考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法及系统技术方案

本公开提供了一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法及系统，包括：采集楼宇室外温度以及室内温度；基于楼宇室外温度以及室内初始温度，确定空气源热泵负荷模型的可调节负荷容量；基于空气热源泵负荷模型的可调节负荷容量，以空气源热泵负荷模型运行费用最小为目标，确定空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数；根据空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数，获得空气热源泵负荷模型的控制参数，控制空气源热泵的运行状态。该方法及系统利用空气源热泵负荷蓄热/冷特性，根据峰谷电价和现货市场补贴政策实现对空气源热泵负荷的精准调控，使运行周期内负荷用电量最低，从而使得电费花费最低，降低供暖/冷成本。降低供暖/冷成本。降低供暖/冷成本。

【技术实现步骤摘要】
考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法及系统


[0001]本公开属于空气源热泵控制
，具体涉及一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]国家提出“碳达峰”、“碳中和”战略目标，构建以新能源为主体的新型电力系统。在此背景下，国内新能源迎来爆发式增长，新能源发电在电源结构中占比逐步提高。电力系统运行需要实时保持发电和负荷的平衡，新能源发电的不确定性强，传统电源跟踪负荷的电网功率平衡控制方式受到挑战，随着常规火电机组调峰资源的几近枯竭，电网一度被迫采取安排大容量火电机组频繁日内启停、时段性弃风弃光等措施缓解电网调峰压力。因此，亟待挖掘负荷调控能力，促进风电、光伏等可再生能源的消纳利用。
[0004]空气源热泵负荷具有环保、节能、安全、方便、运行成本低、应用范围广等优点，正成为一种具有广阔应用前景的供暖/冷方式。空气源热泵先把水制热成50℃/7℃左右的热/冷水，然后通过水泵经水管路输送到各个房间，与室内进行热交换，达到制热/冷目的。由于水和建筑物具有蓄热/冷能力，热惯性时间常数大，短时间内对空气源热泵负荷电功率进行调整，不会对楼宇热舒适性造成明显负面影响，充分利用建筑物及水循环系统蓄热/冷能力，根据峰谷电价和电力现货市场的负荷调控补贴政策优化热泵负荷出力曲线，将降低空气源热泵供热/冷负荷电费成本。
[0005]空气源热泵负荷优化运营需要综合考虑新能源发电不确定性和峰谷电价。现阶段，现货市场对空气源热泵负荷调用的原则是当风电、光伏大发时，防止弃风弃光，调用空气源热泵负荷多用电，对多用的电进行补贴(例如山东电网目前的补贴暂定0.4元/千瓦时)。新能源发电具有不确定性，因此，现货市场对空气源热泵的负荷调用也具有不确定性；也就是说，在现货市场对空气热源泵的负荷调用不确定性以新能源发电不确定性的前提下，如何根据峰谷电价和电力现货市场的负荷调控补贴政策，同时考虑新能源发电的不确定性，控制空气热源泵在保证正常使用的情况下，运行负荷最低。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本公开提出了一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法及系统，本公开利用空气源热泵负荷蓄热/冷特性，根据峰谷电价和现货市场补贴政策实现空气源热泵负荷优化调控，使运行周期内负荷用电量最低，从而使得电费花费最低，降低供暖/冷成本。
[0007]根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法，采用如下技术方案：
[0008]一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法，包括：
[0009]采集楼宇室外温度以及室内温度；
[0010]基于楼宇室外温度以及室内初始温度，确定空气源热泵负荷模型的可调节负荷容量；
[0011]基于空气热源泵负荷模型的可调节负荷容量，以空气源热泵负荷模型运行费用最小为目标，确定空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数；
[0012]根据空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数，获得空气热源泵负荷模型的控制参数，控制空气源热泵的运行状态。
[0013]进一步地，所述基于楼宇室外温度以及室内初始温度，确定空气源热泵负荷模型的可调节负荷容量，包括：
[0014]利用热空间模型描述室内平均温度变化；
[0015]基于室内平均温度变化数据，根据热力学第一定律，确定空气源热泵回水温度随时间的变化关系；
[0016]基于室内平均温度变化数据，根据热力学第一定律，确定空气源热泵出水温度随时间的变化关系；
[0017]利用空气源热泵回水温度随时间的变化关系和空气源热泵出水温度随时间的变化关系，确定空气源热泵的制热/冷量；
[0018]基于空气源热泵的制热/冷量，确定空气源热泵负荷模型的可调节负荷容量。
[0019]进一步地，所述基于空气热源泵负荷模型的可调节负荷容量，以空气源热泵负荷模型运行费用最小为目标，确定空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数，包括：
[0020]基于峰谷电机和电力辅助市场补贴，在空气源热泵负荷模型的可调节容量内，确定空气源热泵负荷模型参与辅助服务市场的运行费用；
[0021]以空气源热泵负荷模型参与辅助服务市场的运行费用最小为目标，确定空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数。
[0022]进一步地，所述基于峰谷电机和电力辅助市场补贴，在空气源热泵负荷模型的可调节容量内，确定空气源热泵负荷模型参与辅助服务市场的运行费用，包括：
[0023]假设M个时段[ΔT1,ΔT2,
…
,ΔT
M
]有新能源大发的可能性，发生的概率分布为[p1,p2,
…
,p
M
]，如果被调用电力辅助服务市场的补贴费用为[ρ1,ρ2,
…
,ρ
M
]，基于峰谷电价和电力辅助服务市场补贴空气源热泵负荷运行费用如下：
[0024](1)负荷聚合商拟让空气源热泵负荷1个时段参与辅助服务市场：
[0025]时段1：
[0026][0027]其中，F
1,1
表示1个时段，第1个时段负荷参与辅助服务市场的费用；表示该时段只考虑峰谷电价被调用的最小运行费用；表示该时段只考虑峰谷电价被不调用的最小运行费用；
[0028]假设第m个时段参与辅助服务市场：
[0029]时段m：
[0030][0031](2)负荷聚合商拟让空气源热泵负荷2个时段参与辅助服务市场：
[0032]时段1和时段2：
[0033][0034]其中，F
2,1
‑2表示2个时段，第1个和第2个时段负荷参与辅助服务市场的费用；表示该时段只考虑峰谷电价均被调用的最小运行费用；表示该时段只考虑峰谷电价均不被调用的最小运行费用；表示该时段只考虑峰谷电价一个被调用另一不被调用的最小运行费用；
[0035]假设第m个和第n个时段参与辅助服务市场：
[0036]时段m和时段n：
[0037][0038](3)负荷聚合商拟让空气源热泵负荷3,4,
…
,M个时段参与辅助服务市场，
[0039]基于峰谷电价和电力辅助服务市场补贴空气源热泵负荷模型参与辅助市场的运行的最小费用如下：
[0040]F＝min{F
P
‑
V
,F
1,1
,
…
F
1,M
,F
2,1
‑2,
…
,F
2,(M
‑
1)
‑
M
,
…
}
[0041]即在所有枚举费用中取最小值；
[0042]基于运行的最小费用，确定空气源热泵负荷模型的最小负荷容量，获得空气热源泵负荷模型的控制参数，控制空气源热泵的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法，其特征在于，包括：采集楼宇室外温度以及室内温度；基于楼宇室外温度以及室内初始温度，确定空气源热泵负荷模型的可调节负荷容量；基于空气热源泵负荷模型的可调节负荷容量，以空气源热泵负荷模型运行费用最小为目标，确定空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数；根据空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数，获得空气热源泵负荷模型的控制参数，控制空气源热泵的运行状态。2.如权利要求1所述的一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法，其特征在于，所述基于楼宇室外温度以及室内初始温度，确定空气源热泵负荷模型的可调节负荷容量，包括：利用热空间模型描述室内平均温度变化；基于室内平均温度变化数据，根据热力学第一定律，确定空气源热泵回水温度随时间的变化关系；基于室内平均温度变化数据，根据热力学第一定律，确定空气源热泵出水温度随时间的变化关系；利用空气源热泵回水温度随时间的变化关系和空气源热泵出水温度随时间的变化关系，确定空气源热泵的制热/冷量；基于空气源热泵的制热/冷量，确定空气源热泵负荷模型的可调节负荷容量。3.如权利要求1所述的一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法，其特征在于，所述基于空气热源泵负荷模型的可调节负荷容量，以空气源热泵负荷模型运行费用最小为目标，确定空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数，包括：基于峰谷电机和电力辅助市场补贴，在空气源热泵负荷模型的可调节容量内，确定空气源热泵负荷模型参与辅助服务市场的运行费用；以空气源热泵负荷模型参与辅助服务市场的运行费用最小为目标，确定空气源热泵负荷模型运行费用优化目标函数。4.如权利要求3所述的一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法，其特征在于，所述基于峰谷电机和电力辅助市场补贴，在空气源热泵负荷模型的可调节容量内，确定空气源热泵负荷模型参与辅助服务市场的运行费用，包括：假设M个时段[ΔT1,ΔT2,
…
,ΔT
M
]有新能源大发的可能性，发生的概率分布为[p1,p2,
…
,p
M
]，如果被调用电力辅助服务市场的补贴费用为[ρ1,ρ2,
…
,ρ
M
]，基于峰谷电价和电力辅助服务市场补贴空气源热泵负荷运行费用如下：(1)负荷聚合商拟让空气源热泵负荷1个时段参与辅助服务市场：时段1：其中，F
1,1
表示1个时段，第1个时段负荷参与辅助服务市场的费用；表示该时段只考虑峰谷电价被调用的最小运行费用；表示该时段只考虑峰谷电价被不调用的最小运行费用；假设第m个时段参与辅助服务市场：
时段m：(2)负荷聚合商拟让空气源热泵负荷2个时段参与辅助服务市场：时段1和时段2：其中，F
2,1
‑2表示2个时段，第1个和第2个时段负荷参与辅助服务市场的费用；表示该时段只考虑峰谷电价均被调用的最小运行费用；表示该时段只考虑峰谷电价均不被调用的最小运行费用；表示该时段只考虑峰谷电价一个被调用另一不被调用的最小运行费用；假设第m个和第n个时段参与辅助服务市场：时段m和时段n：5.如权利要求4所述的一种考虑新能源发电不确定性的空气源热泵控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘萌，李宽，李玉敦，高嵩，刘航航，李娜，李军，王昕，游大宁，杨冬，张国辉，李晨昊，程定一，张岩，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：