面向用户体验的电-气-热综合用能可靠性评估方法技术

本发明专利技术涉及面向用户体验的电‑气‑热综合用能可靠性评估方法，评估方法包括如下步骤：S1、构建电‑气‑热多能源系统模型；S2、利用马尔科夫蒙特卡洛法模拟系统故障；S3、确定用户对用能故障的感知程度；S4、确定用户用能满意度；S5、对用户侧用能可靠性进行评估；S6、对用户群侧用能可靠性进行评估；本发明专利技术从用户的角度出发，考虑用户的主观用能体验，基于用户的实时用电负荷曲线，精确考虑各个停电故障的开始、结束时刻以及持续时间，同用户用电负荷曲线中获得的用户不同时段内的差异化用电需求、差异化可靠性需求进行匹配分析，以此为基础构建了综合用能可靠性评估指标，以进行用户感知用能可靠性评估。

Reliability evaluation method of electricity gas heat comprehensive energy consumption for user experience

【技术实现步骤摘要】
面向用户体验的电-气-热综合用能可靠性评估方法
本专利技术属于综合能源系统可靠性评估
，尤其涉及面向用户体验的电-气-热综合用能可靠性评估方法。
技术介绍
随着能源危机与环境污染问题的日益突出，各类可再生和清洁能源得到快速发展，电、气、热等多种能源得到高效利用，成为未来的用能趋势。过去对电、气、热等的可靠性评估主要从供能方的角度考虑，采用供能可靠性指标体系来进行评价，供能可靠性指标主要分为供电可靠性、供气可靠性和供热可靠性指标三类。现在从用户的角度出发，考虑用户的主观用能体验，基于用户的实时用电负荷曲线，精确考虑各个停电故障的开始、结束时刻以及持续时间，同用户用电负荷曲线中获得的用户不同时段内的差异化用电需求、差异化可靠性需求进行匹配分析，本专利技术以此为基础构建了综合用能可靠性评估指标，以进行用户感知用能可靠性评估，包括用电可靠性评估、用气可靠性评估和用热可靠性评估。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种构建了综合用能可靠性评估指标，以进行用户感知用能可靠性评估的面向用户体验的电-气-热综合用能可靠性评估方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：面向用户体验的电-气-热综合用能可靠性评估方法，所述评估方法包括如下步骤：S1、构建电-气-热多能源系统模型，其中，电-气-热多能源系统由电力系统、天然气系统、热力系统及耦合环节组成：电力系统包括风电、光伏可再生能源分布式发电装置、电负荷以及储电装置；天然气系统包括气源、气负荷以及储气装置；热力系统包括热源、热负荷以及储热装置；耦合环节包括电-气系统间的压缩机、电转气单元，电-热系统间的热泵、电锅炉，气-热系统间的燃气锅炉以及电-气-热系统间的热电联产装置；且电负荷、气负荷、热负荷共同构成负荷模型，储电装置、储气装置、储热装置共同构成储能装置模型；S2、利用马尔科夫蒙特卡洛法模拟系统故障电-气-热多能源系统中的耦合环节和储能装置的停运模型采用传统电力系统可靠性评估中元件的马尔科夫两状态模型，假设其只有运行和停运两种状态，其运行持续时间及停运时间模型如下所示：式中：λk、μk分别表示第k类元件的故障率、修复率；uk表示0-1之间均匀分布的随机数；通过蒙特卡洛模拟，确定不同元件的运行持续时间以及停运时间，从而模拟系统的故障状态；S3、确定用户对用能故障的感知程度，公式如下：Tk,duration＝Tk,ed-Tk,stλφ,k,i＝Et,i,mean/ENiAφ,k,i＝λφ,k,i/λφ,mean,i式中，Tk,st为用能故障k的开始时刻，Tk,ed为用能故障k的结束时刻，Tk,duration为用能故障k的持续时间；Et,i,mean代表用能故障持续时间内用户i的平均用能功率：E表示不同的用能功率类型，E为P时表示用电功率，E为F时表示用气功率，E为Q时表示用热功率；λφ,k,i为用能故障k对用户i造成的影响程度，λφ,mean,i为一年内任意小时内发生用能故障后对用户i造成的影响程度的平均值；Et,i为用户一年中第t个小时内的负荷数据，ENi为用户i的额定功率；Aφ,k,i表示用户对用能故障的感知程度，φ表示不同类型的用能故障，i表示第i个用户，k表示第k次用能故障，φ为e时表示电，Ae,k,i表示用户i对停电故障k的感知程度；φ为g时表示天然气，Ag,k,i表示用户i对停气故障k的感知程度；φ为h时表示热，Ah,k,i表示用户i对停热故障k的感知程度；S4、确定用户用能满意度，其中，公式如下：λφ,t,i＝Eφ,t,i/ENiAφ,t,i＝λφ,t,i/λφ,mean,iWφ,t,i,loss,sense＝Eφ,t,i·1hWφ,k,i,loss,sense＝ENi·Tk,duration·Aφ,k,i式中，Eφ,t,i为用户i在一年中第t个小时内的用能负荷数据，t＝1,2,3…8760；λφ,t,i为用户i在一年中第t个小时内的用能负荷标幺值，t＝1,2,3…8760；Aφ,t,i表示如果用户i在第t个小时内遭遇持续1小时整的用能不足事故，该用户对本次用能不足事故的严重性感知程度；Wφ,t,i,loss,sense为用户i在第t个小时内因用能不足造成的缺能量指标；Wφ,k,i,loss,sense是每次用能故障时用户感知的缺能量，Nk表示用能故障的次数；ENi为用户i的额定功率；ΔECALEE,i为用户感知年累计缺能量期望，Sφ,t,i反映用户i在一年中第t个小时内的用能满意度；Sφ,year,i表示用户年度用能满意度；定义基于用户感知的用户对用能不足事故的敏感程度指标为：将Sφ,t,i、Sφ,year,i分别代入上式可得到Asensitive,φ,t,i、Asensitive,φ,year,i，用户i对用能不足事故的敏感程度的值越大，说明用户对于可靠性的要求越高，用户满意度越低；S5、对用户侧用能可靠性进行评估计算用户感知年用能不足频率λCAIESF,i，公式如下：式中，Nk为用户i一年内因系统元件故障所发生的总用能不足次数：具体的，Ne、Ng、Nh分别为总停电次数、总停气次数及总停热次数；传统可靠性评估中每发生一次供能故障，年供能不足频率将会增加1次。但用能故障对年用能不足频率的贡献与用户对本次故障的感知程度Aφ,k,i有关：如果Aφ,k,i小于1，说明用户对于本次用能故障的严重性感知程度较小，本次用能故障对用户的用能可靠性体验造成了较小的损害，对用户年用能不足频率(总用能不足次数)的贡献小于1次；反之若Aφ,k,i远大于1，则说明本次用能故障对用户的影响严重程度较大，对用户总用能不足次数的贡献大于1次。对于不可间断用热的Ⅱ类热用户，计算用户感知年累计用能不足时长UCAIESDI,i，计算公式如下：对于故障元件修复时间τ大于允许用热间断时间T的Ⅰ类热用户：传统可靠性评估中的年累计供能不足时长仅是一年内每次故障时间的简单求和，而本指标不仅考虑用户每次用能不足的持续时间，还考虑了用户对每次用能故障的严重性感知程度。在用户用能高峰发生用能故障时，用户对用能故障k的严重性感知程度Aφ,k,i权值较大，则用能不足持续时长Tk,duration在UCAIESDI,i中所占的比例较大；反之在用户用能低谷发生用能故障时，Aφ,k,i权值较小，Tk,duration在UCAIESDI,i中占比较小。在用户感知用能可靠性评估中，用能不足持续时间越长的故障不一定对年累计用能不足时长造成越大的影响，还需要考虑用户对该次故障的严重性感知程度。计算用户感知用能不足平均持续时间rCAIESADI,i，公式如下：rCAIESADI,i＝UCAIESDI,i/λCAIESF,i该指标反映在用户感知用能可靠性评估体系下，用户i每次用能不足的平均持续时长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向用户体验的电-气-热综合用能可靠性评估方法，其特征在于：所述评估方法包括如下步骤：/nS1、构建电-气-热多能源系统模型，其中，电-气-热多能源系统由电力系统、天然气系统、热力系统及耦合环节组成：电力系统包括风电、光伏可再生能源分布式发电装置、电负荷以及储电装置；天然气系统包括气源、气负荷以及储气装置；热力系统包括热源、热负荷以及储热装置；耦合环节包括电-气系统间的压缩机、电转气单元，电-热系统间的热泵、电锅炉，气-热系统间的燃气锅炉以及电-气-热系统间的热电联产装置；且电负荷、气负荷、热负荷共同构成负荷模型，储电装置、储气装置、储热装置共同构成储能装置模型；/nS2、利用马尔科夫蒙特卡洛法模拟系统故障/n电-气-热多能源系统中的耦合环节和储能装置的停运模型采用传统电力系统可靠性评估中元件的马尔科夫两状态模型，假设其只有运行和停运两种状态，其运行持续时间及停运时间模型如下所示：/n

【技术特征摘要】
1.面向用户体验的电-气-热综合用能可靠性评估方法，其特征在于：所述评估方法包括如下步骤：
S1、构建电-气-热多能源系统模型，其中，电-气-热多能源系统由电力系统、天然气系统、热力系统及耦合环节组成：电力系统包括风电、光伏可再生能源分布式发电装置、电负荷以及储电装置；天然气系统包括气源、气负荷以及储气装置；热力系统包括热源、热负荷以及储热装置；耦合环节包括电-气系统间的压缩机、电转气单元，电-热系统间的热泵、电锅炉，气-热系统间的燃气锅炉以及电-气-热系统间的热电联产装置；且电负荷、气负荷、热负荷共同构成负荷模型，储电装置、储气装置、储热装置共同构成储能装置模型；
S2、利用马尔科夫蒙特卡洛法模拟系统故障
电-气-热多能源系统中的耦合环节和储能装置的停运模型采用传统电力系统可靠性评估中元件的马尔科夫两状态模型，假设其只有运行和停运两种状态，其运行持续时间及停运时间模型如下所示：



式中：λk、μk分别表示第k类元件的故障率、修复率；uk表示0-1之间均匀分布的随机数；
通过蒙特卡洛模拟，确定不同元件的运行持续时间以及停运时间，从而模拟系统的故障状态；
S3、确定用户对用能故障的感知程度，公式如下：
Tk,duration＝Tk,ed-Tk,st



λφ,k,i＝Et,i,mean/ENi



Aφ,k,i＝λφ,k,i/λφ,mean,i
式中，Tk,st为用能故障k的开始时刻，Tk,ed为用能故障k的结束时刻，Tk,duration为用能故障k的持续时间；Et,i,mean代表用能故障持续时间内用户i的平均用能功率：E表示不同的用能功率类型，E为P时表示用电功率，E为F时表示用气功率，E为Q时表示用热功率；λφ,k,i为用能故障k对用户i造成的影响程度，λφ,mean,i为一年内任意小时内发生用能故障后对用户i造成的影响程度的平均值；Et,i为用户一年中第t个小时内的负荷数据，ENi为用户i的额定功率；Aφ,k,i表示用户对用能故障的感知程度，φ表示不同类型的用能故障，i表示第i个用户，k表示第k次用能故障，φ为e时表示电，Ae,k,i表示用户i对停电故障k的感知程度；φ为g时表示天然气，Ag,k,i表示用户i对停气故障k的感知程度；φ为h时表示热，Ah,k,i表示用户i对停热故障k的感知程度；
S4、确定用户用能满意度，其中，公式如下：
λφ,t,i＝Eφ,t,i/ENi
Aφ,t,i＝λφ,t,i/λφ,mean,i
Wφ,t,i,loss,sense＝Eφ,t,i·1h
Wφ,k,i,loss,sense＝ENi·Tk,duration·Aφ,k,i









式中，Eφ,t,i为用户i在一年中第t个小时内的用能负荷数据，t＝1,2,3…8760；λφ,t,i为用户i在一年中第t个小时内的用能负荷标幺值，t＝1,2,3…8760；Aφ,t,i表示如果用户i在第t个小时内遭遇持续1小时整的用能不足事故，该用户对本次用能不足事故的严重性感知程度；Wφ,t,i,loss,sense为用户i在第t个小时内因用能不足造成的缺能量指标；Wφ,k,i,loss,sense是每次用能故障时用户感知的缺能量，Nk表示用能故障的次数；ENi为用户i的额定功率；ΔECALEE,i为用户感知年累计缺能量期望，Sφ,t,i反映用户i在一年中第t个小时内的用能满意度；Sφ,year,i表示用户年度用能满意度；
定义基于用户感知的用户对用能不足事故的敏感程度指标为：



将Sφ,t,i、Sφ,year,i分别代入上式可得到Asensitive,φ,t,i、Asensitive,φ,year,i，用户i对用能不足事故的敏感程度的值越大，说明用户对于可靠性的要求越高，用户满意度越低；
S5、对用户侧用能可靠性进行评估
计算用户感知年用能不足频率λCAIESF,i，公式如下：



式中，Nk为用户i一年内因系统元件故障所发生的总用能不足次数：具体的，Ne、Ng、Nh分别为总停电次数、总停...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守相，孟子涵，蔡声霞，
申请(专利权)人：天津相和电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12