农村蓄热式电采暖运行优化方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于机会约束的农村蓄热式电采暖运行策略优化方法、装置、设备及存储介质，属于电网运行与控制技术领域，具体步骤为：步骤1，获取室外、室内温度和房间热参数；步骤2，建立用户在全天24h内采暖电费最低和舒适度最优的目标函数；步骤3，基于步骤1获取的室外、室内温度和房间热参数以及步骤2的目标函数构建含机会约束的电采暖随机优化模型；步骤4，采用量子遗传算法求解步骤3所建立的电采暖随机优化模型；步骤5，输出基于机会约束的农村蓄热式电采暖运行策略。式电采暖运行策略。式电采暖运行策略。

【技术实现步骤摘要】
农村蓄热式电采暖运行优化方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及电网运行与控制
，具体是农村蓄热式电采暖运行优化方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]当前主流的户用电采暖系统主要有蓄热式电采暖和空气源热泵。相比空气源热泵，蓄热式电采暖系统运行方式更为灵活，便于与电网进行互动，具有广阔的应用前景。
[0003]建设具备蓄热功能的电供暖设施是农村生活方式革命中的重要一环，但由于缺乏合理有效的运行控制手段，用电与放热缺乏科学配合，现有运行方式既不能充分发挥谷段蓄热的经济性优势，又难以实现用户室内供暖温度的平稳舒适。如何实现经济性和舒适性的平衡与协调，获得收益指标最佳的优化调度运行方案，是目前农村蓄热式电采暖大规模接入后亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种实现对用户供暖需求的不确定性优化，充分发挥谷段蓄热的经济性优势的基于机会约束的农村蓄热式电采暖运行策略优化方法、装置、设备及存储介质。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术是一种农村蓄热式电采暖运行优化方法，具体步骤为：步骤1，获取室外、室内温度和房间热参数；步骤2，建立用户在全天24h内采暖电费最低和舒适度最优的目标函数；步骤3，基于步骤1获取的室外、室内温度和房间热参数和步骤2的目标函数构建含机会约束的电采暖随机优化模型；步骤4，采用量子遗传算法求解步骤3所建立的电采暖随机优化模型；步骤5，输出基于机会约束的农村蓄热式电采暖运行策略。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：所述步骤1中房间热参数包括室内空气
‑
蓄热体和室内
‑
室外之间的等值热阻、室内空气热容、蓄热式电采暖的电功率和蓄热式电采暖的直热设备的电热转换效率，其中，蓄热式电采暖的电功率包括蓄热式电采暖的直热设备的电功率和蓄热设备的电功率。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：步骤2的具体过程为：步骤2.1，建立用户采暖舒适度最优的目标函数：；式中：和分别为子目标函数和的权重分配系数，取权重值为1∶1，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与期望值的偏差，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与室内温度波动幅度，其表达式为：
；式中：为时段室内温度实际值；为时段室内温度实际值；为用户设定的室内温度期望值；步骤2.2，建立用户采暖电费最低的目标函数：；式中：为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为仿真步长；为时段电价；其中，；式中：为峰值电价起始时段；为峰值电价结束时段；为谷值电价起始时段；为谷值电价结束时段；为峰值电价；为谷值电价。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：步骤3的具体过程为：步骤3.1，确立机会约束条件；机会约束条件包括：电采暖直热设备运行约束：；式中：为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率，为蓄热式电采暖的直热设备电功率上限值；电采暖的蓄热设备运行约束：；；；式中：为蓄热式电采暖的蓄热设备在 t 时段储存的能量；为蓄热式电采暖的蓄热设备在 t+1时段储存的能量；为蓄热式电采暖的蓄热设备的蓄能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备的放能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备自身向环境散能损失或自损耗的能量系数；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；为蓄热式电采暖的蓄热设备电功率上限值；为仿真步长；和分别为荷热状态的下限和上限；热能供需平衡约束：；
；式中：表示时段，、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为峰值电价起始时段；为峰值电价结束时段；为谷值电价起始时段；为谷值电价结束时段；为蓄热式电采暖的直热设备的电热转换效率；，为时段用户热量总需求；和分别为电价峰段和电价谷段的热量需求；为用户设定的室内温度期望值；为联网获取的用户当地24h室外温度预报数据；为室内
‑
室外之间的等值热阻；电热耦合约束：；式中，为室内空气热容，为时段室内温度实际值，为时段室内温度实际值；步骤3.2，对不确定因素进行分析，构建含有随机变量的数学规划模型；不确定因素为温度预测值，针对含不确定性因素问题的分析，考虑有如下含有随机性变量的数学规划模型：；式中：为决策变量；为随机变量；为数学规划模型的目标函数；为含有随机变量的第个约束函数；步骤3.3，采用机会约束规划理论将不确定性因素建立至数学规划模型的约束条件中，表示为：；式中：为机会约束中的置信水平；表示机会约束中的概率运算符；数学规划模型的可行解为，当且仅当成立；步骤3.4，通过抽样平均近似法模拟技术处理数学规划模型的约束条件，对含有随机变量的约束条件式转化为确定性约束，具体为：步骤3.41，确立不确定性约束条件，不确定性约束条件为：
；式中：为蓄热时段蓄热设备和直热设备的供热量，为蓄热设备的放热段和中止工作段的直热设备的供热量，为用户热量总需求，为不确定性约束条件的置信水平；为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；为蓄热式电采暖的直热设备的电热转换效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备的放能效率；、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为用户设定的室内温度期望值；为联网获取的用户当地24h室外温度预报数据；和分别为室内空气
‑
蓄热体和室内
‑
室外之间的等值热阻；步骤3.42，借助拉丁超立方抽样的双向场景优化，获得组日温度波动曲线样本,为日温度波动曲线样本序号，，其中：，N为对照组用户的数量；步骤3.43，计算指示函数其表达式为：；步骤3.44，对不确定性约束条件进行转化，得到确定性约束条件：；步骤3.5，获得基于机会约束的电采暖随机优化模型，电采暖随机优化模型为：；式中：为用户采暖舒适度最优的目标函数，为用户采暖电费最低的目标函数；和分别为子目标函数和的权重分配系数，取权重值为1∶1，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与期望值的偏差，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与室内温度波动幅度；为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为时段电价，为仿真步长；表示机会约束中的概率运算符；为
蓄热时段蓄热设备和直热设备的供热量；为蓄热设备的放热段和中止工作段的直热设备的供热量，为用户热量总需求；为不确定性约束条件的置信水平；为蓄热式电采暖的蓄热设备的蓄能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备的放能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备自身向环境散能损失或自损耗的能量系数；为蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率上限值；为蓄热式电采暖的直热设备的电功率上限值；为蓄热设备在 t 时段储存的能量；为蓄热式电采暖的蓄热设备在 t+1时段储存的能量；和分别为荷热状态的下限和上限。
[0009]本专利技术的农村蓄热式电采暖运行优化装置，包括采集模块、目标函数模块、电采暖随机优化模型模块、电采暖随机优化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.农村蓄热式电采暖运行优化方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，获取室外、室内温度和房间热参数；步骤2，建立用户在全天24h内采暖电费最低和舒适度最优的目标函数；步骤3，基于步骤1获取的室外、室内温度和房间热参数以及步骤2的目标函数构建含机会约束的电采暖随机优化模型；步骤4，采用量子遗传算法求解步骤3所建立的电采暖随机优化模型；步骤5，输出基于机会约束的农村蓄热式电采暖运行策略。2.根据权利要求1所述的农村蓄热式电采暖运行优化方法，其特征在于：所述步骤1中房间热参数包括室内空气
‑
蓄热体和室内
‑
室外之间的等值热阻、室内空气热容、蓄热式电采暖的电功率和蓄热式电采暖的直热设备的电热转换效率，其中，蓄热式电采暖的电功率包括蓄热式电采暖的直热设备的电功率和蓄热设备的电功率。3.根据权利要求1所述的农村蓄热式电采暖运行优化方法，其特征在于：步骤2的具体过程为：步骤2.1，建立用户采暖舒适度最优的目标函数：；式中：和分别为子目标函数和的权重分配系数，取权重值为1∶1，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与期望值的偏差，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与室内温度波动幅度，其表达式为：；式中：为时段室内温度实际值；为时段室内温度实际值；为用户设定的室内温度期望值；步骤2.2，建立用户采暖电费最低的目标函数：；式中：为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为仿真步长；为时段电价；其中，；式中：为峰值电价起始时段；为峰值电价结束时段；为谷值电价起始时段；为谷值电价结束时段；为峰值电价；为谷值电价。4.根据权利要求1所述的农村蓄热式电采暖运行优化方法，其特征在于：步骤3的具体过程为：步骤3.1，确立机会约束条件；机会约束条件包括：
蓄热式电采暖的直热设备运行约束：；式中：为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率，为蓄热式电采暖的直热设备电功率上限值；蓄热式电采暖的蓄热设备运行约束：；；；式中：为蓄热式电采暖的蓄热设备在 t 时段储存的能量；为蓄热式电采暖的蓄热设备在 t+1时段储存的能量；为蓄热式电采暖的蓄热设备的蓄能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备的放能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备自身向环境散能损失或自损耗的能量系数；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；为蓄热式电采暖的蓄热设备电功率上限值；为仿真步长；和分别为荷热状态的下限和上限；热能供需平衡约束：；；式中：表示时段，、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为峰值电价起始时段；为峰值电价结束时段；为谷值电价起始时段；为谷值电价结束时段；为蓄热式电采暖的直热设备的电热转换效率；，为时段用户热量总需求；和分别为电价峰段和电价谷段的热量需求；为用户设定的室内温度期望值；为联网获取的用户当地24h室外温度预报数据；为室内
‑
室外之间的等值热阻；电热耦合约束：；式中，为室内空气热容，为时段室内温度实际值，为时段室内温度实际值；步骤3.2，对不确定因素进行分析，构建含有随机变量的数学规划模型；不确定因素为温度预测值，构建的含有随机性变量的数学规划模型为：
；式中：为决策变量；为随机变量；为数学规划模型的目标函数；为含有随机变量的第个约束函数；步骤3.3，采用机会约束规划理论将不确定性因素建立至数学规划模型的约束条件中，表示为：；式中：为机会约束中的置信水平；表示机会约束中的概率运算符；步骤3.4，通过抽样平均近似法模拟技术处理数学规划模型的约束条件，将含有随机变量的约束条件转化为确定性约束，具体为：步骤3.41，确立不确定性约束条件，不确定性约束条件为：；式中：为蓄热时段蓄热设备和直热设备的供热量，为蓄热设备的放热段和中止工作段的直热设备的供热量，为用户热量总需求，为不确定性约束条件的置信水平；为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；为蓄热式电采暖的直热设备的电热转换效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备的放能效率；、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为用户设定的室内温度期望值；为联网获取的用户当地24h室外温度预报数据；和分别为室内空气
‑
蓄热体和室内
‑
室外之间的等值热阻；步骤3.42，利用拉丁超立方抽样的双向场景优化，获得组日温度波动曲线样本,为日温度波动曲线样本序号，，其中：，N为对照组用户的数量；步骤3.43，计算指示函数，其表达式为：；式中，为对照组用户的序号；步骤3.44，对不确定性约束条件进行转化，得到确定性约束条件：；步骤3.5，获得基于机会约束的电采暖随机优化模型，电采暖随机优化模型为：
；式中：为用户采暖舒适度最优的目标函数，为用户采暖电费最低的目标函数；和分别为子目标函数和的权重分配系数，取权重值为1∶1，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与期望值的偏差，子目标函数反映24h内室内温度的实际值与室内温度波动幅度；为时段蓄热式电采暖的直热设备的电功率；为时段蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率；、和分别表示蓄热式电采暖的蓄热设备蓄热、放热和中止工作时段的集合；为时段电价，为仿真步长；表示机会约束中的概率运算符；为蓄热时段蓄热设备和直热设备的供热量；为蓄热设备的放热段和中止工作段的直热设备的供热量，为用户热量总需求；为不确定性约束条件的置信水平；为蓄热式电采暖的蓄热设备的蓄能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备的放能效率；为蓄热式电采暖的蓄热设备自身向环境散能损失或自损耗的能量系数；为蓄热式电采暖的蓄热设备的电功率上限值；为蓄热式电采暖的直热设备的电功率上限值；为蓄热设备在 t 时段储存的能量；为蓄热式电采暖的蓄热设备在 t+1时段储存的能量；和分别为荷热状态的下限和上限。5.农村蓄热式电采暖运行优化装置，包括采集模块、目标函数模块，其特征在于：还包括电采暖随机优化模型模块、电采...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯忠楠，乔路丽，刘盛琳，宋丽，喻明明，胡堃，李昊禹，刘述鑫，张宇博，由广浩，梁妍妍，赵娜，袁帅，贾丹，谢欣，田庚，刘璐，杨磊，曹双鹏，王朋，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司辽阳供电公司，
类型：发明
国别省市：