【摘要】：針對城市園區(qū)微網(wǎng)中存在的"儲-荷"互動特性,對可控空調(diào)負(fù)荷群進(jìn)行集群需求響應(yīng)控制,調(diào)節(jié)空調(diào)負(fù)荷曲線形成"虛擬儲能"效應(yīng)。提出基于連續(xù)狀態(tài)變量約束的最優(yōu)控制(continuous state constraints-based optimal control,CSCOC)模型,考慮"虛擬儲能"和儲能電池協(xié)同運(yùn)行特性,構(gòu)建了平抑微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率波動的策略。最優(yōu)控制模型包括:1)描述"虛擬儲能"系統(tǒng)物理機(jī)理的狀態(tài)空間方程;2)構(gòu)建了以功率為基礎(chǔ)定義的"虛擬儲能"虛擬荷電狀態(tài)(virtual state of charge,VSOC),并給出"虛擬儲能"系統(tǒng)、電池儲能運(yùn)行等式與不等式約束集;3)表示最優(yōu)控制性能的目標(biāo)函數(shù)。通過最優(yōu)控制模型,實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率與設(shè)定目標(biāo)參考值匹配。最后,通過算例進(jìn)行靈敏度計(jì)算,分析了風(fēng)電滲透率、電池容量等因素變化對最優(yōu)控制算法的影響。結(jié)果表明,基于最優(yōu)控制的"虛擬儲能"和電池儲能的優(yōu)化協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)了精確追蹤設(shè)定目標(biāo)參考值的最優(yōu)儲能響應(yīng)額度分配,能夠保證電池儲能荷電狀態(tài)在合理范圍之內(nèi),保證空調(diào)負(fù)荷運(yùn)行的舒適性,維持用戶進(jìn)一步參與需求響應(yīng)的積極性。
【圖文】：

刂撲惴ń峁鉨撓跋�。结广^礱鰨嘀餑謐鈑趴刂?的“虛擬儲能”和電池儲能的優(yōu)化協(xié)調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)絡(luò)線功率追蹤設(shè)定的目標(biāo)參考值，保證電池儲能能荷電狀態(tài)在合理范圍之內(nèi)，延長電池使用壽命，保證空調(diào)負(fù)荷運(yùn)行的舒適性，維持用戶進(jìn)一步參與需求響應(yīng)的積極性。1城市園區(qū)微網(wǎng)系統(tǒng)介紹城市園區(qū)型微網(wǎng)包括多種典型可再生能源發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備、可控負(fù)荷和不可控負(fù)荷。外部電網(wǎng)、微網(wǎng)內(nèi)部可再生能源設(shè)備、儲能系統(tǒng)和可控負(fù)荷可進(jìn)行靈活調(diào)度，為微網(wǎng)內(nèi)用戶提供多種需求。城市園區(qū)型微網(wǎng)是一種典型的微網(wǎng)系統(tǒng)，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。HPP*NLPHPPBTPBTP*TLP圖1城市園區(qū)微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1Configurationofcitypark-basedmicrogrid其中風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)總功率為REP；微網(wǎng)與儲能系統(tǒng)的能量交換功率為BTP；微網(wǎng)中可控負(fù)荷和不可控負(fù)荷消耗功率分別為HPP和NLP；微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率為TLP，當(dāng)聯(lián)絡(luò)線功率為正時表示電網(wǎng)向微網(wǎng)注入能量，聯(lián)絡(luò)線功率為負(fù)時表示微網(wǎng)向電網(wǎng)反饋能量；儲能系統(tǒng)向微網(wǎng)提供能量時BTP為正，且忽略微網(wǎng)內(nèi)部損耗，其功率平衡關(guān)系為TLREBTHPNLP+P+P=P+P(1)由于風(fēng)力、光伏發(fā)電具有間歇性和波動性，導(dǎo)致微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線上功率波動，需要加以有效抑制。本文根據(jù)日前對風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、負(fù)荷消耗功率的預(yù)測結(jié)果，可得到微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率預(yù)測值。根據(jù)日前預(yù)測結(jié)果，每60min取微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率預(yù)測值平均值作為微網(wǎng)能量調(diào)度目標(biāo)。然后根據(jù)微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率調(diào)度目標(biāo)值，通過最優(yōu)控制模型實(shí)現(xiàn)對儲能

minsetT=T-d；kn表示k時刻空調(diào)狀態(tài)；roomT表示空調(diào)所處室內(nèi)溫度；setT表示空調(diào)溫度設(shè)定值；d表示空調(diào)溫度死區(qū)，溫度死區(qū)為用戶空調(diào)設(shè)備運(yùn)行的溫度區(qū)間；maxT、minT分別表示空調(diào)運(yùn)行的溫度上下邊界。文獻(xiàn)[16]提出一種溫度優(yōu)先隊(duì)列(temperatureprioritylist，，TPL)算法，根據(jù)空調(diào)所調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度高低進(jìn)行排序分析，控制空調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，同時兼顧用戶對舒適度的要求。該算法首先根據(jù)空調(diào)狀態(tài)進(jìn)行分群，假設(shè)某一社區(qū)有m臺參與需求響應(yīng)的空調(diào)，在某一時刻將空調(diào)分為開啟群A和關(guān)閉群B，其中a+b=m，如圖2所示。12=[,,,]aAAALA(8)12=[,,,]bBBBLB(9)圖2溫度優(yōu)先隊(duì)列模型示意圖Fig.2Temperatureprioritylistmodel根據(jù)當(dāng)前每臺空調(diào)所處室內(nèi)溫度值，對A群中空調(diào)根據(jù)室內(nèi)溫度從低到高排序，對B群中空調(diào)根據(jù)室內(nèi)溫度從高到低排序。A群空調(diào)室內(nèi)溫度關(guān)系12aAAAT<T<T，則當(dāng)需要關(guān)閉設(shè)備時，設(shè)備操作優(yōu)先級為aa11AAA->>。關(guān)閉群空調(diào)對應(yīng)溫度關(guān)系為bb11BBBTTT-<<，則當(dāng)需要開啟空調(diào)時，設(shè)備操作優(yōu)先級為bb11BBB->>。當(dāng)空調(diào)開啟數(shù)目增加時，相當(dāng)于“虛擬儲能”設(shè)備在充電，當(dāng)空調(diào)關(guān)閉數(shù)目增加時，相當(dāng)于“虛擬儲能”設(shè)備在放電。為了評估“虛擬儲能”設(shè)備“充放電”能力，文獻(xiàn)[16]以溫度為基礎(chǔ)提出了由空調(diào)群形成的“虛擬儲能”的虛擬荷電狀態(tài)(virtualstateofcharge，VSOC)，本文以功率為基礎(chǔ)來定義“虛擬儲能的”虛擬荷電狀態(tài)的VSOC：1rated1SOChpratedhpNPNVNPN=

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