一种基于用户用能行为的多源-荷互补集成规划方法技术

本发明专利技术属于多源荷系统容量优化规划技术领域，尤其涉及一种基于用户用能行为的多源

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法


[0001]本专利技术属于多源荷系统(Multi
‑
source load system，MSLS)容量优化规划
，尤其涉及一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法。考虑综合需求响应(Integrated demand response，IDR)潜力，应用于多能源耦合与电/热负荷耦合内的可再生电源、多能源转化元件、电储能(Electrical energy storage，EES)及热储热(Thermal energy storage，TES)等联合规划。

技术介绍

[0002]为有效应对全球变暖和温室效应带来的环境问题，中国正在努力推动清洁能源革命，加快能源转型步伐，增强各类能源间耦合，促进供给侧多能源互补需求侧能源梯级利用。
[0003]电
‑
气
‑
热耦合可以实现多能源在集成能源系统中的梯级利用，MSLS是在信息技术、不确定性的可再生能源发电技术、能源转换技术、储能技术和智能电网技术的支撑条件下，各国正在发展的一种能源利用方式，可以实现多源荷系统能源利用优势互补，满足高比例可再生能源规模化发展。通过MSLS可以实现不同能源间的相互耦合与优势互补，提升能源效率的同时减少碳排放。
[0004]为了解决MSLS供需侧不平衡的问题，一些研究在规划层面引入需求响应(Demand response，DR)引导用户调整自身用电方式，通过DR可以降低系统负荷峰谷差、延缓电网建设投资与运行成本，然而传统的DR只对电价信息进行了分析，而忽略了热能能源价格的波动，而且缺少在规划场景中对电、热等能源价格波动的分析。不能充分利用需求侧资源的交互能力，限制了电力系统中多元能源用户用能的需求。
[0005]随着以传统的集中消费的化石能源向以高比例清洁能源消费的社会变革的发展，IDR通过将电力、热能、天然气等多种形式的能源整合在一起，可以推动MSLS网络中供需双方进行互动，灵活地切换能耗来源同时在保证用户满足舒适度的条件下积极参与IDR，推动消费者向产消者转换。在分析MSLS优化规划问题中电、热等能源的动态定价涉及到产
‑
消双方的经济成本与环境效益问题，为了更好的分析主体间的互动关系，通过考虑IDR的思路建立MSLS优化规划方法，得到更加合理的规划方案。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中MSLS容量优化规划技术存在的不足之处，本专利技术提供了一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法。其目的是为了提供一种考虑IDR的多源荷互补集成优化规划方法，以实现科学合理，适用性强，效果佳，能够提高规划效率与经济性的专利技术目的。
[0007]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0008]一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1.搭建多源荷系统的方法框架；
[0010]步骤2.依据搭建的多源荷系统方法框架，建立考虑用户实际用能需求的多源荷互补集成规划模型。
[0011]更进一步的，步骤1所述搭建多源荷系统的方法框架，包括：
[0012]步骤1.1分析多源荷系统用户用能行为的负荷类型；
[0013]步骤1.2搭建多源荷系统可调节负荷模型。
[0014]更进一步的，步骤2所述依据搭建的多源荷系统方法框架，建立考虑用户实际用能需求的多源荷互补集成规划模型，包括：
[0015]步骤2.1规划层参与人；
[0016]步骤2.2规划层用户用能负荷类型及其模型；
[0017]步骤2.3规划层计及综合需求响应模型；
[0018]步骤2.4规划层年总规划成本函数。
[0019]更进一步的，所述规划层参与人，包括规划投资主体、规划运行主体、规划环境主体。
[0020]更进一步的，所述步骤2.2规划层用户用能负荷类型及其模型，包括：
[0021](a)可削减负荷模型；
[0022]可削减负荷指负荷供应商通过与用户签订相关协议，在某时段t内可以削减对供电可靠性要求不高的负荷，根据负荷实际运行情况对用户发出削减负荷的指令：
[0023][0024]式中：分别表示负荷在t时间段内的削减量与负荷所允许的最大削减量；n
cut
、分别表示调度周期内削减负荷次数和最大削减负荷次数；表示单次负荷削减的持续时间；分别表示单次负荷削减持续时间的上下限；
[0025](b)可转移负荷；
[0026]可转移负荷指负荷用能总量不变，用能功率可在一定范围内调节且不考虑连续性和时序性的约束，用能时间具有灵活性；采用分时电价的激励措施，通过实施负荷峰值时高价、负荷低谷期时低价，实现负荷的转移；
[0027][0028]式中：分别表示用户负荷增量和削减量；为负荷转移量；为
在可转移时间t内所消耗的总电量；Δt为单位调度时间；β
t
表示的用电效率系数，其随负荷用电功率的变化而变化；为可转移负荷的上下限；
[0029](c)可调节热负荷；
[0030]由于热负荷具有热惯性，热负荷根据建筑物内外温度的变化情况进行调节，白天有辐照的情况下，降低供暖输出，并在夜间进行提升，提升用户满意度，可调节热负荷模型为：
[0031][0032]式中：为建筑物内热量的变化量；为t时刻室内输入热功率值；ρ、C
air
、V、q
v
分别为建筑物热阻、空气比热容、建筑物内空气体积和单位体积供暖指标；分别为t时间段内室内温度和室外温度；分别为t
‑
1时间段内室内温度和室外温度；f(
·
)为随变化的函数；Δt为单位调度时间；ΔT
max
为原始室内温度、室内温度的变化量和室内温度的最大变化量；τ表示建筑物空间阻力系数。
[0033]更进一步的，步骤2.3所述规划层计及综合需求响应模型，包括：
[0034](a)价格型综合需求响应模型；
[0035][0036]式中：L
t
、P
r,t
分别为价格型综合需求响应的负荷需求、电价；为需求响应负荷变动率；e
st
为电能价格弹性系数，s＝t时，e
tt
为自弹性系数，一般为负数；s≠t时，e
st
为交叉弹性系数，一般为正数；Q
e
为电锅炉消耗L
t
电功率输出的热功率值；η为电锅炉的电热转换效率；
[0037](b)激励型综合需求响应模型；
[0038]电、热负荷侧当用户耗能量过高时，通过激励补偿政策，对参与需求响应的用户给予经济补贴，鼓励用户在负荷高峰时自主的降低用能需求；
[0039][0040]式中：C
IBIDR
为参与激励型综合需求响应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1.搭建多源荷系统的方法框架；步骤2.依据搭建的多源荷系统方法框架，建立考虑用户实际用能需求的多源荷互补集成规划模型。2.根据权利要求1所述的一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法，其特征是：步骤1所述搭建多源荷系统的方法框架，包括：步骤1.1分析多源荷系统用户用能行为的负荷类型；步骤1.2搭建多源荷系统可调节负荷模型。3.根据权利要求1所述的一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法，其特征是：步骤2所述依据搭建的多源荷系统方法框架，建立考虑用户实际用能需求的多源荷互补集成规划模型，包括：步骤2.1规划层参与人；步骤2.2规划层用户用能负荷类型及其模型；步骤2.3规划层计及综合需求响应模型；步骤2.4规划层年总规划成本函数。4.根据权利要求1所述的一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法，其特征是：所述规划层参与人，包括规划投资主体、规划运行主体、规划环境主体。5.根据权利要求3所述的一种基于用户用能行为的多源
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荷互补集成规划方法，其特征是：所述步骤2.2规划层用户用能负荷类型及其模型，包括：(a)可削减负荷模型；可削减负荷指负荷供应商通过与用户签订相关协议，在某时段t内可以削减对供电可靠性要求不高的负荷，根据负荷实际运行情况对用户发出削减负荷的指令：式中：分别表示负荷在t时间段内的削减量与负荷所允许的最大削减量；n
cut
、分别表示调度周期内削减负荷次数和最大削减负荷次数；表示单次负荷削减的持续时间；分别表示单次负荷削减持续时间的上下限；(b)可转移负荷；可转移负荷指负荷用能总量不变，用能功率可在一定范围内调节且不考虑连续性和时序性的约束，用能时间具有灵活性；采用分时电价的激励措施，通过实施负荷峰值时高价、负荷低谷期时低价，实现负荷的转移；
式中：分别表示用户负荷增量和削减量；为负荷转移量；为在可转移时间t内所消耗的总电量；Δt为单位调度时间；β表示的用电效率系数，其随负荷用电功率的变化而变化；ΔP
tmax
、ΔP
tmin
为可转移负荷的上下限；(c)可调节热负荷；由于热负荷具有热惯性，热负荷根据建筑物内外温度的变化情况进行调节，白天有辐照的情况下，降低供暖输出，并在夜间进行提升，提升用户满意度，可调节热负荷模型为：式中：为建筑物内热量的变化量；为t时刻室内输入热功率值；ρ、C
air
、V、q
v
分别为建筑物热阻、空气比热容、建筑物内空气体积和单位体积供暖指标；分别为t时间段内室内温度和室外温度；分别为t
‑
1时间段内室内温度和室外温度；f(
·
)为随变化的函数；Δt为单位调度时间；ΔT
max
为原始室内温度、室内温度的变化量和室内温度的最大变化量；τ表示建筑物空间阻力系数。6.根据权利要求3所述的一种基于用户用能行为的多源
‑
荷互补集成规划方法，其特征是：步骤2.3所述规划层计及综合需求响应模型，包括：(a)价格型综合需求响应模型；
式中：L
t
、P
r,t
分别为价格型综合需求响应的负荷需求、电价；为需求响应负荷变动率；e
st
为电能价格弹性系数，s＝t时，e
tt
为自弹性系数，一般为负数；s≠t时，e
st
为交叉弹性系数，一般为正数；Q
e
为电锅炉消耗L
t
电功率输出的热功率值；η为电锅炉的电热转换效率；(b)激励型综合需求响应模型；电、热负荷侧当用户耗能量过高时，通过激励补偿政策，对参与需求响应的用户给予经济补贴，鼓励用户在负荷高峰时自主的降低用能需求；式中：C
IBIDR
为参与激励型综合需求响应补偿政策的经济补贴；k1、k2分别为激励型综合需求响应补偿二次项和一次项系数；分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明理，潘霄，赵琳，张娜，宋卓然，侯依昕，徐熙林，杨朔，李华，杨博，朱赫炎，张晓天，杨天蒙，王宗元，胡旌伟，邬桐，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：