统频率长时间悬浮于不可接受的数值， 所以各轮次的整 定参数可以相同， 通常n设定为35轮。 基本轮动作频率值一般不超过49.3Hz并不低于 。

36、47Hz， 特殊轮动作频率上限比基本轮高0.10.2Hz。 由于短路故障系统会出现频率暂态波 动， 切负荷装置需要加入动作延时避免装置误动， 一般设定基本轮延时为0.2s， 特殊轮动作 延时则根据具体方案设置成520s。 0078 根据上述整定规则， 以m为5、 n为3， 即基本轮分为5轮， 特殊轮分为3轮为例， 说明各 轮次切负荷量、 动作频率值、 动作延时的具体整定方法。 0079 (1)整定基本轮第一轮动作值 说明书 5/14 页 12 CN 111431188 A 12 0080 动作频率49.25Hz， 动作延时0.2s。 0081 应切负荷总量Pshed,1由式(26)计算得出， 。

37、其中dfCOI/dt由dfCOI,1/dt代替， dfCOI,1/dt 为空调负荷调温控制后测得的系统惯量中心频率变化率。 基本轮的第一轮分配的切负荷量 Pshed,1整定为： 0082 Pshed,1k1Pshed,1 式(27) 0083 式中， k1为第一轮切负荷比例系数， 通过仿真实验， 在电网结构和故障类型相同的 情况下， 分别观察切除不同比例的负荷对系统频率恢复情况的影响， 选择频率恢复值最高 的切负荷比例系数整定为k1。 不同的电网结构和频率变化情况dfCOI,1/dt整定得到的k1值不 同。 0084 (2)整定基本轮第二轮动作值 0085 动作频率49.05Hz， 动作延时0。

38、.2s。 0086 应切负荷总量Pshed,2由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,2/dt代替， dfCOI,2/dt 为第二轮切负荷动作前测得的系统惯量中心频率变化率。 基本轮的第二轮分配的切负荷量 Pshed,2整定为： 0087 Pshed,2k2Pshed,2 式(28) 0088 式中， k2为第二轮切负荷比例系数， 整定方法同k1。 0089 (3)整定基本轮第三轮动作值 0090 动作频率48.85Hz， 动作延时0.2s。 0091 应切负荷总量Pshed,3由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,3/dt代替， dfCOI,3/dt 为。

39、第三轮切负荷动作前测得的系统惯量中心频率变化率。 基本轮的第三轮分配的切负荷量 Pshed,3整定为： 0092 Pshed,3k3Pshed,3 式(29) 0093 式中， k3为第三轮切负荷比例系数， 整定方法同k1。 0094 (4)整定基本轮第四轮动作值 0095 动作频率48.65Hz， 动作延时0.2s。 0096 应切负荷总量Pshed,4由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,4/dt代替， dfCOI,4/dt 为第四轮切负荷动作前测得的系统惯量中心频率变化率。 基本轮的第四轮分配的切负荷量 Pshed,4整定为： 0097 Pshed,4k4Pshed,。

40、4 式(30) 0098 式中， k4为第四轮切负荷比例系数， 整定方法同k1。 0099 (5)整定基本轮第五轮动作值 0100 动作频率48.45Hz， 动作延时0.2s。 0101 应切负荷总量Pshed,5由式(26)计算得出， 其中dfCOI/dt由dfCOI,5/dt代替， dfCOI,5/dt 为第五轮切负荷动作前测得的系统惯量中心频率变化率。 基本轮的第五轮分配的切负荷量 Pshed,5整定为： 0102 Pshed,5k5Pshed,5 式(31) 0103 式中， k5为第五轮切负荷比例系数， 整定方法同k1。 0104 (6)整定特殊轮动作值 0105 特殊轮共设置3轮，。

41、 每一轮的整定规则相同， 如下： 说明书 6/14 页 13 CN 111431188 A 13 0106 动作频率49.5Hz， 动作延时5s， 切负荷量设定为： 0107 Pshed,spekspePshed,1 式(32) 0108 式中， kspe为特殊轮切负荷比例系数， 取0.080.1。 0109 (7)确定需求侧响应轮、 基本轮和特殊轮动作次序， 得出切负荷方案。 0110 需求侧响应轮的作用是： 当系统出现紧急情况时， 控制中心检测到系统频率开始 下降， 一旦频率下降到需求侧响应轮次阈值且持续时间超过设定动作延时， 控制中心对空 调负荷聚合体温度进行调节， 降低功率消耗， 以减。

42、少功率缺额。 0111 基本轮的作用是通过切除一定量的负荷防止频率进一步下降。 当需求侧调控轮次 动作后， 切负荷装置继续检测系统频率变化情况。 如果频率继续下降到基本轮第一轮阈值 且持续时间超过设定动作延时， 基本轮开始动作， 切除相应负荷， 切负荷装置继续检测系统 频率变化情况。 若频率继续下降到基本轮第二轮动作阈值， 则基本轮第二轮动作切除负荷； 否则， 基本轮动作结束。 以此类推， 每一轮动作切除负荷后均需要继续检测系统频率变化情 况， 以判断是否继续动作下一轮并计算功率缺额， 直至基本轮操作结束。 0112 特殊轮的作用是避免系统在基本轮切负荷动作后频率悬浮于某一不允许的较低 值。 。

43、在切负荷基本轮动作结束后， 切负荷装置继续检测系统频率情况， 若恢复频率低于基本 轮第一轮阈值的持续时间超过特殊轮动作延时时， 则说明系统不稳定， 需要特殊轮第一轮 动作， 切除少量负荷使频率恢复到允许范围内。 若特殊轮第一轮动作后频率恢复上升至允 许范围， 则特殊轮动作结束； 否则， 若频率仍然低于49.5Hz， 则特殊轮第二轮动作切除少量 负荷。 以此类推， 每一轮动作切除负荷后均需要继续检测系统频率恢复情况， 以判断是否继 续动作下一轮， 直至频率恢复至允许值范围或者特殊轮操作结束。 切负荷方案由图2所示。 0113 4、 根据母线电压灵敏度确定切负荷地点， 分配切负荷量。 0114 在。

44、确定了各轮次切负荷量后， 下一步需要确定每一轮切负荷母线位置和对应母线 的切负荷量。 当系统受到较大的功率扰动时， 仅仅根据电压的下降幅值判断和制定相应的 切负荷控制策略是不可靠的。 因此本发明采用一种根据电压灵敏度确定切负荷量的分配方 法。 0115 母线的V-Q灵敏度表示在给定运行点上Q-V曲线的斜率。 当V-Q灵敏度为正值， 表示 系统稳定运行， 灵敏度越小， 则系统越稳定。 随着系统稳定度的降低， 电压灵敏度的幅值增 大， 当达到稳定极限时， 灵敏度为无限大。 电压灵敏度反映了系统电压和无功功率的内在关 系， 电压稳定性差的负荷母线应该作为切负荷地点， 且应该切除更多的过负荷量。 01。

45、16 Q-V曲线斜率dQi/dVi数值的倒数dVi/dQi定义为电压灵敏度， 根据所有母线的电压 灵敏度分配各轮切负荷动作时负荷母线的切负荷量。 每条负荷母线第k轮切负荷量Pshed,k,i 的分配公式为： 0117 0118 其中， Pshed,k,i表示第k轮切负荷动作时负荷母线i分配的切负荷量， m表示系统中 所有母线数； Pshed,k表示各轮次应切除的负荷量， 基本轮和特殊轮的切负荷量分配原理相 同。 0119 本发明与现有技术相比， 其显著优点为： 1)本发明考虑了需求侧资源在切负荷过 说明书 7/14 页 14 CN 111431188 A 14 程中的主动响应， 以空调聚合体模。

46、型为例， 通过向空调聚合体里的部分空调发出设定温度 调节指令， 调高被控对象的设定温度， 以削减空调聚合体消耗的功率， 减少系统紧急情况下 的切负荷量， 提高了电网用电用户的主动性， 减少了切负荷带来的经济损失； 2)本发明根据 系统紧急情况下的频率、 电压特性整定功率缺额， 根据母线电压灵敏度动态分配各负荷节 点的切负荷量， 提高了切负荷量计算的准确性和自适应性。 附图说明 0120 图1是本发明一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法的流程图。 0121 图2是考虑需求侧资源的切负荷方案设计表。 具体实施方式 0122 下面结合附图和具体实施例， 进一步说明本发明方案。 0123 如图1所示， 。

47、一种考虑需求侧资源的精准切负荷方法， 具体包括以下步骤： 0124 1、 建立需求侧空调负荷模型和空调聚合体模型。 0125 本发明提出的精准切负荷方法综合考虑了空调负荷聚合体模型的主动响应能力， 通过调高空调聚合体内部分被控空调的设定温度， 减少系统紧急情况下的负荷消耗功率， 提高电网用户在紧急情况下的主动性和能动性。 0126 1.1、 建立单台空调功率与室内温度的关系。 0127 0128 0129式中，表示t时刻的室内温度， ；表示t+1时刻的室外温度， ； C为等效热 容， kWh/； R为等效热阻， /kW； 为空调能效比； P为空调的额定制冷量； s为空调启停状 态变量， 1表示。

48、空调启动， 0表示空调停止， t为仿真时间间隔。 0130 设定室内温度限值为 min, max， 控制周期为tc， 空调打开时间为t1， 关断时间为 t0， 假定控制周期内环境温度为恒温值， 将室内温度上下限代入式(1)和(2)， 同时令 迭代计算可得： 0131 0132 0133 tct1+t0 式(5) 0134 其中温度限值和温度设定值的关系为： 0135 0136 式中， 为空调的温度死区宽度， set为空调的温度设定值。 0137 由上式可得在一定的室外温度和温度控制区间内空调的关断时间、 开启时间为： 说明书 8/14 页 15 CN 111431188 A 15 0138 0。

49、139 0140 1.2、 建立空调负荷聚合体模型。 0141 当假设室外温度不变时， 稳态运行情况下任一时刻空调处于开机状态的概率为 t1/(t0+t1)， 即开机时间与控制周期之比。 当空调数量足够大时， 利用大数定律即事件发生 的期望值来近似事件发生的概率， 近似得到空调群的总功率为： 0142 0143 式中， Psum(t)为t时刻空调负荷的聚合功率； Pi为第i台空调的额定功率。 可用空调 的占空比Pon,i表示空调处于开机状态的概率： 0144 0145 将式(7)和(8)代入式(10)， 经不等式变化可得： 0146 0147 根据式(9)和式(11)可近似获得N台空调负荷聚合。

50、功率的估值区间为： 0148 0149 考虑到空调负荷的异质性， 并且假设异质空调负荷参数相互独立且同分布于给定 的概率密度函数。 则空调负荷近似聚合功率的上、 下界为： 0150 0151 0152式中，分别表示空调负荷近似聚合功率的上、 下界， eq、 Req、 set_eq和 eq 分别为空调能效比平均值、 房间热阻平均值、 设定温度平均值和温度死区的平均值。 基于空 调负荷参数的分布情况， 通过蒙特卡洛法抽样得到空调聚合体的参数 set、 1/ R和 的期望 值， 进而可估算出聚合功率的上下界。 且经过多次仿真表明， 近似聚合功率在上下界的中值 附近时误差相对较小， 实际应用中可以近似。