空调负荷参与微电网有功控制与经济调度研究

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频率是衡量电能质量的主要指标,反映了发电与用电的平衡关系,微网中分布式电源的出力和系统负荷二者的随机波动,导致了系统频率难以保持稳定。随着信息通讯技术应用越来越广泛,可控负荷作为微电网应用潜力较大的可调控资源,以群控形式参与需求响应控制并得到广泛关注。其具有的虚拟储能特性可在短时间内在不影响用户舒适度的前提下对可控负荷进行投切,能够实现对微电网功率、频率的服务优化。本文以具有虚拟储能特性且分布广泛的变频空调负荷为研究对象,以智能微网为研究背景,将变频空调负荷纳入到微电网频率的实时控制中,参与到微电网频率的调节,并以控制稳定为前提,考虑空调负荷控制的经济成本,使其参与到微电网的有功功率调度中。本文的研究内容主要包括以下方面:(1)阐述了风力发电机组、柴油发电机组和蓄电池储能系统的运行特征以及功率模型,主要介绍了变频空调的工作特征,重点阐述了变频空调的运行特性,根据变频空调运行特性建立了其各个电气量之间的关系,并由此形成变频空调的负荷模型。(2)针对微电网在离网运行状态下的系统频率稳定问题,以传统电力系统的频率调节为基础,提出了一种微电网频率分层控制策略。在该控制策略中,柴油发电机作为主电源对系统频率进行一次控制,在频率的二次控制过程中,设计了功率信号分配器,依据空调可调节潜力的估计以及储能调节能力,将调整功率参考信号实施分配给变频空调群以及蓄电池。将这一策略在含风/柴/储的孤岛微网系统中进行验证,该策略能够在柴发进行一次控制的同时,空调群和蓄电池以二次调频的方式减小了频率波动幅值,从而提高系统频率稳定性。(3)考虑到空调负荷作为可调度资源能够纳入到智能微电网日前调度中,将空调负荷群作为可控变量参与到微电网经济优化调度。在负荷群控制策略的基础上,提出了含空调负荷群控制成本的微电网调度模型,并以微网一日综合运行成本最小为优化目标,通过粒子群算法进行求解。结果表明:模型具有足够的实用性,变频空调负荷群的参与能够有效提高微网运行的经济性。
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