计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法技术

本申请提供了一种计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，包括：首先建立建筑相变储能系统的热力学模型，并计算所述建筑相变储能系统的热输出功率。其次，基于预设风光出力波动分布函数获取多个抽样场景，对所述多个抽样场景进行同步回代削减并获得至少一个期望场景，并基于所述至少一个期望场景建立电热联合调度模型。最后，基于所述电热联合调度模型运行所述热力学模型，并确定所述建筑相变储能系统的日前购售电的调度计划。本申请能够在考虑风光出力不确定性的条件下，确定建筑相变储能系统的最优日前调度策略，实现综合能源微网的经济安全运行。

Joint dispatching method of building phase change energy storage, electricity and heat considering wind and solar fluctuations

【技术实现步骤摘要】
计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法
本申请涉及新能源储能
，特别是涉及计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法。
技术介绍
为缓解能源危机，以风力发电、光伏发电为代表的可再生能源得到迅速，在一定程度上实现节能减排的目标。但由于风力发电、光伏发电易受环境影响，其出力特性存在间歇性、波动性等特点，会对微网的经济安全运行带来不利影响，因此，如何消纳微网不稳定的可再生能源，减少资源浪费与经济损失十分重要。热力储能具有大容量，长时间尺度储能及造价低廉等优点，其经济性和可行性均得到检验。若将微网富余的可再生能源通过热泵转换为热能进行储存，同时满足微网建筑的室温控制需求，则能大幅度提升可再生能源消纳率，降低微网运行成本获得更优的经济效益。而热力储能的关键在于储能材料，相变材料是一种随温度变化改变物理性质，同时吸收/释放大量潜热的物质。由于其造价低廉，易于制备等特点在建筑领域得到广泛关注。目前，建筑电-热联合运行系统存在很多不确定因素，传统的鲁棒调度或随机规划方法只考虑电力侧的不确定因素影响，而将热力负荷作为可控负载，忽视了热力系统实际运行中存在的约束，给综合能源微网运行的经济性与稳定性带来不利影响。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有鲁棒调度或随机规划方法将热力负荷作为可控负载，忽视了热力系统实际运行中存在的约束，给综合能源微网运行的经济性与稳定性带来不利影响的问题，提供一种计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法。一种计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，包括：建立建筑相变储能系统的热力学模型，并计算所述建筑相变储能系统的热输出功率；基于预设风光出力波动分布函数获取多个抽样场景，对所述多个抽样场景进行同步回代削减并获得至少一个期望场景，并基于所述至少一个期望场景建立电热联合调度模型；基于所述电热联合调度模型运行所述热力学模型，并确定所述建筑相变储能系统的日前购售电的调度计划。在其中一个实施例中，所述建立建筑相变储能系统的热力学模型，并计算所述建筑相变储能系统的热输出功率的步骤之前，所述方法还包括：获取风光出力功率预测数据以及风光出力功率波动的概率密度分布函数；其中，所述多个抽样场景满足所述概率密度分布函数。在其中一个实施例中，所述风光出力功率的概率密度分布函数为：其中：Γ(a+b)为伽马函数，P为风光出力功率，Pmax为风光出力功率的功率上限，a、b为伽马函数形状参数。在其中一个实施例中，所述建立建筑相变储能系统的热力学模型的步骤包括：建立室内空气的热平衡模型，表达式为：建立相变材料的热平衡模型，表达式为：建立相变墙内空气的热平衡模型，表达式为：mAcA[T1a(t)-Ts(t)]＝h1o-1aA1o-1a[T1o(t)-T1a(t)]+h1i-1aA1i-1a[T1i(t)-T1a(t)]+hp-1aAp-1a[Tp(t)-T1a(t)]；建立相变墙内表面的热平衡模型，表达式为：建立除相变墙外其余墙体的热平衡模型，表达式为：其中：mA为流通空气质量，cA为空气比热容；mP为相变材料质量，cP为相变材料比热容；T1a(t)为相变墙空气温度，Ts为室内温度，T1i为相变墙内墙温度，Tki为除相变墙外其余墙体内表面温度，Tko(t)为除相变墙外其余墙体外表面温度，Tp(t)为相变材料温度，Tex(t)为室外环境温度；QHP(t)为热泵产热；h为传热系数，A为传热接触面积，h和A的对应角标含义与温度T相同。在其中一个实施例中，所述相变材料比热容和相变温度的关系为：其中：TP为相变温度；为相变材料熔化过程最低温度，为相变材料熔化过程最高温度；a、b、c为相变材料熔化曲线形状参数。在其中一个实施例中，所述相变材料在升温过程中焓值为：其中，mp为相变材料质量；所述建筑相变储能系统在所述相变材料温度为TP时对应剩余电量为：其中，SOC为剩余电量。在其中一个实施例中，所述建立建筑相变储能系统的热力学模型的步骤还包括：建立热输出功率模型，表达式为：其中，PHL(t)为热输出功率。在其中一个实施例中，所述基于预设风光出力波动分布函数获取多个抽样场景，对所述多个抽样场景进行同步回代削减并获得至少一个期望场景，并基于所述至少一个期望场景建立电热联合调度模型的步骤包括：基于预设所述风光出力波动分布函数采用拉丁超立方抽样方式获取多个抽样场景；对所述多个抽样场景进行同步回代削减并获得至少一个期望场景；基于所述至少一个期望场景以日运行成本最低为目标建立所述电热联合调度模型。在其中一个实施例中，所述基于所述至少一个期望场景以日运行成本最低为目标建立所述电热联合调度模型的步骤包括：基于所述至少一个期望场景并以日运行成本最低为目标，建立所述电热联合调度模型，表达式为：其中，F为日运行成本，为日前购电功率，为日前售电功率；pin(t)为日前购电电价，pout(t)为日前售电电价；N代表24h时段。在其中一个实施例中，所述基于所述电热联合调度模型运行所述热力学模型，并确定所述建筑相变储能系统的日前购售电的调度计划的步骤包括：基于所述电热联合调度模型运行所述热力学模型；在预设时间内，给定所述热力学模型的预设SOC容量，确定所述建筑相变储能系统的热负荷；根据所述热负荷以及风光出力功率确定热泵运行功率；根据所述热泵运行功率和电网购售电功率，确定所述日前购售电的调度计划。在其中一个实施例中，所述根据所述热泵运行功率和电网购售电功率，确定所述日前购售电的调度计划的步骤包括：根据所述热泵运行功率和电网购售电功率，确定第一SOC容量；将所述第一SOC容量代入所述在预设时间内，给定所述热力学模型的预设SOC容量，确定所述建筑相变储能系统的热负荷的步骤，并重复所述在预设时间内，给定所述热力学模型的预设SOC容量，至所述确定日前购售电的调度计划与第一SOC容量的步骤，以确定日运行成本前后两次之差小于预设误差，从而确定所述日前购售电的调度计划。与现有技术相比，上述计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，考虑风、光出力不确定性，建立集成风、光、热、电多能互补综合能源微网，利用建筑相变储能系统建立相应的热力学模型，并基于该热力学模型计算对应的热输出功率；同时基于风光出力功率波动的概率密度分布函数并利用同步回代削减方式获得至少一个期望场景，建立了电热联合调度模型，并与所述热力学模型配合，可确定所述建筑相变储能系统的日前购售电的调度计划。不仅摆脱传统鲁棒方法对最恶劣场景的过度估计，还能够在考虑风光出力不确定性的条件下，确定建筑相变储能系统的最优日前调度策略，实现综合能源微网的经济安全运行。附图说明图1为本申请一实施例提供的计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法的流程图；图2为本申请一实施例提供的建筑相变储能系统电-热联合调度流程图；图3为本申请一实施例提供的建筑房间结构图；图4为本申请一实施例提供的风力发电、光伏发电日前预测曲线图；图5为本申请一实施例提供的环境温度、光照强度日前预测曲线图；图6为本申请一实施例提供的建筑热负荷特性及室内温度曲线图；图7为本申请一实施例提供的不同场景相变储能系统运行状态曲线图；图8为本申请一实施例提供的最终日前购售电期望计划图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，其特征在于，包括：建立建筑相变储能系统的热力学模型，并计算所述建筑相变储能系统的热输出功率；基于预设风光出力波动分布函数获取多个抽样场景，对所述多个抽样场景进行同步回代削减并获得至少一个期望场景，并基于所述至少一个期望场景建立电热联合调度模型；基于所述电热联合调度模型运行所述热力学模型，并确定所述建筑相变储能系统的日前购售电的调度计划。

【技术特征摘要】
1.一种计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，其特征在于，包括：建立建筑相变储能系统的热力学模型，并计算所述建筑相变储能系统的热输出功率；基于预设风光出力波动分布函数获取多个抽样场景，对所述多个抽样场景进行同步回代削减并获得至少一个期望场景，并基于所述至少一个期望场景建立电热联合调度模型；基于所述电热联合调度模型运行所述热力学模型，并确定所述建筑相变储能系统的日前购售电的调度计划。2.如权利要求1所述的计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，其特征在于，所述建立建筑相变储能系统的热力学模型，并计算所述建筑相变储能系统的热输出功率的步骤之前，所述方法还包括：获取风光出力功率预测数据以及风光出力功率波动的概率密度分布函数；其中，所述多个抽样场景满足所述概率密度分布函数。3.如权利要求2所述的计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，其特征在于，所述风光出力功率的概率密度分布函数为：其中：Γ(a+b)为伽马函数，P为风光出力功率，Pmax为风光出力功率的功率上限，a、b为伽马函数形状参数。4.如权利要求1所述的计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，其特征在于，所述建立建筑相变储能系统的热力学模型的步骤包括：建立室内空气的热平衡模型，表达式为：建立相变材料的热平衡模型，表达式为：建立相变墙内空气的热平衡模型，表达式为：建立相变墙内表面的热平衡模型，表达式为：建立除相变墙外其余墙体的热平衡模型，表达式为：其中：mA为流通空气质量，cA为空气比热容；mP为相变材料质量，cP为相变材料比热容；T1a(t)为相变墙空气温度，Ts为室内温度，T1i为相变墙内墙温度，Tki为除相变墙外其余墙体内表面温度，Tko(t)为除相变墙外其余墙体外表面温度，Tp(t)为相变材料温度，Tex(t)为室外环境温度；QHP(t)为热泵产热；h为传热系数，A为传热接触面积，h和A的对应角标含义与温度T相同。5.如权利要求4所述的计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，其特征在于，所述相变材料比热容和相变温度的关系为：其中：TP为相变温度；为相变材料熔化过程最低温度，为相变材料熔化过程最高温度；a、b、c为相变材料熔化曲线形状参数。6.如权利要求5所述的计及风光波动的建筑相变储能电热联合调度方法，其特征在于，所述相变材料在升温过程中焓值为：其中，mp为相变材料质量；所述建筑相变储能系统在所述相变材料温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，杜进桥，田杰，余鹏，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44