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　　空調(diào)負(fù)荷直接負(fù)荷控制虛擬儲能特性研究艾欣，趙閱群，周樹鵬

　　DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.06.015

　　1研究背景儲能是實現(xiàn)可再生能源平滑并網(wǎng)、能量合理調(diào)配的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在能源互聯(lián)網(wǎng)研究中非常重要?，F(xiàn)有研究多集中于儲能設(shè)施容量配置與規(guī)劃，其主要目的是為補(bǔ)償供需兩側(cè)產(chǎn)生的不平衡，以平抑可再生能源為例，可分為完全補(bǔ)償和不完全補(bǔ)償兩種平抑方法。相同條件下，前者的輸出波形接近一條平行直線，但需要配置更大容量的儲能設(shè)備；后者需要配置的儲能容量小，但輸出波動較大，為達(dá)到供需平衡需配合常規(guī)發(fā)電機(jī)組，這兩種方法都是采用大量額外的儲能設(shè)備改變供電側(cè)輸出波形，在經(jīng)濟(jì)性方面缺乏優(yōu)勢。本文研究深入挖掘空調(diào)負(fù)荷(air condition loads，ACLs)直接負(fù)荷控制虛擬儲能潛力的方法，依靠其虛擬儲能容量消納強(qiáng)隨機(jī)源風(fēng)電，減少儲能設(shè)備的配置，降低成本提高配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，同時兼顧減少對用戶的影響。2論文所解決的問題及意義本文旨在研究深入挖掘用戶側(cè)的居民空調(diào)負(fù)荷虛擬儲能潛力，采用蒙特卡洛模擬的方法分析居民空調(diào)負(fù)荷在指定激勵信號下的響應(yīng)及其虛擬儲能容量。 室外溫度較低的時候，提前將冷能儲存在室內(nèi)，在室外溫度升高后，需要空調(diào)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時候降低其運(yùn)行壓力，實現(xiàn)虛擬能量存儲的效果，這時候居民空調(diào)負(fù)荷相當(dāng)于供需之間的緩沖帶，起到了“多吸少補(bǔ)”的“虛擬儲能”的作用。其意義在于為能源互聯(lián)網(wǎng)能源合理調(diào)配、清潔能源的消納提供新的技術(shù)途徑，經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)為減少實體儲能設(shè)施的配置，延緩電網(wǎng)建設(shè)投資。3論文重點(diǎn)內(nèi)容本文首先采用蒙特卡洛模擬的方法驗證了調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度設(shè)定可以實現(xiàn)負(fù)荷功率在基準(zhǔn)功率處的上下波動，即特定意義下的能量存儲能力。鑒于時間域集群ACLs動態(tài)模型的維數(shù)災(zāi)問題，提出了將時間域的集群ACLs模型轉(zhuǎn)換到溫度域的集群ACLs模型，直接對溫度的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制負(fù)荷功率的目的，并采用有限差分法離散化溫度域的集群ACLs模型構(gòu)建其狀態(tài)空間模型。圖1表示離散化后的集群ACLs直接負(fù)荷控制模型由時間域向溫度域轉(zhuǎn)變過程。

　　圖1 離散化集群ACLs動態(tài)過程

　　其次，提出了以風(fēng)電–儲能–集群ACLs聯(lián)合輸出為滑模面的滑?？刂撇呗?，通過李雅普諾夫穩(wěn)定控制理論驗證控制策略的穩(wěn)定性，采用實時滾動的跟蹤控制方法實現(xiàn)風(fēng)電出力的消納。

　　最后，通過仿真的方法驗證論文所提方法的有效性，集群ACLs是具有一定儲能能力的負(fù)荷，本文對集群ACLs的控制過程相當(dāng)于供需之間的緩沖帶，起到了“多吸少補(bǔ)”的“虛擬儲能”的作用。居民空調(diào)負(fù)荷在指定激勵信號下的負(fù)荷功率響應(yīng)波動情況(如圖2所示)及其虛擬儲能容量(如圖3所示)。

　　圖2 聯(lián)合系統(tǒng)出力曲線

　　圖3 虛擬儲能容量曲線

　　4結(jié)論本文 建立了溫度域集群ACLs狀態(tài)空間模型，提出了以風(fēng)電–儲能–集群ACLs聯(lián)合輸出為滑模面的滑?？刂撇呗裕钊胙芯苛思篈CLs的虛擬儲能特性，并通過對不同場景仿真對比，驗證了依靠其虛擬儲能容量消納強(qiáng)隨機(jī)源風(fēng)電，同時兼顧減少對用戶的影響。仿真結(jié)果顯示設(shè)定溫度變化在±1℃內(nèi)，其儲能容量達(dá)到90MW·h以上。 集群ACLs虛擬儲能的特點(diǎn)在于室外溫度較低的時候，提前將冷能儲存在室內(nèi)，在室外溫度升高后，需要空調(diào)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時候降低其運(yùn)行壓力，實現(xiàn)虛擬能量存儲的效果。研究成果為能源互聯(lián)網(wǎng)能源合理調(diào)配提供新的技術(shù)途徑，減少儲能設(shè)施的配置，提高電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)濟(jì)性。

　　引文信息

　　艾欣，趙閱群，周樹鵬．空調(diào)負(fù)荷直接負(fù)荷控制虛擬儲能特性研究[J]．中國電機(jī)工程學(xué)報，2016，36(6)：1596-1603．

　　Ai Xin，Zhao Yuequn，ZHOU Shupeng．Study on virtual energy storage features of air conditioning load direct load control [J]．Proceedings of the CSEE，2016，36(6)：1596-1603(in Chinese)．

　　作者簡介

　　艾欣（1964.01-），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院副院長，電力系統(tǒng)研究所所長。主要研究方向：新能源電力系統(tǒng)及微網(wǎng)等。發(fā)表論文100余篇，其中SCI、EI收錄論文60余篇；參與過國家“973”、“863”等重大項目，負(fù)責(zé)橫向科技項目20余項。

　　趙閱群(1987.05-)，男，博士研究生，研究方向為新能源電力系統(tǒng)及微網(wǎng)；

　　周樹鵬(1988.05-)，男，博士研究生，研究方向為新能源電力系統(tǒng)及微網(wǎng)。

　　聲明

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