计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法技术

本发明专利技术公开了一种计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法，包括：获取用户空调用电行为的控制温度和舒适温度区间、预设期间的室外环境温度和太阳光辐射度；计算光伏电源的电池温度、光伏出力情况、空调负荷有功功率、光伏出力情况和空调负荷有功功率的边缘累积概率分布函数及光伏有功出力样本值和用户空调负荷功率样本值，建立目标函数，由目标函数和约束条件组成规划问题，并进行迭代求解，获取目标函数的最小值为结果，根据结果得到用户空调用电行为模式调度方案。该方法充分考虑了光伏分布式电源和空调系统运行方式之间的动态相关性、调峰幅度大、经济性高和能源综合利用效率高。

Economic Peak-shaving Method Considering Dynamic Relevance of Photovoltaic Output and Air-conditioning Load

【技术实现步骤摘要】
计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法
本专利技术涉及新能源综合利用
，特别涉及一种计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法。
技术介绍
气象系统是一个复杂的系统，光照、湿度、温度与风速等气象变量间具有一定的互异性、相似性、相关性和耦合性等。气象变量之间的相关性决定了分布式光伏电源和冷负荷之间的相关性。随着配电网光伏供电技术的快速发展，光伏电站已具备一定的无功输出和调节能力，但同时也带来了电压波动、越限和损耗增加等电能质量问题。对于光伏电站的电力系统，空调负荷作为柔性负荷存在着电力系统调控的巨大潜力，是优质的需求响应调控资源。现有的对于含光伏电站和空调负荷的同一地区电力系统的综合资源调度，仍然是分别只考虑光伏发电出力的参数和只考虑空调冷负荷的参数，这种方式没有考虑光伏出力和空调冷负荷之间的动态相关性对电力系统稳定运行的影响，从而导致最终的调度方案准确度和能源利用效率较低以及经济成本较高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法，该方法可推广至更多分布式电源和不同类型负荷的配电系统，有效促进能源综合配置和协调规划，提高分布式电源的渗透率和发电效率。为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法，包括：S1，获取用户空调用电行为的控制温度和舒适温度区间、预设期间的室外环境温度和太阳光辐射度；S2，根据所述预设期间的室外环境温度和太阳光辐射度计算光伏电源的电池温度；S3，获取电力系统的光伏电源额定功率，根据所述太阳光辐射度、所述光伏电源的电池温度和所述电力系统的光伏电源额定功率求得光伏出力情况；S4，根据所述用户空调用电行为的控制温度得到用户空调系统的开关状态，根据所述预设期间的室外环境温度和所述用户空调系统的开关状态计算空调负荷有功功率；S5，计算所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布函数，再根据所述边缘累积概率分布函数计算Copula函数求得联合概率分布函数，并转换为矩阵形式以得到初步多维变量矩阵；S6，利用Markov转移概率矩阵对所述初步多维变量矩阵进行时序重构计算新的多维变量矩阵以得到新的联合概率分布函数；S7，根据所述新的联合概率分布函数随机生成预设数量的所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布值，将所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布值代入对应的所述边缘累积概率分布函数得到光伏有功出力样本值和用户空调负荷功率样本值；S8，建立目标函数，由所述目标函数和约束条件组成规划问题，将所述光伏有功出力样本值作为电力系统中首节点的平衡功率输入，所述用户空调负荷功率样本值作为电力系统中PV节点的注入功率，根据所述舒适温度区间、所述光伏有功出力样本值和所述用户空调负荷功率样本值对所述规划问题进行迭代求解，获取所述目标函数的最小值为结果，根据所述结果得到用户空调用电行为模式调度方案。本专利技术实施例的计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法，通过将Copula函数多维马尔科夫链的转移概率矩阵相结合，获取了分布式光伏电源系统中的有功出力和用户空调负荷功率分布两部分变量的动态联合概率分布，继而得到两部分变量的边缘累积概率分布样本，作为电力系统节点的输入，将该方法与分布式光伏电源系统和空调冷负荷系统的传统分开计算方法进行比较，充分考虑了分布式光伏电源系统和空调冷负荷系统之间的动态相关性和时序性，因而可以准确描绘出两个系统通过耦合对源-荷的联合影响，大大提高电力系统随机生产仿真的精度。另外，根据本专利技术上述实施例的计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述用户空调用电行为的控制温度得到用户空调系统的开关状态，包括：若用户室内温度大于所述用户空调用电行为的控制温度，则所述用户空调系统为开启状态；若用户室内温度小于所述用户空调用电行为的控制温度，则所述用户空调系统的为关闭状态。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述空调负荷有功功率的计算公式为：其中，PAC为空调负荷有功功率，SAC为用户空调系统的开关状态，1表示空调开启，0表示空调关闭；COP为空调能耗比，QAC为等效热导率。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述S5包括：S51，利用矩估计方法分别对所述光伏出力情况和所述空调负荷功率计算所述边缘累积概率分布函数；S52，对步骤S51中得到的所述边缘累积概率分布函数的分布类型和参数性质进行t检验，并判断假设检验是否通过，若是则进入步骤S53，若否则返回步骤S51；S53，根据所述光伏出力情况和所述空调负荷功率的边缘累积概率分布函数，计算所述光伏出力情况和所述用户空调负荷有功功率的Copula函数表达式作为所述联合概率分布函数，并转换为矩阵形式以得到所述初步多维变量矩阵。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，计算所述光伏出力情况和所述用户空调负荷有功功率的Copula函数表达式类型包括：正态Copula函数、t-Copula函数、Gumbel-Copula、Clayton-Copula和Frank-Copula函数，并采用欧式平方距离最小化原则确定欧式平方距离中最小值所对应的Copula函数以作为所述联合概率分布函数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述S6具体包括：S61，在所述初步多维变量矩阵任意选取一组列向量作为所述新的多维变量矩阵的初始列，继而计算下一时刻多维变量的状态转移概率，依据最大状态转移概率原则选取下一时刻变量所属区域；S62，对所述初步多维变量矩阵中从初始列开始按列依次判断所属区域，并寻找符合所属区域的多维列向量作为所述新的多维变量矩阵的下一列，得到所述新的多维变量矩阵，继而得到所述新的联合概率分布函数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述Markov转移概率矩阵为：Pij＝P(Xn+1＝si|Xn＝sj),si,sj∈s其中，Pij为状态转移概率；S为变量状态序列。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述目标函数为：f＝max|Pmax-Pmax’|其中，Pmax，Pmax’分别为未计及和已计及光伏出力和空调负荷相关性的有功功率峰值负荷。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述约束条件包括：潮流方程等式约束：P1＝PPV’Pi＝PAC’,i∈{2，…,m}其中，Ui、Pi和Qi分别为每个节点的电压、有功和无功功率；Gij和Bij为每个节点的电导和电纳；n表示电力系统的节点个数；m表示电力系统的PV节点个数；P1为首节点的有功功率，PPV’为光伏有功出力样本值,PAC’为空调负荷有功功率样本值，ΔPi为有功功率不平衡量，δij为节点i和节点j电压的相位差，ΔQi为无功功率不平衡量；控制变量不等式约束：为室内温度最小值，Tindoor为室内温度，为室内温度最大值；电压上下限约束：为节点i电压最小值，为节点i电压最大值，β为节点电压置信水平。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述目标函数为最大化电力系统中峰值负荷削减量，所述目标函数的控制变量为用户室内温度，状态变量为节点电压。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取用户空调用电行为的控制温度和舒适温度区间、预设期间的室外环境温度和太阳光辐射度；S2，根据所述预设期间的室外环境温度和太阳光辐射度计算光伏电源的电池温度；S3，获取电力系统的光伏电源额定功率，根据所述太阳光辐射度、所述光伏电源的电池温度和所述电力系统的光伏电源额定功率求得光伏出力情况；S4，根据所述用户空调用电行为的控制温度得到用户空调系统的开关状态，根据所述预设期间的室外环境温度和所述用户空调系统的开关状态计算空调负荷有功功率；S5，计算所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布函数，再根据所述边缘累积概率分布函数计算Copula函数求得联合概率分布函数，并转换为矩阵形式以得到初步多维变量矩阵；S6，利用Markov转移概率矩阵对所述初步多维变量矩阵进行时序重构计算新的多维变量矩阵以得到新的联合概率分布函数；S7，根据所述新的联合概率分布函数随机生成预设数量的所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布值，将所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布值代入对应的边缘累积概率分布函数得到光伏有功出力样本值和用户空调负荷功率样本值；S8，建立目标函数，由所述目标函数和约束条件组成规划问题，将所述光伏有功出力样本值作为电力系统中首节点的平衡功率输入，所述用户空调负荷功率样本值作为电力系统中PV节点的注入功率，根据所述舒适温度区间、所述光伏有功出力样本值和所述用户空调负荷功率样本值对所述规划问题进行迭代求解，获取所述目标函数的最小值为结果，根据所述结果得到用户空调用电行为模式调度方案。...

【技术特征摘要】
1.一种计及光伏出力和空调负荷动态相关性的经济调峰方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取用户空调用电行为的控制温度和舒适温度区间、预设期间的室外环境温度和太阳光辐射度；S2，根据所述预设期间的室外环境温度和太阳光辐射度计算光伏电源的电池温度；S3，获取电力系统的光伏电源额定功率，根据所述太阳光辐射度、所述光伏电源的电池温度和所述电力系统的光伏电源额定功率求得光伏出力情况；S4，根据所述用户空调用电行为的控制温度得到用户空调系统的开关状态，根据所述预设期间的室外环境温度和所述用户空调系统的开关状态计算空调负荷有功功率；S5，计算所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布函数，再根据所述边缘累积概率分布函数计算Copula函数求得联合概率分布函数，并转换为矩阵形式以得到初步多维变量矩阵；S6，利用Markov转移概率矩阵对所述初步多维变量矩阵进行时序重构计算新的多维变量矩阵以得到新的联合概率分布函数；S7，根据所述新的联合概率分布函数随机生成预设数量的所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布值，将所述光伏出力情况和所述空调负荷有功功率的边缘累积概率分布值代入对应的边缘累积概率分布函数得到光伏有功出力样本值和用户空调负荷功率样本值；S8，建立目标函数，由所述目标函数和约束条件组成规划问题，将所述光伏有功出力样本值作为电力系统中首节点的平衡功率输入，所述用户空调负荷功率样本值作为电力系统中PV节点的注入功率，根据所述舒适温度区间、所述光伏有功出力样本值和所述用户空调负荷功率样本值对所述规划问题进行迭代求解，获取所述目标函数的最小值为结果，根据所述结果得到用户空调用电行为模式调度方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述用户空调用电行为的控制温度得到用户空调系统的开关状态，包括：若用户室内温度大于所述用户空调用电行为的控制温度，则所述用户空调系统为开启状态；若用户室内温度小于所述用户空调用电行为的控制温度，则所述用户空调系统的为关闭状态。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空调负荷有功功率的计算公式为：其中，PAC为空调负荷有功功率，SAC为用户空调系统的开关状态，1表示空调开启，0表示空调关闭；COP为空调能耗比，QAC为等效热导率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5包括：S51，利用矩估计方法分别对所述光伏出力情况和所述空调负荷功率计算所述边缘累积概率分布函数；S52，对步骤S51中得到的所述边缘累积概率分布函数的分布类型和参数性质进行t检验，并判断假设检验...

【专利技术属性】
技术研发人员：付学谦，吴娴萍，潘秀魁，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11