(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211111204.3 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 国网湖北省电力有限公司营销服 务 中心 （计量中心） 地址 430080 湖北省武汉市东湖生态旅游 风景区青 王路488号 申请人 国网电力科 学研究院武汉能效测评 有限公司 (72)发明人 禹文静　彭涛　樊立攀　田瑞　 傅晨　谢东日　刘鸣　周世祺　 肖楚鹏　王振宇　许静　齐蓓　 余梦　丁黎　夏水斌　孙亮　 (74)专利代理 机构 武汉楚天专利事务所 421 13 专利代理师 胡盛登(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种局域化微型电力系统的需求侧供需平 衡控制方法 (57)摘要 本申请涉及一种局域化微型电力系统的需 求侧供需平衡控制方法， 包括以下具体步骤： S1. 对需求侧的可控负荷系统进行建模； 定义用户舒 适度以及可控负荷功率状态， 并建立用户舒适度 以及可控负荷功率状态数学模型； S2.建立可控 负荷之间的通信以及调控 方法， 实现对用户舒适 度以及可控负荷功率状态的调控； S3.设计初值 更新策略来使得整个系统满足调度策略， 保证供 需平衡。 本申请将用户舒适度考虑到设计中来， 使得可控负荷 （空调） 可调节的温度保持在在用 户舒适的范围内， 因而更 具有实际意 义。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115203980 A 2022.10.18 CN 115203980 A 1.一种局域化微型电力系统的需求侧供需平衡控制方法， 其特征在于， 包括以下具体 步骤： S1. 对需求侧的可控负荷系 统进行建模； 定义用户舒适度以及可控负荷功率状态， 并 建立用户舒 适度以及可控负荷功率状态数 学模型； S2. 建立可控负荷 之间的通信以及调控方法， 实现对用户舒适度以及可控负荷功率状 态的调控； S3. 设计初值更新策略来使得整个系统满足调度策略， 保证供需平衡； 所述步骤S1中对需求侧的可控负荷系统进行建模具体为: 建立单个可控负荷系统的数 学模型， 如公式 （1） 所示：  (1) 上式中， 代表可控负荷； 为每个可控负荷的热容 、 为每个可控负荷的热 阻系数 ； 为室内温度单位为 ； 为环境温度； 为额定功率， 为可控负荷功率 状态； 为导热系数,当可控负荷制冷时其 值为正； 当可控负荷加热时为负。 2.根据权利要求1所述的一种局域化微型电力系统的需求侧供需平衡控制方法， 其特 征在于， 所述步骤S1中定义用户舒适度以及可控负荷功率状态， 并建立用户舒适度以及可 控负荷功率状态数学模型具体为， 每个可控负荷有一个设定温度 ， 室内温度保持在一个 舒适的可接受的范围内 ， 其中 为最低温度的下界； 为最高温 度的上界， 为用户可以接受的温度变化范围， 定义用户舒 适度的数 学表达式： （2） 结合单个可控负荷系统数 学模型即公式 （1） ， 进一 步得到： （3） 建立可控负荷关于功率状态和用户舒 适度的整体系统模型， 如公式 （4） 所示： （4） 其中， 令 ， ， 为可控负荷系统的状态矩阵；   为可控负荷的功率状态以及舒 适度状态； 为系统的控制输入， 为了表述简单， 包 含n个可控负荷系统表示 为如下的紧凑形式： （5） 代表克罗内克积， 为 维的单位矩阵, 为系统的状态变量， 为所要设计的 控制输入。 3.根据权利要求2所述的一种局域化微型电力系统的需求侧供需平衡控制方法， 其特权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203980 A 2征在于， 所述步骤S2中建立可控负荷之间的通信以及调控方法， 实现对用户舒适度以及可 控负荷功率状态的调控具体为， 可控负荷之间的通信由通信拓扑图来表示， 分为底层拓扑 和上层拓扑 ， 底层拓扑表示楼栋内的可控负荷之间的通信， 上层拓扑表示楼栋之间的 可控负荷之间的通信； 可控负荷之间的调控方法为 其中， 底层拓扑 和上层拓扑 分别对应的拉普拉斯矩阵 ， 定义连接矩阵 来表示底层拓扑中参与到上层拓扑的通行情况， 令 其为 系统状态向量； 每个元素为 ， 基于以上定义， 得到n个 可控负荷的控制器的矩阵表达形式： 式 （7） 中， 为矩阵 中位于 位置的元素， 由控制协议 （7） ， 可以得到控制协议如下 的矩阵表达形式： 令 ， ， ； 其中， 为 维的单位矩阵， 为 所需要设计的控制增益， 则控制协议 （8） 可以表示 为： 为了选择合适的控制增益， 基于线性二次调节器设计方法被用来设计最优的控制增 益， 其目标 是最小化系统 （4） 的二次函数， 如 （10） 所示： 其中 为半正定矩阵用来惩罚状态变量 和控制变量 ； 根据不同的 ， 最 优的控制增益 为： 式 （11） 中， P为 黎卡提微分方程控制代数的唯一 正定解， 如 （12） 所示： 基于以上分析， 可以得到可控负荷闭环系统的动力学 方程： 结合控制器和通信拓扑的性质， 可得到系统 （13） 的稳定 性准则， 令 的特征值为 ， 则系统的稳定性可以等 价于： 若 是赫尔维 茨的或者 其所有特 征值具有严格为负的实部,其中b需要满足：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203980 A 3