蓄热式电采暖建模及调峰方法技术

本发明专利技术涉及可调负荷控制技术领域，是一种蓄热式电采暖建模及调峰方法，其通过获取蓄热式电采暖参数、房屋热力学参数、室外温度等数据，建立蓄热式电采暖模型，聚合蓄热式电采暖用户热力学参数，建立调峰策略优化模型，并求解优化模型，验证模型的合理性和有效性。本发明专利技术通过编写求解程序，输入房屋热力学参数、蓄热式电采暖参数和室内温度参数，将蓄热式电采暖优化模型进行梳理，求解蓄热式电采暖优化模型，得到蓄热式电采暖调峰最优值，可以为蓄热式电采暖的运行提供参考，有利于电网的安全运行；还可以仿真输出用户蓄热式电采暖运行曲线、室内温度变化曲线、蓄热式电采暖与直热式电采暖功率对比曲线，从而验证模型的合理性和有效性。有效性。有效性。

【技术实现步骤摘要】
蓄热式电采暖建模及调峰方法


[0001]本专利技术涉及可调负荷控制
，是一种蓄热式电采暖建模及调峰方法。

技术介绍

[0002]随着石油、煤炭等化石能源的过度开采和利用，能源短缺、生态环境污染日益加剧。电能作为一种安全、高效、清洁的能源，电能替代传统化石能源为全球化石能源紧缺、环境污染和碳排放提供了一种有效解决方案。
[0003][0004]随着直热式电采暖负荷快速增长，冬季供暖期间存在用电量缺口，下网需求持续增加，负荷高峰期各级断面大功率压极限运行，基本没有裕度，迎峰度冬电网负荷缺口问题严重，电网安全运行面临较大风险。而现有技术中缺少一种可以求解蓄热式电采暖优化模型，并得到蓄热式电采暖调峰最优值的建模及调峰方法，无法为蓄热式电采暖的运行提供参考，不利于电网的安全运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种蓄热式电采暖建模及调峰方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中缺少一种可以求解蓄热式电采暖优化模型，并得到蓄热式电采暖调峰最优值的建模及调峰方法的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种蓄热式电采暖建模及调峰方法，包括以下步骤：获取蓄热式电采暖参数、房屋热力学参数、室外温度数据；建立蓄热式电采暖模型；聚合蓄热式电采暖用户热力学参数；建立调峰策略优化模型；求解优化模型，验证模型的合理性和有效性。
[0007]下面是对上述专利技术技术方案的进一步优化或/和改进：
[0008]上述获取房屋热力学参数时，具体可包括以下步骤：定义矩阵、元素构成；选定聚合体中心；计算聚合体中心欧式距离；求取房屋热力学参数对聚合体的隶属度；迭代更新，求解目标函数；判断收敛性；选取等效热阻R和等效比热容C。
[0009]上述建立蓄热式电采暖模型时，具体可包括以下步骤：
[0010]计算房屋散热功率：
[0011][0012]式中，K为房屋材料外表面导热系数，S为房屋外表面面积，A为房屋面积，T
in
为房屋室内温度，T
out
为房屋室外温度；
[0013]计算房屋储热功率：
[0014][0015]式中，c为房屋的等效比热容，m为房屋重量，dT/dt为温度变化率；
[0016]计算蓄热式电采暖功率：
[0017]P
EH
‑
total
＝P
EH
‑
in
+P
Stor
‑
in
[0018]确定电采暖温控负荷的动态过程的微分模型关系式：
[0019][0020]式中，H
EH
‑
out
为蓄热式电采暖电锅炉放热功率，H
Stor
‑
out
为电锅炉的直接制热功率；
[0021]得出t时刻的储热罐储热量：
[0022]Q(t)＝Q(t
‑
1)
‑
η
·
Q(t
‑
1)+(P
Stor
‑
in
)
·
Δt
[0023]式中Q(t)为t时刻储热罐热量，η为蓄热罐蓄热损失率。
[0024]上述聚合蓄热式电采暖用户热力学参数时，具体可包括以下步骤：
[0025]对台区用户的等效热阻和等效比热容进行集中处理，台区聚合体中选取一点作为等效热阻和等效比热容；
[0026]假设台区有N个电采暖用户，则N个电采暖负荷聚合功率可表示为：
[0027][0028]式中，i表示第个i电采暖负荷，P
EH
‑
total
为蓄热式电采暖的额定功率，λ
i
(t)表示电采暖启停状态；
[0029]根据蓄热式电采暖用户设定的舒适温度控制电采暖设备的开关，对电采暖负荷进行相应的调控。
[0030]上述建立调峰策略优化模型时，具体可包括以下步骤：
[0031]确定目标函数，目标函数为：
[0032][0033]式中，P
EH
‑
total
为蓄热式电采暖消耗的电功率，t为08:00
‑
11:00，19:00
‑
21:00时段；
[0034]确定限制条件，蓄热式电采暖实时运行约束为蓄热式电采暖实时功率小于等于其额定功率，即
[0035]0≤P
EH
‑
total
(t)≤P
EH
‑
N
[0036]式中，P
EH
‑
total
(t)为t时段的蓄热式电采暖消耗的电功率，P
EH
‑
total
为蓄热式电采暖的额定功率。
[0037]上述限制条件还可包括储热罐放热功率约束，蓄热式电采暖储热罐热量应满足：
[0038]Q
min
≤Q(t)≤Q
max
[0039]式中，Q
min
、Q
max
为蓄热式电采暖设备蓄热罐最小和最大储热量；
[0040]蓄热式电采暖储热罐初始热量等于一个周期结束时的储热罐热量，即
[0041]Q(0)＝Q(T)
[0042]式中，Q(0)为蓄热罐初始热量，Q(T)为蓄热罐调度周期结束时的热量。
[0043]上述限制条件还可包括温度约束，室内温度不高于舒适温度上限，室内温度不低于舒适温度下限，具体表达式为：
[0044]Tmin≤Tin(n,t)≤Tmax
[0045]式中，Tmin为舒适温度下限，Tmax为舒适温度上限。
[0046]上述限制条件还可包括蓄热式电采暖日运行能量守恒约束，蓄热式电采暖供热量需求满足用户全天最低负荷需求，即
[0047][0048]式中，PEH
‑
total为蓄热式电采暖的额定功率，Qh为电采暖用户总热量需求。
[0049]上述求解优化模型时，具体可包括以下步骤：
[0050]编写求解程序，输入房屋热力学参数、蓄热式电采暖参数和室内温度参数，将蓄热式电采暖优化模型进行梳理，求解蓄热式电采暖优化模型，得到蓄热式电采暖调峰最优值。
[0051]上述求解优化模型时，具体还可包括以下步骤：
[0052]仿真输出用户蓄热式电采暖运行曲线、室内温度变化曲线、蓄热式电采暖与直热式电采暖功率对比曲线，验证模型的合理性和有效性。
[0053]本专利技术提供了一种蓄热式电采暖建模及调峰方法，通过获取蓄热式电采暖参数、房屋热力学参数、室外温度等数据，建立蓄热式电采暖模型，聚合蓄热式电采暖用户热力学参数，建立调峰策略优化模型，并采用Cplex求解器求解优化模型，验证模型的合理性和有效性。
[0054]本专利技术可以通过编写求解程序，输入房屋热力学参数、蓄热式电采暖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓄热式电采暖建模及调峰方法，其特征在于包括以下步骤：获取蓄热式电采暖参数、房屋热力学参数、室外温度数据；建立蓄热式电采暖模型；聚合蓄热式电采暖用户热力学参数；建立调峰策略优化模型；求解优化模型，验证模型的合理性和有效性。2.根据权利要求1所述的蓄热式电采暖建模及调峰方法，其特征在于获取房屋热力学参数时，具体包括以下步骤：定义矩阵、元素构成；选定聚合体中心；计算聚合体中心欧式距离；求取房屋热力学参数对聚合体的隶属度；迭代更新，求解目标函数；判断收敛性；选取等效热阻R和等效比热容C。3.根据权利要求1所述的蓄热式电采暖建模及调峰方法，其特征在于建立蓄热式电采暖模型时，具体包括以下步骤：计算房屋散热功率：式中，K为房屋材料外表面导热系数，S为房屋外表面面积，A为房屋面积，T
in
为房屋室内温度，T
out
为房屋室外温度；计算房屋储热功率：式中，c为房屋的等效比热容，m为房屋重量，dT/dt为温度变化率；计算蓄热式电采暖功率：P
EH
‑
total
＝P
EH
‑
in
+P
Stor
‑
in
确定电采暖温控负荷的动态过程的微分模型关系式：式中，H
EH
‑
out
为蓄热式电采暖电锅炉放热功率，H
Stor
‑
out
为电锅炉的直接制热功率；得出t时刻的储热罐储热量：Q(t)＝Q(t
‑
1)
‑
η
·
Q(t
‑
1)+(P
Stor
‑
in
)
·
Δt式中Q(t)为t时刻储热罐热量，η为蓄热罐蓄热损失率。4.根据权利要求1或2或3所述的蓄热式电采暖建模及调峰方法，其特征在于聚合蓄热式电采暖用户热力学参数时，具体包括以下步骤：对台区用户的等效热阻和等效比热容进行集中处理，台区聚合体中选取一点作为等效热阻和等效比热容；假设台区有N个电采暖用户，则N个电采暖负荷聚合功率可表示为：式中，i表示第个i电采暖负荷，P
EH
‑
total
为蓄热式电采暖的额定功率，λ
i
(t)表示电采暖启停状态；根据蓄热式电采暖用户设定的舒适温度控制电采暖设备的开关，对电采暖负荷进行相应的调控。
5.根据权利要求1所述的蓄热式电采暖建模及调峰方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：甫日甫才仁，李明，敖东，郑云平，克帕依吐，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：