一种基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法，涉及电网供能的技术领域，具体包括如下步骤：构建冷热负荷虚拟储能模型，冷热负荷虚拟储能模型包括室内空气热平衡模型、围护结构热平衡模型、基于室内空气与围护结构热平衡的建筑虚拟储能模型；构建考虑用户柔性冷热需求的供电能力评估模型，并基于冷热负荷虚拟储能模型对配电网供电能力进行评估。通过本发明专利技术的方法可以在充分考虑冷热负荷舒适度以及建筑虚拟储能特性的影响的情况下，进行配电网供电能力评估，进一步挖掘网络的供电潜力。的供电潜力。的供电潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法


[0001]本专利技术涉及电网供电评估的
，尤其是涉及一种基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法。

技术介绍

[0002]受到用户柔性冷热需求与楼宇建筑热惯性的综合影响，一旦上级电网发生故障，用户对冷/热负荷的用电体验不会立刻消失，所以冷/热负荷相较于电负荷而言具有更大的弹性，可以看作一种灵活的虚拟储能资源。对于当前大城市而言，变电站土地资源紧张，线路廊道获取困难，合理利用该类资源可以进一步挖掘配电网供电潜力，提高资产利用率，减少设备投资。因此，研究基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法具有重大意义。
[0003]现有技术中，对配电网供电能力的评估分为两类，一类是计及N
‑
1安全准则的供电能力计算方法，该类方法重点关注持续时间很短的负荷尖峰时刻，忽略了在较长时间尺度上负荷的波动性，评估的供电能力结果过于保守。另一类是基于可靠性的供电能力评估方法，该方法反映了具有持续波动特征的负荷与恒定电网容量之间的平衡关系，但没有分析电热冷负荷在上级电网故障后对用户侧供电可靠性影响的差异性，忽略了冷/热负荷在一定用户舒适度内的虚拟储能特性。
[0004]综上所述，如何在充分考虑冷热负荷舒适度以及建筑虚拟储能特性的影响的情况下，进行配电网供电能力评估，进一步挖掘网络的供电潜力，还需要进一步的研究。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法，以在充分考虑冷热负荷舒适度以及建筑虚拟储能特性的影响的情况下，进行配电网供电能力评估，进一步挖掘网络的供电潜力。
[0006]本专利技术提供了一种基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法，具体包括如下步骤：
[0007]构建冷热负荷虚拟储能模型，所述冷热负荷虚拟储能模型包括室内空气热平衡模型、围护结构热平衡模型、基于室内空气与围护结构热平衡的建筑虚拟储能模型；
[0008]构建考虑用户柔性冷热需求的供电能力评估模型，并基于所述冷热负荷虚拟储能模型对配电网供电能力进行评估。
[0009]优选的，所述构建冷热负荷虚拟储能模型，所述冷热负荷虚拟储能模型包括室内空气热平衡模型、围护结构热平衡模型、基于室内空气与围护结构热平衡的建筑虚拟储能模型的步骤包括：
[0010]采用如下公式构建室内空气热平衡模型：
[0011]Q1(t)+Q2(t)+Q3(t)＝Q4(t)+Q5(t)；
[0012][0013]Q1(t)为t时刻围护结构内表面与空气对流换热；
[0014]Q2(t)为t时刻建筑门窗渗透耗热；
[0015]Q3(t)为t时刻单位时间内建筑空气显热量增值；
[0016]Q4(t)为t时刻制冷采暖设备与室内空气热交换功率；
[0017]Q5(t)为t时刻人体、炊具、照明等室内热源与室内空气热交换功率；
[0018]T
in
(t)为t时刻室内温度；
[0019]T
out
(t)为t时刻室外温度；
[0020]T1(t)为t时刻围护结构的内表面温度；
[0021]h为围护结构的对流换热系数；
[0022]f为围护结构的内表面积；
[0023]Q
d
(t)为t时刻外门开启耗热；
[0024]Q
w
(t)为t时刻外窗开启耗热；
[0025]β为室外风侵入附加率；
[0026]K
c
为外门传热系数；
[0027]f
c
为外门面积；
[0028]c
w
为室外空气比热；
[0029]ρ
w
为室外空气密度；
[0030]V
o
为建筑内空气体积；
[0031]n(t)为t时段换气次数；
[0032]c
o
为室内空气比热；
[0033]ρ
o
为室内空气密度；
[0034]Q
k
(t)为t时刻制冷设备与室内空气热交换功率；
[0035]采用如下公式构建围护结构热平衡模型：
[0036][0037]T1(t)为t时刻围护结构内表面的温度；
[0038]s为墙体的面积；
[0039]c为墙体的热容；
[0040]ρ为墙体的密度；
[0041]Δx为墙体的厚度；
[0042]λ为墙体的导热系数；
[0043]q
co
为t时刻围护结构内表面与空气的对流换热量；
[0044]q
so
为t时刻内表面接受透过外窗的太阳辐射热；
[0045]采用如下公式构建基于室内空气与围护结构热平衡的建筑虚拟储能模型：
[0046][0047]Q
dyn
(t)—制冷或采暖设备t时刻的输出功率。
[0048]优选的，所述构建考虑用户柔性冷热需求的供电能力评估模型，并基于所述冷热负荷虚拟储能模型对配电网供电能力进行评估的步骤包括：
[0049]构建冷热负荷虚拟储能模型的目标函数并确立约束条件，并求解在约束条件下的目标函数的最优解。
[0050]优选的，所述构建冷热负荷虚拟储能模型的目标函数并确立约束条件，并求解在约束条件下的目标函数的最优解的步骤包括：
[0051]所述冷热负荷虚拟储能模型的目标函数：
[0052][0053]P
net
为待评估配电网的供电能力；
[0054]m
p
为配变p的额定容量；
[0055]A
E,p
和A
T,p
为配变所供电负荷与冷热负荷的负载率；
[0056]N为配电网内配变总数；
[0057]所述冷热负荷虚拟储能模型的目标函数的约束条件为：
[0058]设备负载率约束：
[0059]0≤A
E,p
+A
T,p
≤1；
[0060]用户舒适度约束：
[0061]‑
0.5≤Γ
PMV
(t)≤0.5；
[0062]求解在满足目标函数下的配电网平均供电可用度；
[0063][0064][0065][0066]ASAI配电网平均供电可用度；
[0067]SAIDI
E
电负荷在故障后的停电时间；
[0068]SAIDI
T
冷热负荷在故障后的停电时间；
[0069]t
kj
为第k次故障时第j个用户停电时间；
[0070]α
kj
为第k次故障时第j个用户电负荷占负荷总量的百分比；
[0071]βkj为第k次故障时第j个用户冷热负荷占负荷总量的百分比；
[0072]tsta,kj为第k次故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性冷热需求的配电网供电能力评估方法，其特征在于，具体包括如下步骤：构建冷热负荷虚拟储能模型，所述冷热负荷虚拟储能模型包括室内空气热平衡模型、围护结构热平衡模型、基于室内空气与围护结构热平衡的建筑虚拟储能模型；构建考虑用户柔性冷热需求的供电能力评估模型，并基于所述冷热负荷虚拟储能模型对配电网供电能力进行评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建冷热负荷虚拟储能模型，所述冷热负荷虚拟储能模型包括室内空气热平衡模型、围护结构热平衡模型、基于室内空气与围护结构热平衡的建筑虚拟储能模型的步骤包括：采用如下公式构建室内空气热平衡模型：Q1(t)+Q2(t)+Q3(t)＝Q4(t)+Q5(t)；Q1(t)为t时刻围护结构内表面与空气对流换热；Q2(t)为t时刻建筑门窗渗透耗热；Q3(t)为t时刻单位时间内建筑空气显热量增值；Q4(t)为t时刻制冷采暖设备与室内空气热交换功率；Q5(t)为t时刻人体、炊具、照明等室内热源与室内空气热交换功率；T
in
(t)为t时刻室内温度；T
out
(t)为t时刻室外温度；T1(t)为t时刻围护结构的内表面温度；h为围护结构的对流换热系数；f为围护结构的内表面积；Q
d
(t)为t时刻外门开启耗热；Q
w
(t)为t时刻外窗开启耗热；β为室外风侵入附加率；K
c
为外门传热系数；f
c
为外门面积；c
w
为室外空气比热；ρ
w
为室外空气密度；V
o
为建筑内空气体积；n(t)为t时段换气次数；c
o
为室内空气比热；
ρ
o
为室内空气密度；Q
k
(t)为t时刻制冷设备与室内空气热交换功率；采用如下公式构建围护结构热平衡模型：T1(t)为t时刻围护结构内表面的温度；s为墙体的面积；c为墙体的热容；ρ为墙体的密度；Δx为墙体的厚度；λ为墙体的导热系数；q
co
为t时刻围护结构内表面与空气的对流换热量；q
so
为t时刻内表面接受透过外窗的太阳辐射热；采用如下公式构建基于室内空气与围护结构热平衡的建筑虚拟储能模型：Q
dyn
(t)—制冷或采暖设备t时刻的输出功率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建考虑用户柔性冷热需求的供电能力评估模型，并基于所述冷热负荷虚拟储能模型对配电网供电能力进行评估的步骤包括：构建考虑冷热负荷虚拟储能供电能力模型的目标函数并确立约束条件，并求解在约束条件下的目标函数的最优解。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述构建冷热负荷虚拟储能模型的目标函数并确立约束条件，并求解在约束条件下的目标函数的最优解的步骤包括：所述冷热负荷虚拟储能模型的目标函数：P
net
为待评估配电网的供电能力；m
p
为配变p...

【专利技术属性】
技术研发人员：张章，迟福建，徐晶，张梁，刘晋辰，李桂鑫，夏冬，孙阔，祁彦鹏，李广敏，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：