一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法技術

本發明專利技術涉及一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，它包括以下步驟：步驟1：居民用戶可調度潛力評估；步驟2：主要可調節居民負荷數學模型；步驟3：實例測算；本發明專利技術具有構建居民負荷設備級模型、便于評估單個用戶可調潛力、提高電網靈活調控能力的優點。高電網靈活調控能力的優點。高電網靈活調控能力的優點。

【技術實現步驟摘要】
一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法


[0001]本專利技術屬于用戶負荷調度
，具體涉及一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法。

技術介紹

[0002]居民負荷主要為普通家庭住宅用電，主要用電負荷是照明和家用電器，照明的用電量與套內建筑面積成正比，雖然居民人均住宅面積持續上升，但節能照明產品的廣泛采用又使得照明用電有所下降，因此普通住宅照明用電負荷變化不大，而由于大量家用電器尤其是空調、電直熱式大功率熱水器的使用，使民用住宅負荷量不斷增加，研究表明，影響民用住宅負荷的主要有三個因素：1、住宅用電負荷與套內建筑面積相關，面積越大，用電量越大，但套用單位面積與每套住宅的用電量又不是簡單的線性關系；2、住宅用電負荷要考慮當地的氣候因素。由于家用負荷中空調與熱水器的用電量占了較大部分，而各地氣候有一定差異，使用空調與熱水器的時間有較大差異，民用住宅的用電量也會有差別；3、住宅用電負荷與當地的市政條件密切相關。燃氣和供熱方式將會極大降低民用住宅用電負荷；目前，從電力行業的角度，缺乏居民用戶負荷可調度潛力評估模型用于分析用戶的可調度資源，不利于更好地掌控某一區域用戶的負荷資源協同調控；因此，提供一種構建居民負荷設備級模型、便于評估單個用戶可調潛力、提高電網靈活調控能力的一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法是非常有必要的。

技術實現思路

[0003]本專利技術的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種構建居民負荷設備級模型、便于評估單個用戶可調潛力、提高電網靈活調控能力的一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法。
[0004]本專利技術的目的是這樣實現的：一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，它它包括以下步驟：
[0005]步驟1：居民用戶可調度潛力評估；
[0006]步驟2：主要可調節居民負荷數學模型；
[0007]步驟3：實例測算。
[0008]所述的步驟1中的居民用戶可調度潛力評估具體為：居民用戶主要包括可平移負荷、可削減負荷兩類，其中可平移負荷主要為電動汽車；可削減負荷包括空調、電熱類電器。
[0009]所述的可平移負荷具體為：對于可平移負荷，在對生產生活無影響的前提下，用戶可通過調整設備使用時間，響應負荷平移需求，在負荷低谷時段進行生產生活，可表示為：ΔP
shape
(t)＝f2(t+Δt(Δp))
?
f2(t)(1)，式中，ΔP
shape
(t)為t時段可平移負荷的響應量；f2(t)為其初始用電曲線；Δt(Δp)為由于電價變化Δp引起的負荷平移時段。
[0010]所述的可削減負荷具體為：可削減負荷可根據需要對這類負荷的用電量進行一定程度的削減，可表示為：ΔP
re
(t)＝f3(P0(t),Δp
re
(t),k
re
(t),v
re
(t))(2)，式中，ΔP
re
(t)為
t時段可削減負荷的響應量；P0(t)為t時刻的基荷；Δp
re
(t)為t時段電價的變化量；k
re
(t)為t時段負荷的自彈性系數；v
re
(t)為削減速率。
[0011]所述的步驟2中的主要可調節居民負荷數學模型包括：空調設備數學模型、熱水器設備數學模型和電動汽車設備數學模型。
[0012]所述的空調設備數學模型具體為：定頻空調系統單體建模是空調群聚合建模的基礎，涉及兩方面：空調所屬建筑物環境的熱力學建模和空調機組的運行狀態建模；空調所屬建筑物環境的熱力學建模在于構建空調制冷量與室內溫度之間的函數關系；空調機組的運行狀態建模是為了描述對應一定的室內溫度，空調的用電功率與制冷量情況；采用ETP經典三階狀態方程，考慮房屋與外界的熱交換過程，具體為：2.1：通過墻壁外側、地板和房頂，房間與外界的吸放熱；2.2：基于室內的空氣交換速率的空氣吸放熱；2.3：基于外界溫度的太陽能輻射；2.4：基于室內的終端負荷設備使用情況的放熱；可以用式(3)
?
(7)表示ETP經典三階狀態方程：三階狀態方程：式中，x為二維狀態矢量，為狀態變量的微分；y為二維輸出矢量，u為控制矢量；A、B、C、D分別為系統矩陣、控制矩陣、輸出矩陣、傳遞矩陣；UA
out
為空氣和外界傳導熱的熱導值，單位W/℃；UA
mass
為空氣和空調內部熱質傳導熱的熱導值，單位W/℃；C
air
為空氣熱容，單位J/℃；C
mass
為熱質熱容，單位J/℃；T
out
為屋外氣溫，單位℃；T
air
為室內溫度，單位℃；T
mass
為室內熱質溫度，單位℃；Q
air
為室內空氣吸熱量，單位J；經典空調負荷的三階模型精度很高，但是由于結構復雜，在進行計算時過于繁瑣，導致計算速度太慢，可以將結構簡化為空調系統的一階熱力學模型，對于空調所屬建筑物環境的熱力學建模，采用一階等效熱參數模型：P
t
＝P
·
s
t
(9)，式中，P為空調額定功率；為t時刻空調所處建筑物環境的室內溫度；為t時刻室外溫度；R為房間等效熱阻；C為房間等效熱容；s
t
為t時刻空調的運行狀態，1表示空調打開，0表示空調關閉；ε為散熱系數，ε＝e
?
τRC
；η為空調能效比；P
t
為t時刻空調實際功率；根據人體舒適度的調查，將室溫控制在[T
min
,T
max
]之間，假設室外溫度不變，在一次周期內空調的開啟時間為τ
on
，關閉時間為，則可以由上式求得室內溫度上下限為：得室內溫度上下限為：根據上式繼而可以得到空調最大連續開啟時間和最
大連續關閉時間，以及負荷控制周期：大連續關閉時間，以及負荷控制周期：τ
c
＝τ
on
+τ
off
(14)，可以預測在x時段參與負荷直接控制的空調負荷可控容量：式中，表示空調的用電功率；n為空調負荷聚合數目；通過上述模型以設定溫度為輸入變量，用電功率為輸出變量，建立了定頻空調的熱電耦合模型，通過數值計算可以得到單個空調的用電功率變化情況。
[0013]所述的熱水器設備數學模型具體為：熱水器工作狀態與水溫包括流入熱水器的冷水溫度以及熱水器內的熱水溫度、熱水器溫度設定值、熱水器進出水流速及流量、熱水器自身設備參數有關；模型輸入變量包括t時段需求響應控制信號、t時段熱水器內水溫、流入熱水器的冷水水溫、熱水器水溫設定范圍及室溫；輸出變量包括t時段熱水器工作狀態或實際功率、t+1時段熱水器水溫；
[0014]電熱水器的工作狀態可分為非用水時段和用水時段，且儲水箱內熱水溫度在溫度設定點上下一定溫度范圍內往復變化；當電熱水器處于非用水時段時，熱水溫度變化較為緩慢，能量消耗主要由儲水箱與室內空氣接觸所流失的熱能決定；本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，其特征在于：它包括以下步驟：步驟1：居民用戶可調度潛力評估；步驟2：主要可調節居民負荷數學模型；步驟3：實例測算。2.如權利要求1所述的一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，其特征在于：所述的步驟1中的居民用戶可調度潛力評估具體為：居民用戶主要包括可平移負荷、可削減負荷兩類，其中可平移負荷主要為電動汽車；可削減負荷包括空調、電熱類電器。3.如權利要求2所述的一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，其特征在于：所述的可平移負荷具體為：對于可平移負荷，在對生產生活無影響的前提下，用戶可通過調整設備使用時間，響應負荷平移需求，在負荷低谷時段進行生產生活，可表示為：ΔP
shape
(t)＝f2(t+Δt(Δp))
?
f2(t)(1)，式中，ΔP
shape
(t)為t時段可平移負荷的響應量；f2(t)為其初始用電曲線；Δt(Δp)為由于電價變化Δp引起的負荷平移時段。4.如權利要求2所述的一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，其特征在于：所述的可削減負荷具體為：可削減負荷可根據需要對這類負荷的用電量進行一定程度的削減，可表示為：ΔP
re
(t)＝f3(P0(t),Δp
re
(t),k
re
(t),v
re
(t))(2)，式中，ΔP
re
(t)為t時段可削減負荷的響應量；P0(t)為t時刻的基荷；Δp
re
(t)為t時段電價的變化量；k
re
(t)為t時段負荷的自彈性系數；v
re
(t)為削減速率。5.如權利要求1所述的一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，其特征在于：所述的步驟2中的主要可調節居民負荷數學模型包括：空調設備數學模型、熱水器設備數學模型和電動汽車設備數學模型。6.如權利要求5所述的一種居民用戶負荷可調度潛力評估方法，其特征在于：所述的空調設備數學模型具體為：定頻空調系統單體建模是空調群聚合建模的基礎，涉及兩方面：空調所屬建筑物環境的熱力學建模和空調機組的運行狀態建模；空調所屬建筑物環境的熱力學建模在于構建空調制冷量與室內溫度之間的函數關系；空調機組的運行狀態建模是為了描述對應一定的室內溫度，空調的用電功率與制冷量情況；采用ETP經典三階狀態方程，考慮房屋與外界的熱交換過程，具體為：2.1：通過墻壁外側、地板和房頂，房間與外界的吸放熱；2.2：基于室內的空氣交換速率的空氣吸放熱；2.3：基于外界溫度的太陽能輻射；2.4：基于室內的終端負荷設備使用情況的放熱；可以用式(3)
?
(7)表示ETP經典三階狀態方程：
式中，x為二維狀態矢量，為狀態變量的微分；y為二維輸出矢量，u為控制矢量；A、B、C、D分別為系統矩陣、控制矩陣、輸出矩陣、傳遞矩陣；UA
out
為空氣和外界傳導熱的熱導值，單位W/℃；UA
mass
為空氣和空調內部熱質傳導熱的熱導值，單位W/℃；C
air
為空氣熱容，單位J/℃；C
mass
為熱質熱容，單位J/℃；T
out
為屋外氣溫，單位℃；T
air
為室內溫度，單位℃；T
mass
為室內熱質溫度，單位℃；Q
air
為室內空氣吸熱量，單位J；經典空調負荷的三階模型精度很高，但是由于結構復雜，在進行計算時過于繁瑣，導致計算速度太慢，可以將結構簡化為空調系統的一階熱力學模型，對于空調所屬建筑物環境的熱力學建模，采用一階等效熱參數模型：P
t
＝P
·
s
t
(9)，式中，P為空調額定功率；為t時刻空調所處建筑物環境的室內溫度；為t時刻室外溫度；R為房間等效熱阻；C為房間等效熱容；s
t
為t時刻空調的運行狀態，1表示空調打開，0表示空調關閉；ε為散熱系數，ε＝e
?
τRC
；η為空調能效比；P
t
為t時刻空調實際功率；根據人體舒適度的調查，將室溫控制在[T
min
,...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊欽臣，李鵬，田春箏，李慧璇，楊萌，鄭永樂，張藝涵，張泓楷，祖文靜，
申請(專利權)人：國網河南省電力公司經濟技術研究院，
類型：發明
國別省市：