基于空调负荷储能建模的负荷聚合与运行调度关键技术

The reasonable utilization and dispatch of demand-side resources can enhance the capability of integrating intermittent new energy, alleviate the power supply shortage, improve the whole power system operation efficiency and realize the resource optimal configuration. The building enviroment where the air-conditioning load is located has thermal storage ability,therefore, being with huge potential of demand response. This potential can be exploited by power system dispatch through applying proper control strategy. However, the academic research in this field is comparatively weak. Taking the air-conditioning load as the main research object and starting from the energy storage characteristics of air-conditioning/building system, an energy storage model of air-conditioning load based on cooling load calculation will be proposed as well as the algorithm for obtaining the energy storage parameters.The operation mode and implementation mechanism of the aggregation of air conditioning load is put forward.An dynamic aggregation model of the air conditioning load, with multi-temporal spatial scales, will be set up, considering the diversity and uncertainty of air-conditioning load parameters. Moreover, an optimal dipatching model of the comprehensive energy storage model of the air-conditioning load will be studied with different levels, which is used to transfer the macro dispatch action to micro control action and feedback the parameter optimization of the comprehensive energy storage model.Eventually,the theory frame of the coordinated dispatching method of cross-regional air-conditioning group will be formed.

需求侧资源的合理挖掘和调度可以提高系统接纳间歇性新能源的能力，缓解供需不平衡，提高电力系统综合运营效率，实现资源优化配置。空调负荷所处建筑环境具有热存储能力，具备巨大的需求响应潜力，可以通过制定合理的控制策略纳入到电力系统调度中，但学术界的相关研究较为滞后。本项目将以空调负荷为主要研究对象，发掘空调-建筑物系统的储能特性，建立基于冷负荷计算的空调负荷储能模型，提出储能参数的计算方法；提出空调负荷聚合的运营模式和实施机制，考虑空调负荷参数的差异性和不确定性，建立空调负荷的多时空尺度动态聚合模型，形成便于系统调度的空调负荷综合储能模型；同时，分层次研究空调负荷综合储能模型的优化调度模型，将宏观的控制目标转移到微观的控制行为，并将系统控制目标作为综合储能模型参数优化的依据，最终形成跨区域空调群运行调度的总体理论框架。

需求侧资源的合理挖掘和调度可以提高系统接纳间歇性新能源的能力，缓解供需不平衡，提高电力系统综合运营效率，实现资源优化配置。空调负荷所处建筑环境具有热存储能力，具备巨大的需求响应潜力，可以通过制定合理的控制策略纳入到电力系统调度中。本项目以空调负荷为主要研究对象，发掘空调-建筑物系统的储能特性，建立基于冷负荷计算的空调负荷储能模型，提出储能参数的计算方法；提出空调负荷聚合的运营模式和实施机制，考虑空调负荷参数的差异性和不确定性，建立空调负荷的多时空尺度动态聚合模型，形成便于系统调度的空调负荷综合储能模型；同时，分层次研究空调负荷综合储能模型的优化调度模型，将宏观的控制目标转移到微观的控制行为，并将系统控制目标作为综合储能模型参数优化的依据，最终形成空调群运行调度的总体理论框架，为空调集群参与电网调度奠定了理论基础。主要研究成果包括：①针对空调系统运行特性复杂、运行过程存在电热转换过程等情况，结合空调系统的物理模型推导了空调温度时变方程，类比传统储能电池模型提出了空调系统的储能参数并建立了空调负荷的储能模型，实现了对空调系统基本运行特性、用户舒适度要求等的封装，对外显示出简单的模型接口，使系统调度者能像调度普通储能元件一样对空调系统进行运行调度。②综合考虑空调储能模型中参数分布的差异性、用户温度设定的主观性以及空调所处空间位置的差异性，建立了多时空尺度的空调负荷聚合模型，实现了对不同类型不同运行特性空调负荷的分区域协调整合，通过形成空调负荷聚合体减少了调度对象数目，大大降低了系统调度的求解及实施难度。③建立了基于综合储能的空调系统运行调度模型，并提出了针对每个空调储能单元的控制指令分解策略，通过宏观调度聚合模型和微观控制个体空调，实现对空调负荷的有效调度，利用建筑本身的惯性降低了系统峰值电力需求并减小了系统功率波动，为系统调峰调频提供了更多可选资源。