[发明专利]电热水器参与电网频率稳定与控制方法及其频率控制器

说明书

技术领域

本发明属于电力系统频率稳定与控制以及家用电器控制技术相关领域，具体讲，涉及一种电热水器参与电力系统频率稳定与控制方法和电热水器频率控制器。

背景技术

电力系统频率反映电力系统发电侧和用电侧的有功功率平衡关系，有功功率不平衡会导致频率偏差的出现，大的频率偏差对于电力设备的安全、有效运行，以及整个电力系统的安全、可靠、经济运行都是不利的，因此需要对频率进行稳定与控制，将频率偏差控制在允许范围之内。传统的主要频率稳定与控制措施是通过增加/减少机组出力实现发电侧与用电侧功率平衡，从而实现将频率偏差控制在允许范围之内的。这种调频方式虽然总体上能够满足电力系统的调频要求，但存在机组响应速度慢、爬坡时间长、频繁动作易磨损、调频成本高和污染重等不足之处。另外，随着风力、太阳能等新能源发电机组在电力系统中装机比例的增加，其对电网的间歇性冲击使得电力系统频率调节面临着更大的挑战。

与传统的基于发电侧的频率调节方式不同，基于负荷侧的频率调节主要考虑通过调节负荷侧容量实现功率平衡，进而实现频率稳定与控制。负荷侧的家用电器负荷分布广，数量多，尽管单台电器的功率不大，但其总容量大，能够满足电力系统对调频备用容量的要求。而电热水器作为能够储存热能的纯电阻性家用电器负荷，具有易于控制、开通/关断一小段时间不会影响用户舒适度等特点。因此，本发明专利从电热水器着手，设计其参与电力系统频率稳定与控制方法和频率控制器。

发明内容

本发明旨在克服现有调频方式和技术的不足，开发出一种电热水器参与电力系统频率稳定与控制方法和电热水器负荷频率控制器，使电热水器参与到电力系统频率调节过程中，有效减小调频备用发电机组的容量需求，节省调频成本。另外，在有大量风电机组、太阳能发电机组等新能源机组的系统中，能够平抑间歇性机组出力，提高电力系统运行稳定性。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是设计一种使电热水器参与到电力系统频率稳定与控制过程中的控制方法，主要包括：

第一步：用户基于电网需求、用户舒适度需求的不同以及电热水器磨损程度等方面的考量用遥控器自主设定调频系数k_f和温控开关触发温度额定点T^normal的取值，设计温控开关触发温度调整电路，计算额定高、低温触发温度，如式(1)所示：

式中，T^normal是由用户在考虑自身舒适度需求的前提下自行设定的额定出水温度；表示电热水器温控开关额定高、低温触发温度值，同样，考虑到用户舒适度的需求，本发明专利中设定温控开关额定高、低温触发温度值与用户期望的出水温度相差2度。

第二步：频率传感器实时采集电网频率信号f(t)，温度传感器采样电热水器出水口附近的水温T(t)。

第三步：电热水器温控开关根据第二步采集到的电网频率信号，结合第一步中用户自行设定的调频系数k_f计算温控开关触发温度修正量及修正后温控开关触发温度的值：

ΔT＝k_f×(f-f₀)   (2)

Thigh=Thighnormal+ΔTTlow=Tlownormal+ΔT---(3)]]>