一种居住建筑多能互补的需求响应控制方法技术

本发明专利技术涉及一种居住建筑多能互补的需求响应控制方法，根据居住建筑不同类型的控制目标例如最大经济性、峰值最大削减等，选取对应的权重和参考负荷，最后通过对统一的目标函数的优化来实现需求响应的控制。与传统的需求响应控制策略方法相比，本发明专利技术采用了一个统一的优化目标函数，可提升需求响应控制方法的通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种居住建筑多能互补的需求响应控制方法
本专利技术涉及需求响应
，尤其是涉及一种居住建筑多能互补的需求响应控制方法。
技术介绍
近年来，随着国内工业化和城市化建设的不断推进，电网供给侧和需求侧的不平衡问题越来越严重。据统计，我国2018年发电装机已达19亿kW，位居世界第一，但2017年全国发电设备平均利用小时数只有3670小时，这意味着全年有超过一半的电厂没有得到充分的利用。此外，可再生能源的广泛应用进一步加剧了供给侧和需求侧的不平衡问题。需求响应(DemandResponse，DR)通过削减或转移用户侧的高峰负荷缓解了用电高峰时段电力供需不平衡的问题。对于供应侧而言，需求响应可以减缓新增调峰设备，进一步提高了既有设备的利用小时数，减少运行维护成本；同时使得原本用于新建电厂、电网的土地资源得以保留。对于需求侧的用户而言，一般可以通过参与需求响应获得对应补贴或奖励。以前的需求响应控制策略，对于不同的需求响应目标，例如最大负荷削减或者最低成本，需要采用不同的目标函数，不利于需求响应的推广和实施。因此有必要开发一套通用的居住建筑需求响应控制策略，针对不同的需求响应目标，采用同一个优化目标函数进行优化控制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术存在的不足，提出一种适用于居住建筑的需求响应控制方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：一种居住建筑多能互补的需求响应控制方法，可满足最大经济效益(按照分时电价计费)，峰值时刻最大削减量(按照峰值时刻最大削减量补贴)，全天最平稳削减，或者全天削减量最大(即最大节能量控制)。若其一天中的实际净用电负荷为X＝(x1，x2，…，xn)，那么其一天全时段优优化的目标函数为：其中，xi为一天中的实际净用电负荷X＝(x1，x2，…，xn)中时刻i对应的值；yi为参照用电负荷Y＝(y1，y2，…，yn)中时刻i对应的值；dist(xi-yi)表示xi与yi之间的距离函数；wi为时刻i对应的权重。具体地，可通过以下方法确定目标函数中各项的值并进行求解：步骤1：将实际净用电负荷X根据用途和使用性质分为基础负荷Xba，天气敏感型负荷Xwe，可转移型负荷Xsh以及可转换型负荷Xch共四类负荷，并通过每类负荷的计算公式确定值和约束条件：X＝Xba+Xwe+Xsh+Xch步骤2：根据根据不同的需求响应控制目的，选取对应的一天参照用电负荷Y＝(y1，y2，…，yn)；步骤3：根据根据不同的需求响应控制目的，选取对应的距离函数dist(xi-yi)和权重wi；步骤4：通过已有的遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等群优化算法等搜索得到，寻优得到的设备相关的参数(启停状态、温度设置等)即为控制信号输出。所述步骤1中的基础负荷Xba＝(xba，1，xba，2，...，xba，n)为维持居住建筑使用所必须的用电负荷，在时间维度上不具有弹性，例如房间LED照明，台式机插座用电等，根据用户日常使用习惯可得到一天中的值。所述步骤1中的天气敏感型负荷Xwe＝(xwe，1，xwe，2，...，xwe，n)主要为居住建筑采暖或制冷用电负荷，此项受室外天气、室内设定温度的影响。Xwe＝f1(Tdry，Tdew，/，P，Tset，Shvac)其中，f1为Xwe的负荷预测模型，Tdry＝(tdry，1，tdry，2，…，tdry，n)为全天室外干球温度；Tdew＝(tdew，1，tdew，2，…，tdew，n)为全天室外湿球温度；J＝(j1，j2，…，jn)为全天室外太阳直射辐射；P＝(p1，p2，…，pn)为全天室外大气压力；Tset＝(tset，1，tset，2，…，tset，n)为全天房间温度设定值；Sset＝(sset，1，sset，2，…，sset，n)为全天空调系统开启状态。所述负荷预测模型f1，可通过物理建模的方法如EnergyPlus、TRNSYS、Modelica等对居住建筑等空调系统进行建模计算，或者通过数据驱动模型例如人工神经网络(ANN)、支持向量机(SVM)、极限学习机(XGBoost)等根据历史数据进行预测计算。所述全天室外干球温度Tdry、全天室外湿球温度Tdew、全天室外太阳直射辐射J和全天室外大气压力P为通过物理模型计算或数据驱动模型预测空调系统负荷所须的气象参数调节，可通过当地气象站的天气预报数据来获得。所述全天房间温度设定值Tset应当满足以下四个约束条件：tset，min≤tset，i≤tset，max其中，第一个约束条件表示室内温度设定值应当在最小设定值和最大设定值当区间内，由于需要实施需求响应，此设定范围可略大于ASHRAE提供的人体舒适温度区间。第二个约束条件表示室内温度设定值应为温度最小步长tstep的整数倍，此项的设置应与空调系统的控制精度相匹配。第三和第四个约束条件表示Tset＝(tset，1，tset，2，…，tset，n)中任意连续α个室内温度设置中，只允许至多1次的温度设定点调整，此项的设置是为了防止设定温度过于频繁地调整。所述全天空调系统开启状态Sset应当满足以下两个约束条件：shvac，i∈{0，1}其中，第一个约束条件表示空调系统的开启状态可为关闭(0)或者(1)关闭。第二个约束条件表示Shvac＝(shvac，1，shvac，2，…，shvac，n)中任意连续β个空调系统的开启状态中，只允许至多1次的空调系统的开启状态调整，此项的设置是为了防止空调系统过于频繁的启停。所述步骤1中的可转移型负荷Xsh＝(xsh，1，xsh，2，...，xsh，n)为居住建筑日常使用过程中具有时间维度上弹性的用电负荷，例如烘干机、洗碗机等。Xsh可看作多个家电可转移型负荷的叠加：Xsh＝Xsh1+Xsh2+…Xsh1＝(xsh1，1，xsh1，2，...，xsh1，n)Xsh2＝(xsh2，1，xsh2，2，...，xsh2，n)……xsh，1＝xsh1，1+xsh2，1+...xsh，2＝xsh1，2+xsh2，2+………以其中一个家电Xsh1为例，其工作时等功率为psh1，开始工作时间为tstart，一天所需工作时长为tspan小时，最晚工作时间为tddl，那么Xsh1＝(xsh1，1，xsh1，2，...，xsh1，n)可通过以下公式计算得到：需要满足的约束条件如下：tstart+tspan≤tddl所述步骤1中的可转换型负荷Xch＝(xch，1，xch，2，...，xch，n)为居住建筑中兼具充放电功能的设备，例如电动汽车、蓄电池等。Xch可看作多个家电可转移型负荷的叠加：Xch＝Xch1+Xch2+…Xch1＝(xch1，1，xch1，2，...，xch1，n)Xch2＝(xch2，1，xch2，2，...，xch2，n)<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种居住建筑多能互补的需求响应控制方法，其特征在于，可满足最大经济效益(按照分时电价计费)，峰值时刻最大削减量(按照峰值时刻最大削减量补贴)，全天最平稳削减，或者全天削减量最大；其一天中的实际净用电负荷为X＝(x

【技术特征摘要】
1.一种居住建筑多能互补的需求响应控制方法，其特征在于，可满足最大经济效益(按照分时电价计费)，峰值时刻最大削减量(按照峰值时刻最大削减量补贴)，全天最平稳削减，或者全天削减量最大；其一天中的实际净用电负荷为X＝(x1，x2，…，xn)，其一天全时段优化的目标函数为：



其中，xi为一天中的实际净用电负荷X＝(x1，x2，…，xn)中时刻i对应的值；yi为参照用电负荷Y＝(y1，y2，…，yn)中时刻i对应的值；dist(xi-yi)表示xi与yi之间的距离函数；wi为时刻i对应的权重。


2.如权利要求1所述的居住建筑多能互补的需求响应控制方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许鹏，陈喆，陈永保，陈志森，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31