一种用于微网频率调整的电热水器控制策略的制作方法

本发明涉及一种用于微网频率调整的电热水器控制策略，属智能用电技术领域。

背景技术：

随着智能电网的发展，需求侧管理技术已成为电力行业的研究热点，直接负荷控制(Direct Load Control，DLC)也发展趋于成熟。电热水器类温控负荷，具有储能特性，短时间断电不会对用户的舒适度产生剧烈影响，能耗稳定，是电力系统中负荷调度的重要部分。在当前的需求侧管理中，普遍使用集中控制策略，其中集群负荷工作状态统一，可调量小，对用户使用影响较大；而考虑所有负荷单独工作状态的控制策略，又需要复杂庞大的通信系统作为支撑，成本高，且实施困难。

技术实现要素：

本发明的目的是，为了解决电力需求侧集中控制存在的问题，本发明提供一种用于微网频率调整的电热水器控制策略。

本发明的技术方案如下：一种用于微网频率调整的电热水器控制策略，包括以下步骤：

S1，获取所述电热水器所处的微电网的频率波动幅值△f和所述电热水器的当前工作温度范围[T_Ln，T_Hn]；

S2，根据所述频率波动幅值△f，计算所述电热水器新的工作温度范围[T_L，T_H]，其中，T_L＝△T+T_Ln，T_H＝△T+T_Hn；该公式中所述△T的计算公式为：

其中，k是预设的调控系数。

S3，将所述新的工作温度范围[T_L，T_H]更新至所述电热水器；

重复执行上述步骤S1至S3。

所述步骤S1具体为，每隔固定时间周期，获取所述微电网的频率波动幅值△f和所述电热水器的当前工作温度范围[T_Ln，T_Hn]。

所述固定时间周期的取值范围为30s至300s。

所述调控系数k由电热水器用户设置，所述调控系数k的默认值为500。

一种用于微网频率调整的电热水器调控装置，包括频率响应模块、第一计算模块、第二计算模块、输出控制单元和调控系数输入单元。

频率响应模块，用于获取所述电热水器所处微电网的频率波动幅值△f，和所述电热水器的当前工作温度范围[T_Ln，T_Hn]。

第一计算模块，用于根据所述频率波动幅值△f计算所述电热水器温度变化值△T，所述△T的计算公式为：

其中，k是预设的调控系数。

第二计算模块，用于根据所述电热水器温度变化值△T计算所述电热水器温度新的工作温度范围[T_L，T_H]，其中，T_L＝△T+T_Ln，T_H＝△T+T_Hn。

输出控制单元，用于将所述新的工作温度范围[T_L，T_H]更新至所述电热水器，以调整所述电热水器的工作温度范围。

所述频率响应模块每隔固定时间周期获取所述电热水器所处微电网的频率波动幅值△f和所述电热水器的当前工作温度范围[T_Ln，T_Hn]。

本发明还提供一种电热水器，设有上述的电热水器调控模块。

本发明控制策略的原理如下：本发明每隔固定时间周期，通过获取电热水器所处的微电网的频率波动幅值△f和所述电热水器的当前工作温度范围[T_Ln，T_Hn]，计算电热水器温度变化值△T，再根据电热水器温度变化值△T计算电热水器温度新的工作温度范围[T_L，T_H]；重新调整电热水器的温度变化范围为：[△T+T_Ln,△T+T_Hn]，将此范围更新至电热水器，实现对电热水器的控制，通过对电热水器的控制，改变电热水器的负荷，从而实现对微电网频率波动的平抑。

本发明的有益效果是，本发明以单体电热水器为控制对象，在用户侧加装频率响应模块，实时监测微电网频率波动，并根据波动情况和用户设定对家庭电热水器进行工作状态调整，从而达到平抑微电网频率波动的效果。在本发明中，单体电热水器直接参与频率调整，免除了繁琐的中央通信环节，增强电热水器的需求响应参与度，实现了在电力需求侧管理中，采用分布式电热水器类温控负荷对微电网频率波动的平抑。

附图说明

图1为本发明用于微网频率调整的电热水器控制过程；

图2为用于微网频率调整的电热水器调控装置的结构框图；

图3为是加装频率响应模块后的热水器工作温度上下限随频率变化情况；

图4为频率响应模块功能关系；

图5为电热水器额定工作温度范围。

具体实施方式

本发明具体实施方式如图1所示。

本实施例一种用于微网频率调整的电热水器分散式控制策略的具体实施步骤如下：

1、用户设定调控系数k和电热水器额定工作温度T_N；电热水器额定工作温度范围为[T_Ln，T_Hn]；

2、频率响应模块周期性监测采集频率波动幅值△f；

3、根据用户设定的k值，计算单体电热水器工作温度变化量，调控系数k的默认值为500，并优选可以由电热水器用户根据其电网参与程度等因素自行设定。

4、重新调整电热水器的温度变化范围，[T_L,T_H]＝[△T+T_Ln,△T+T_Hn]；在重新调整电热水器温度后，电热水器加热状态会进行相应调整。

所述控制策略是电热水器周期性的对电网频率进行响应的过程，实现电热水器增减负荷；进行电热水器的温度比较后，即完成了电热水器的工作状态调整。所述控制策略对单体电热水器周期性调整的时间尺度在分钟级，优选的可以将周期性调整的固定时间周期的取值范围设定为30s至300s。图3表示加装频率响应模块后的热水器工作温度上下限随频率变化情况；

图4表示频率响应模块功能关系；

图5表示电热水器额定工作温度范围为[T_Ln，T_Hn]。

本发明实施例一种用于微网频率调整的电热水器调控装置结构如图2所示，所述调控装置包括频率响应模块、第一计算模块、第二计算模块、输出控制单元和调控系数输入单元。频率响应模块和调控系数输入单元分别连接第一计算模块；第一计算模块连接第二计算模块；第二计算模块连接输出控制单元；所述电热水器调控装置安装在单体电热水器上。

频率响应模块，用于获取所述电热水器所处微电网的频率波动幅值△f，和所述电热水器的当前工作温度范围[T_Ln，T_Hn]。

第一计算模块，用于根据所述频率波动幅值△f计算所述电热水器温度变化值△T，所述△T的计算公式为：

其中，k是预设的调控系数，其默认优选值为500。

第二计算模块，用于根据所述电热水器温度变化值△T计算所述电热水器温度新的工作温度范围[T_L，T_H]，其中，T_L＝△T+T_Ln，T_H＝△T+T_Hn。

输出控制单元，用于将所述新的工作温度范围[T_L，T_H]更新至所述电热水器，以调整所述电热水器的工作温度范围。

所述频率响应模块每隔固定时间周期获取所述电热水器所处微电网的频率波动幅值△f和所述电热水器的当前工作温度范围[T_Ln，T_Hn]。

单体电热水器在微电网中参与调整的时间尺度在分钟级，所以需要设定所述电热水器调控装置频率响应模块的调整周期，使频率响应模块周期性的工作，周期性的对热水器进行调整。

本实施例设定频率响应模块的调整周期为30s～300s。

本实施例的所述电热水器调控装置还包括用于输入预设调控系数k的调控系数输入单元，可以由电热水器用户根据其电网参与程度等因素自行设定调控系数k。

本发明的另一实施例提供一种电热水器，其设有上述实施例中的电热水器调控装置。因此，该电热水器能够监测所处微电网的频率波动幅值△f，并据此计算和调整自身的工作温度范围，改变自身在微电网中的用电负荷，实现对微电网频率波动的平抑。