基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法技术

基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法，方法包括：获取供暖面积热指标计算方法参数、电热耦合关系参数、配电网基础负荷参数、分时电价参数、电采暖及蓄热装置相关参数；根据供暖面积热指标计算方法参数、电热耦合关系参数、配电网基础负荷参数、分时电价参数、电采暖及蓄热装置相关参数，以及配电网负荷平衡度指标、惩罚因子，获取蓄热式电采暖设备的最优运行方式。本发明专利技术实施例能在满足用户的取暖需求前提下，在分时电价的引导下，蓄热式电采暖设备在夜间低谷电价时段运行，提升了用户的经济性，同时在配电网负荷平衡度指标的作用下，降低配电网的负荷波动，提高配电网运行的安全性。高配电网运行的安全性。高配电网运行的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法


[0001]本专利技术涉及电热协调
，具体涉及一种基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法。

技术介绍

[0002]电采暖作为一种无污染、运行灵活可控、建设方便的取暖方式，是我国北方地区新增和改造清洁供暖的首选。相比其他常规用电设备，电采暖设备用电功率大，在接入配电网时容易与其他常规用电负荷产生叠加效应，造成用电同时率在短时间内陡然升高，对配电网的承载力要求大大提高。而在老旧地区特别是农村电网基础设施薄弱，配电网需要进行扩容改造，高昂的投资成本和建设难度等问题将严重影响“煤改电”工程的顺利推进。并且电采暖属于典型的季节性负荷，在供暖季期间负荷很大，非供暖季电采暖负荷几乎没有，因此，电采暖负荷大规模接入后，会造成供暖季线路负荷重载，非供暖季线路负荷轻载的现象，严重影响电网的运行效率，降低配电网的资产利用率。
[0003]电采暖可通过配置蓄热装置来实现对配电网整体用电负荷的“削峰填谷”，在用电负荷低谷时段接入配电网蓄热，在用电高峰时段利用蓄热装置的储热量放热来满足用户取暖需求。然而在分时电价的引导下，受到经济因素的影响，蓄热式电采暖很可能在晚间谷时电价时段集中接入配电网运行，带来新的用电高峰。随着蓄热式电采暖系统的大规模应用，其自身运行特性对电网的影响和压力已经不容忽视。若无法化解蓄热式电采暖对电网的影响，其发展将严重影响电力系统安全稳定性。
[0004]综上所述，现有的策略方法没有充分挖掘蓄热式电采暖的调控潜能，因此，在以上的研究基础上，提出一种基于配电网负荷平衡度指标引导蓄热式电采暖有序运行的控制方法，充分利用蓄热式电采暖负荷柔性可调的特性将其纳入到电网安全稳定的调度运行中。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法，用于解决蓄热式电采暖大规模接入配电网引起的负荷不均衡问题，以及提升了用户的取暖经济性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法，方法包括:
[0008]步骤一、获取供暖面积热指标计算方法参数、电热耦合关系参数、配电网基础负荷参数、分时电价参数、电采暖及蓄热装置参数；
[0009]步骤二、定义配电网负荷平衡度指标、惩罚因子；
[0010]步骤三、根据步骤一中的供暖面积热指标计算方法参数、电热耦合关系参数、配电网基础负荷参数、分时电价参数、电采暖及蓄热装置参数，以及步骤二中配电网负荷平衡度指标、惩罚因子，建立规划模型，通过cplex优化工具方法，获取蓄热式电采暖设备的最优运行方式。
[0011]上述的步骤一中的参数包括：
[0012]供暖面积热指标计算方法参数：日前预测室外温度、室内设定供暖温度、所参考的设计热指标规范中的室外温度、建筑实际供暖面积；
[0013]电热耦合关系参数：室内设定供暖温度、日前预测室外温度、建筑热传导系数、计算得到的建筑供暖热负荷、建筑供暖面积、空气比热容、空气密度、建筑体积；配电网基础负荷参数：包括配电网系统各时刻的除蓄热式电采暖热负荷外的电负荷预测结果；
[0014]分时电价参数：配电网所在地区实施的峰谷平分时电价或峰谷分时电价；
[0015]电采暖及蓄热装置参数：电转热功率系数、电采暖运行功率上限、蓄热装置蓄热容量上限、蓄热装置蓄热与放热上限。
[0016]上述步骤一的具体步骤包括：
[0017]1)获取日前预测室外温度T
out,t
、室内设定供暖温度T
in,t
、所参考的设计热指标规范中的室外温度
[0018]2)依据采集数据计算供暖相对热负荷比：
[0019][0020]式中，K为相对热负荷比；T
in,t
为室内设定供暖温度,单位℃；T
out,t
为日前预测室外温度,单位℃；为所参考的设计热指标规范中的室外温度,单位℃；
[0021]3)根据得到的相对热负荷比，对日前预测室外温度下的供暖热指标进行修正，实际供暖面积热指标如下式表示：
[0022][0023]式中，为实际供暖面积热指标，单位W/m2；q
t
为参考规范中的供暖面积热指标，单位W/m2；K为相对热负荷比；
[0024]4)通过实际供暖面积热指标，以及建筑实际供暖面积S，由下式可计算得到建筑的供暖热负荷：
[0025][0026]式中，Q
load,t
为建筑供暖热负荷，单位W；为实际供暖面积热指标，单位W/m2；S为建筑实际供暖面积，单位m2。
[0027]而且，上述步骤一的热负荷需求与电采暖用电负荷功率的电热耦合数学关系模型为：
[0028]从简化的角度出发，可以将室内温度的时变关系与电采暖功率联系起来，得到一阶热力学等效热参数模型，可以用下式表示：
[0029][0030]式中，为室内温度变化率；K为建筑热传导系数；S为建筑供暖面积，单位m2；c
air
为空气比热容，单位J/(kg
·
℃)；ρ
air
为空气密度，单位kg/m3；V为建筑体积，单位m3；Q
load,t
为建筑供暖热负荷，单位W；T
in,t
为室内设定供暖温度，单位℃；T
out,t
为日前预测室外
[0048]式中，C1表示蓄热式电采暖设备的运行费用；C2表示蓄热式电采暖接入配电网运行引起配电网负荷不平衡的惩罚费用；
[0049]蓄热式电采暖设备的运行费用可表示为：
[0050][0051]式中，c
TOU,t
为电网分时电价，单位元/(kW
·
h)；P
th,t
为电采暖运行功率，单位kW；T为一个调度日内的时间间隔，以小时为间隔，单位h。
[0052]蓄热式电采暖接入配电网运行引起配电网负荷不平衡的惩罚费用表示为：
[0053][0054]式中，c
f
为配电网负荷度平衡的惩罚费用系数；P
IN
为配电网负荷平衡指标，单位kW。
[0055]上述的步骤三第2)步的约束条件包括：
[0056]电热转换约束条件、热负荷平衡约束条件、蓄热量平衡约束条件、电采暖运行功率约束条件、蓄热装置蓄热功率约束条件、蓄热装置放热功率约束条件、蓄热装置容量约束条件、周期蓄热量约束条件。
[0057]上述的规划模型变量参数包括：
[0058]决策变量和目标变量，其中，决策变量包括逐时室外温度、热指标计算值、建筑面积、逐时热负荷需求、分时电价中的任一或任多者组合；
[0059]目标变量包括蓄热式电采暖运行费用、配电网负荷平衡度指标产生的费用、蓄热装置的逐时蓄、放热量、电锅炉逐时运行功率中的任一或任多者组合。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法，其特征在于，方法包括:步骤一、获取供暖面积热指标计算方法参数、电热耦合关系参数、配电网基础负荷参数、分时电价参数、电采暖及蓄热装置参数；步骤二、定义配电网负荷平衡度指标、惩罚因子；步骤三、根据步骤一中的供暖面积热指标计算方法参数、电热耦合关系参数、配电网基础负荷参数、分时电价参数、电采暖及蓄热装置参数，以及步骤二中配电网负荷平衡度指标、惩罚因子，建立规划模型，通过cplex优化工具方法，获取蓄热式电采暖设备的最优运行方式。2.根据权利要求1所述的基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法，其特征在于，所述的步骤一中的参数包括：供暖面积热指标计算方法参数：日前预测室外温度、室内设定供暖温度、所参考的设计热指标规范中的室外温度、建筑实际供暖面积；电热耦合关系参数：室内设定供暖温度、日前预测室外温度、建筑热传导系数、计算得到的建筑供暖热负荷、建筑供暖面积、空气比热容、空气密度、建筑体积；配电网基础负荷参数：包括配电网系统各时刻的除蓄热式电采暖热负荷外的电负荷预测结果；分时电价参数：配电网所在地区实施的峰谷平分时电价或峰谷分时电价；电采暖及蓄热装置参数：电转热功率系数、电采暖运行功率上限、蓄热装置蓄热容量上限、蓄热装置蓄热与放热上限。3.根据权利要求2所述的基于配电网负荷平衡度指标的蓄热式电采暖有序运行方法，其特征在于，所述的步骤二中配电网负荷平衡度指标计算方法为：将配电网的日负荷曲线求平均值，每一时刻配电网负荷值与此平均值的差值的绝对值，将配电网负荷区分为两类，分别为电采暖热负荷与除电采暖负荷之外的配电网基础用电负荷，根据步骤一中获取的配电网基础负荷，配电网负荷P
er,t
可表示为：P
er,t
＝P
gr,t
+P
th,t
式中，P
gr,t
为配电网基础负荷用电功率，单位kW；P
th,t
为电采暖热负荷运行功率，单位kW；则配电网负荷平衡度指标可用下式表示：P
IN
＝|P
er,t
‑
P
av
|式中，P
IN
为配电网负荷平衡度指标，单位kW；P
er,t
为每一时刻配电网负荷值，单位kW；P

【专利技术属性】
技术研发人员：周云海，李伟，郭胜凯，贾倩，辛月杰，张韬，宋德璟，陈奥洁，石亮波，张智颖，崔黎丽，石基辰，燕良坤，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：