一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法技术

本申请公开了一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法。该方法在空气能热水器机理模型的基础上，用模型转换方法将单个空气能热水器模型转换为广义储能，将多模型聚合为单模型，评估聚合模型的可调能力，进而可以为调度中心提供辅助服务。该方法包括：提出空气能热水器机理模型；提出等效模型转换方法，将空气能热水器的热参数模型转换为广义储能模型；将海量广义储能模型降维处理，聚合成单个模型，并实时输出其可调容量，为分布式资源参与电网辅助服务提供基础。本文提出广义储能聚合模型转换方法，实现了海量空气能热水器的调控，解决了海量空气能热水器参与电网优化调控难以精准量化其可调能力问题。精准量化其可调能力问题。精准量化其可调能力问题。

【技术实现步骤摘要】
一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法


[0001]本专利技术涉及分布式可控资源智能聚合
，具体为一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法。

技术介绍

[0002]分布式可控资源智能聚合技术的定义可以概括为：电网下有许多容量小、数量多、种类多的设备。这些设备在可控范围内，通过改变设备的运行状态，为电网提供辅助服务。通过对海量分布式可控资源的可控特性降维聚合，采用自下而上的模型驱动方法，建立多时段分布式资源聚合模型。智能聚合技术通过对分布式可控资源的数据进行获取、处理，建立等效模型，利用实时数据对模型参数进行辨识，得到更加精确的模型，将同类或者异类的设备模型聚合为单个可控模型，最终完成海量分布式可控资源到电网调控的连接，为电网提供辅助服务奠定基础。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术解决的技术问题是：提出一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，该方法通过获取空气能热水器的实时用电功率和用水量数据，引入热参数模型，并将该模型等效转换为广义储能模型，最后将同构设备的广义储能模型参数聚合，最后化简为单个储能模型，输出实时可调容量上下限。本专利技术解决了传统模型难以描述设备的可调能力和优化复杂情况，使得海量的空气能热水器能够为电网提供可靠的可调特性，是参与电网辅助服务的关键技术。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，包括：
[0007]获取空气能热水器的时段用电功率和用水量数据；
[0008]引入空气能热水器的热参数方程，将热参数方程转化为水温差分方程；
[0009]将所述水温差分方程进行模型转换，引入基线功率辅助参数，将空气能热水器差分方程转换成广义储能模型；
[0010]引入多设备的广义储能模型，将自放电系数和充放电功率损失参数聚合，降维得到聚合广义储能模型；
[0011]输出实时可调功率上下限与储能容量上下限，完成海量空气能热水器的可调特性聚合，为电网辅助服务提供调控能力。
[0012]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：所述获取空气能热水器的时段用电功率为Q(t)，所述用水量数据为WD(t)。
[0013]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：所述引入空气能热水器的热参数方程，包括，具体如下：
[0014]C
×
dT/dt+G
×
(T(t)
‑
T
out
)+B
×
(T(t)
‑
T
in
)＝Q(t)
[0015]G＝A/R
[0016]C＝ρC
P
V
[0017]H＝ρC
P
[0018]B＝H
×
WD(t)
[0019]其中，dT/dt为储水温度的微分量，表示每分钟变化温度，G和B、H、C为辅助变量，其中A为电热水器储水箱表面积，R为储水箱热阻，ρ是水密度，C
P
为水的比热容，V为电热水器储水箱容积，WD(t)为用户实时用水量，T(t)为储水箱内实时水温，T
out
为储水箱外部环境温度，T
in
为进水温度。
[0020]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：所述热参数方程转化为水温差分方程包括，具体如下：
[0021][0022][0023][0024]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：所述转换成广义储能模型，将空气能热水器等效成虚拟储能，引入基线功率P
baseline
，包括，具体如下：
[0025]G
×
(T
set
‑
T
out
)+B
×
(T
set
‑
T
in
)＝P
baseline
[0026]其中，T
set
为设置用水温度。
[0027]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：定义每一个时间步长为Δt，将微分方程化简，并且定义虚拟储能的充放电功率P
cd
(t)包括，具体如下：
[0028]P
cd
(t)＝P
cont
(t)
‑
P
baseline
[0029][0030]其中，P
cont
(t)为空气能热水器集群实时功率，e为指数。
[0031]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：所述广义储能模型是通过定义单个设备的储能容量，并进行进一步简化而来，包括，具体如下：
[0032][0033][0034]x(t+1)＝ax(t)+γP
cd
(t)
[0035][0036][0037]其中，δ为温度死区，表征最大/小温度到设置温度的最大距离，x(t)为维数辅助变量。
[0038]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：引入多设备的广义储能模型，将自放电系数和充放电功率损失参数聚合，降维得到聚合广义储能模型，包括，具体如下：
[0039]多个同构设备下的广义储能模型为：
[0040][0041]对所述广义储能模型进行转换：
[0042][0043]其中，x(t)为维数辅助变量，j为参数。
[0044]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：所述定义广义储能聚合模型的储能容量包括，具体如下：
[0045][0046][0047]其中，α是储能模型的自损系数，是充放电功率系数，SOC(t)储能容量。
[0048]作为本专利技术所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其中：所述聚合储能模型充放电功率上下限和可调容量大小包括，具体公式如下所示：
[0049][0050][0051][0052][0053][0054][0055]其中，P
rate，j
为第j个空气能热水器的额定功率，p
cd，max
、p
cd，min
为充放电功率上下限，SOC
max
、SOC
min
是可调容量最大和最小值，α是储能模型的自损系数，是充放电功率系数。
[0056]本专利技术的有益效果：
[0057]分布式可控资源智能聚合技术有着很广阔的应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其特征在于，包括以下步骤：获取空气能热水器的时段用电功率和用水量数据；引入空气能热水器的热参数方程，将热参数方程转化为水温差分方程；将所述水温差分方程进行模型转换，引入基线功率辅助参数，将空气能热水器差分方程转换成广义储能模型；引入多设备的广义储能模型，将自放电系数和充放电功率损失参数聚合，降维得到聚合广义储能模型；输出实时可调功率上下限与储能容量上下限，完成海量空气能热水器的可调特性聚合，为电网辅助服务提供调控能力。2.根据权利要求1所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其特征在于：所述获取空气能热水器的时段用电功率为Q(t)，所述用水量数据为WD(t)。3.根据权利要求1或2所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其特征在于：所述引入空气能热水器的热参数方程，包括，具体如下：C
×
dT/dt+G
×
(T(t)
‑
T
out
)+B
×
(T(t)
‑
T
in
)＝Q(t)G＝A/RC＝ρC
P
VH＝ρC
P
B＝H
×
WD(t)其中，dT/dt为储水温度的微分量，表示每分钟变化温度，G和B、H、C为辅助变量，其中A为电热水器储水箱表面积，R为储水箱热阻，ρ是水密度，C
P
为水的比热容，V为电热水器储水箱容积，WD(t)为用户实时用水量，T(t)为储水箱内实时水温，T
out
为储水箱外部环境温度，T
in
为进水温度。4.根据权利要求3所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其特征在于：所述热参数方程转化成如下所示的水温差分方程，包括，具体如下：所述热参数方程转化成如下所示的水温差分方程，包括，具体如下：所述热参数方程转化成如下所示的水温差分方程，包括，具体如下：其中，τ，k为辅助变量。5.根据权利要求4所述的一种空气能热水器广义储能聚合模型转换方法，其特征在于：所述广义储能模型是基于引入基线辅助参数P
baseline
，以及空气热能水器差分方程的转换而来，包括，具体如下：G
×
(T
s...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽睿，任召廷，王秀境，唐正强，朱勇，岑正军，陈愿米，陈舸，陶用伟，任小诚，黄宪胜，周西南，杨成，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：