空调负荷虚拟同步机的负荷响应控制技术

空调负荷已经成为我国夏季用电的主要负荷之一,对电力系统的稳定运行产生了极大的威胁。负荷虚拟同步机技术可以感知电网的运行状态,在需求侧参与电网的一次调频,起到稳定电网的作用。首先,阐述了将变频空调作为负荷虚拟同步机运行,并参与电网一次调频的机理。其次,提出了空调负荷虚拟同步机负荷响应的调节策略及其功率控制方法。最后,通过仿真验证了所提出的负荷响应调节策略及其控制方法的有效性。     

风电场自动发电控制策略的研究

针对平抑含风电场的大型电力系统频率波动的问题,提出了采用模糊控制方法让风电场参加大规模电力系统的调频控制,即利用风电场补偿短期负荷变化的方法进行电力系统的调频,以调节由系统负荷变化和风电场出力的随机性带来的系统有功的变化。仿真计算表明,采用该方法可以有效降低电力系统频率波动。     

考虑超短期负荷预测的储能电池参与电网一次调频控制策略

考虑电力系统调频效果和储能容量,提出一种储能参与电网一次调频的出力策略。通过超短期负荷预测曲线得到调频需求,提出了基于双层模糊控制的动态荷电状态(SOC)基准储能容量恢复策略,并给出了储能电池参与一次调频的效果评价指标与储能SOC健康度评价指标。最后,以典型区域电网为例,对所提策略在2种典型工况下进行仿真分析并与常规控制策略比较。结果表明,所提策略能够有效改善调频效果和储能SOC健康状态。     

基于区域偏差控制和荷电状态分区的电池储能参与二次调频控制策略

随着日益增多的非传统能源进入发电领域,电力系统的频率波动问题越发严峻。火电机组调频缺陷是响应时间长、爬坡速度慢;而电池储能因其响应迅速、调节灵活等优点逐渐成为电力系统调频的研究热点。本文首先介绍了储能参与电力系统二次调频的区域控制偏差和区域控制需求2种基本方式,并分析了这2种基本控制方式的特点;对区域控制偏差和储能系统电池的荷电状态（SOC）进行分区,在不同区域计及频率调节需求和储能系统出力特点提出不同的调频方式,并在区域控制偏差正常调节和SOC正常充放电状态下,采用模糊控制器平滑储能系统出力;最后利用MATLAB/Simulink仿真平台建立2区域互联仿真系统,仿真结果证明了区域偏差控制和SOC分区控制策略的可行性。     

基于线性分解的混合储能辅助火电机组调频控制∗

面对大规模新能源并网带来的电力系统频率安全挑战,储能技术的发展为解决频率安全问题提供了解决方 案.混合储能系统辅助火电机组参与调频可以有效改善电网调频性能,因此提出一种基于线性分解的混合储能调频控 制策略,将频率偏差分解后得到高低频分量,飞轮储能和锂电池的功率指令由自适应虚拟下垂控制产生.仿真结果验 证了所提策略的有效性,混合储能系统的参与在改善电力系统调频效果的同时可减缓火电机组的出力波动.     

适合风电接入的直流输电自抗扰控制策略研究

针对含规模化风电接入的交直流电力系统的频率稳定问题,以抑制风电出力大幅度随机扰动引起的频率波动为目的,研究高压直流输电(HVDC)自抗扰控制(ADRC)算法策略。该策略在风电出力发生大幅度随机扰动时,HVDC附加频率控制(AFC)作为电力系统一次调频控制;基于自抗扰控制算法的自动发电控制(AGC)作为电力系统二次调频控制;基于风力发电调频技术惯性响应控制为电力系统提供合适的等效惯量,快速响应系统频率的暂态变化。最后,利用Matlab/Simulnk在改造的四机两区域模型中进行了仿真分析,结果表明所研究策略充分利用了交直流电力系统的频率调节能力,能较好地抑制风电出力引起的频率波动。     

储能协助风电机组参与电网调频控制策略研究

风机通过电力电子设备连接至电网,当转子动能与系统频率解耦,无法为电网频率变化提供惯性支撑,随着系统中风电比例的增加,系统频率稳定受到严峻挑战。文中提出一种变系数综合惯性控制方法,风机能够根据频率的扰动灵活调节输出功率;在此基础上,提出结合桨距角备用控制协同调频方法,通过对风速的分段处理,使风电机组参与电网调频具有针对性;为进一步优化风电机组调频性能,风电并网系统增加了储能装置,通过对风储系统惯性进行详细分析,提出了一种风储系统联合调频控制策略,采用模糊控制策略对中高风速区间风储出力分配制定相应的规则,实时调节储能出力系数。最后对风储调频策略进行仿真验证,结果表明,所提方法能有效改善风电机组调频效果,保证高比例风电并网的频率稳定。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

电动汽车协助火电机组参与调频辅助服务优化控制策略

高比例可再生能源接入电网使得系统频率控制难度提升,电力系统二次调频面临新的挑战。为此,提出一种电动汽车(electric vehicle, EV)协助火电调频机组参与辅助服务市场的优化控制策略。在调频指令分配比例优化阶段,考虑调频成本及电池补偿成本,最大化调频商收益为目标,提出滚动优化控制策略。在EV充电站响应阶段,考虑站内各EV荷电状态及可调容量,采用分区分级动态调节充放电功率控制方法响应调频责任。最后,搭建含EV电站的两区域互联电力系统模型,对该调频策略的性能及经济性进行仿真分析。结果表明,所提策略有效降低了频率响应偏差,同时提高了调频商的经济收益。     

面向需求响应的变频空调负荷建模与运行控制

近年来,空调类电力用户数量迅速增加,成为了电网高峰负荷的主要组成部分。空调负荷作为典型柔性负荷,可利用其热惯性参与需求响应,为电网提供有效可调容量。区别于有关定频空调的研究,基于变频空调的负荷特性构建其物理模型,从控制后总功率和最大控制时长两个维度对变频空调集群的调节潜力进行评估。在此基础上,根据变频空调负荷聚合商在需求响应日前市场的成交量,以变频空调集群功率削减量与成交量偏差以及用户舒适度变化量最小化为目标,提出了基于双层分组轮控的变频空调负荷优化控制策略。仿真结果表明,所提策略不仅能够通过分组轮控延长变频空调集群最大控制时长,还具有良好的用户友好性,对于变频空调集群参与电网需求响应具有指导意义。     

变频空调负荷虚拟同步机化改造及其参与微网互动调控

为了提高微网系统运行的安全稳定性,充分发掘海量空调负荷资源的可调潜力,从而增强负荷响应自主性,在对空调压缩机电机控制电路改造的基础上,提出了一种变频空调负荷虚拟同步机群参与微网调频的控制方法。首先对变频空调压缩机电机进行负荷虚拟同步机控制改造,建立其控制模型;然后将空调压缩机电机进行聚合等值,便于其参与微网互动调控;接着建立了变频空调负荷虚拟同步机群参与微网互动的控制架构;最后提出变频空调负荷参与微网一次和二次调频的策略,并通过对变频空调负荷虚拟同步机群控制仿真,验证了负荷虚拟同步机化改造能够有效提升空调负荷参与调频的能力。     

Load levelling by control of air conditioner operation

The recent drastic increase in the number of air conditioners has caused sharp and narrow peaks in summer seasons due to the inherent temperature-sensitive characteristics. The authors propose a method to reduce the peak power demand by controlling air conditioner operations, and verify its effectiveness on clipping peak demand. However, former study has shortcomings in that no qualitative treatment of room temperature or comfort was attempted, and it did not provide a way of assessing peak demand clipping in a power system as a whole. In this paper, the authors propose a new control method that can deal with the maintaining of comfort and the reduction in power demand. Although air conditioners are used for “comfort,” this contradicts the reduction of power consumption and furthermore the concept of “comfort” is very vague. Hence, Weber-Fechner's law is utilized to quantify the pleasant feeling which is treated as a fuzzy quantity. A fuzzy coordination method is used to resolve this difference between power demand curtailment and comfort. The second part of this paper prepares an approach for assessing the amount of peak load clipping when the newly proposed control strategy is adopted in a real-size power system. A decrease in the required generation capacity is estimated provided that the loss of load probability (LOLP) is maintained at the same level before and after the application of the new control strategy. The reduction can be regarded as a dividend of load management.     

储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略

为安全实现储能系统对电网准确快速调频,对于系统频率偏移引起的有功率需求,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)的储能辅助调频自适应优化控制策略,该策略依据储能单元实时状态决定多组储能单元参与电网一次调频的最优投切情况,在频率变化初期多组储能单元...     

Performance evaluation of solar-powered air conditioner

With present-day global environmental and energy problems, high expectations exist for solar power generation to reduce carbon dioxide generated by the consumption of fossil fuels. On the other hand, power consumption in residential homes is increasing every year. Among the many household appliances, the power demand for air conditioners increases dramatically during the summer, particularly in the afternoons. Since this pattern closely matches the output pattern of solar cells, it should be possible to combine a photovoltaic array with an air conditioner to decrease the energy consumption within the home. In this paper a residential solar-powered air conditioner is developed that operates through a combination of photovoltaic array and commercial power. Also, the configuration and specification of the solar-powered air conditioner are described, and its performance characteristics are examined by analysis of the characteristics of the solar cell.     

变频空调器节能分析

变频空调器节能问题到目前为止还有不少争论,国家标准对变频空调器和定频空调器的能效指标不同,没有可比性。文章通过对变频空调器和定频空调器在同等条f#-T进行测试和计算对比,对变频空调器节能情况和优缺点进行客观评价,对各类人群选用空调器具有一定指导作用。     

参与调峰控制的空调负荷建模仿真研究

调控空调负荷参与电网削峰填谷对于维持系统稳定运行、减少发电机备用容量提高效率,从而增大电网运行效益具有巨大潜力。基于家用分散式空调的工作原理,在MATLAB/Simulink环境下搭建了简化空调房调温模型,以该模型为基础依次探究了定/变频空调调温、增大变频区间调温的特性。考虑空调的工作特性,提出了一种对空调控制系统进行简单改造,使其自适应电网预测负荷大小进行互补运行的策略。最后开展基于RT-LAB实时仿真平台的模型仿真测试与试验,验证了仿真模型的正确性以及控制策略促进空调负荷参与调峰控制的有效性。     

Economic Evaluation of Power System Flexibility by Commercial Air Conditioner Control with Large Penetration of Photovoltaic Generation

High penetration of intermittent renewable energy such as photovoltaic (PV) and wind power could cause shortage of power system flexibility. Demand response is expected to help supply ancillary service instead of the conventional power plant. Commercial air conditioners are a promising responsive load for demand response because they account for a large proportion of power consumption in the power system. We calculate a system operation cost and hourly operation pattern of each power plant by using the optimal power generation model considering flexibility supply from controlling commercial air conditioner. We obtained the following results as an effect of commercial air conditioner control. (1) The power generation of oil fired power plants decreases at peak time and annual fuel cost of oil fired plant is reduced by approximately 30% at most in Kanto area. (2) The percentage of rated operation mode of LNG combined cycle plants increases. (3) Curtailed energy rate of PV decreases because a power storage amount by pumped hydropower generation increases. (4) Required battery capacity to reduce PV curtailed amount decreased by combining battery energy storage system in case of high penetration of PV.     

考虑响应意愿的电动汽车群-空调集群需求响应策略研究

可再生能源大规模并网,给电力系统安全运行带来了严峻的挑战。需求侧资源(如电动汽车、空调)具有巨大的需求响应潜力,能够参与电网有功调度,积极消纳可再生能源。因此,提出了考虑响应意愿的电动汽车-空调集群需求响应策略。首先,考虑价格、荷电状态及温度等多重因素的影响,基于Takagi-Sugeno-Kang模糊模型量化了电动汽车群和空调集群的响应意愿,采用三角隶属度函数描述意愿的不确定性。在此基础上,建立了电动汽车-空调集群响应潜力评估模型,获取集群需求响应的可调度裕度。然后,考虑价格型需求响应负荷、风光发电以及响应意愿的不确定性,建立了激励型需求响应策略模型。根据模糊机会约束规划理论,将模糊期望约束和模糊机会约束转化为确定性的清晰等价形式。最后,通过算例仿真分析验证了模型的有效性和可行性。     

Mitigation of saturated LFC thermal power plants by very FastADR aggregation of a huge number of building multi‐type air‐conditioners

The possibility of application of very fast automated demand response aggregation of a cluster of building air‐conditioners to the load frequency control (LFC) of future smart grids is examined. An aggregation feedback control system design for the LFC is carried out by comparing the conventional first‐order delay and our asymmetric constant rate transfer functions of air‐conditioner power consumption. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.