一种考虑多维度指标的热泵系统电网调峰潜力与效果评估方法技术方案

本发明专利技术提出一种考虑多维度指标的热泵系统电网调峰潜力与效果评估方法。所述方法通过确定“多维度量化评价指标体系构建—热泵系统参与电网调峰的典型场景集合聚类—热泵系统电网调峰潜力和响应效果评估的电力负荷数据获取—多维度量化评价指标建模—热泵系统调峰综合响应潜力和效果评价”的技术方案，确定了适用于不同类型热泵系统调峰的评价指标和评价方法，具有极强的可操作性、可复制推广性、科学准确性。对热泵系统调峰响应的潜力和效果进行多维度的评估，有利于负荷代理商、负荷聚集商、电网侧及时掌握热泵系统电力负荷的可调潜力，从而参与电网调峰和运行调度。从而参与电网调峰和运行调度。从而参与电网调峰和运行调度。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多维度指标的热泵系统电网调峰潜力与效果评估方法


[0001]本专利技术属于电网调峰和运行调度
，特别是涉及一种考虑多维度指标的热泵系统电网调峰潜力与效果评估方法。

技术介绍

[0002]我国建筑建造和运行相关的二氧化碳排放占全社会碳排放总量的38％，其中建筑运行和建筑建造占比分别为22％和16％。建筑电气化通过使用电力替代化石能源有效降低建筑运行碳排放的途径,建筑供冷供热系统与生活热水系统的能耗占建筑运行总能耗的比例接近60％，建筑供冷供热电气化是建筑领域降碳的关键环节。热泵系统(地源热泵、水源热泵、空气源热泵等)是利用高品位能源(如电力)使热量从低位热源流向高位热源的高效节能装置。热泵系统通过电力驱动实现建筑供冷供热，替代常规能源、减少化石燃料的利用，促进终端供冷供热电气化和清洁化转型、提高可再生能源利用率、降低建筑碳排放等。随着电力系统向以高比例可再生能源为主体的低碳电力系统转型,电力系统供需两侧可再生能源电力占比高、随机性和不确定性增加，新型电力系统安全稳定运行的关键是充分利用电力系统的灵活调峰资源，缓解电力供需矛盾。热泵系统不仅是节能低碳的供冷供热技术，也是新型电力系统中重要的灵活可控负载，热泵系统根据电网发布的有效调控信息、动态电价或者激励措施，制定系统及设备的运行策略和用电行为参与电网调峰。热泵系统参与电网调峰可以在不影响正常冷热需求的情况下转移、削减系统用电负荷，实现削峰填谷、可再生能源消纳量增加和电网友好互动等目标。
[0003]目前，随着面向新型电力系统调峰需求的热泵调控技术被提出，一些研究针对特定的热泵系统和特定需求响应、调峰响应控制目标提出了响应效果量化评价指标。当热泵系统参与传统的需求响应(基于电价或基于激励的需求响应)实现削峰、填谷、负荷转移等不同调控目标时，通常采用电力需求的变化率与电价或激励政策变化率的比值来量化调峰响应的效果，该方法可以量化热泵系统电力需求随电网政策变化的改变程度，无法直接定量核算热泵系统电力负荷变化潜力、调峰响应执行情况等。也有研究和专利技术针对以降低碳排放量、提高可再生能源消纳、降低系统经济成本等为目标，制定热泵系统参与电网需求响应、电网调峰的运行策略，采用系统能耗、运行成本等指标量化评价热泵系统的调峰响应效果。
[0004]目前现有技术存在如下缺陷和不足：一方面是现有调峰潜力适用范围局限，现有量化评价指标更多侧重经济性、量化指标单一，无法实现多角度全面刻画热泵调峰响应中负荷变化潜力、调峰响应效果、执行情况和后续影响等，热泵系统参与电网调峰潜力的指标体系和模型仍然欠缺。二是热泵系统用电负荷和电网调峰需求的多样性、不确定性等特点，若采用电网调峰需求和热泵系统动态负荷为特征参数构成全年全部场景评价操作难度较大，热泵系统参与电网调峰潜力的评价场景缺失、用于评价的热泵系统负荷和电网需求数据难以获取。三是现有量化评价指标未充分考虑热泵系统的特征和系统参与电网调峰的技
术措施的影响，缺乏考虑热泵系统负荷和电网调峰需求、调峰潜力评价场景、量化评价指标模型的成套解决方案和评价方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于针对现有技术中的技术问题，提出了一种考虑多维度指标的热泵系统电网调峰潜力与效果评估方法。包括热泵系统参与电网调峰的量化评价指标建模和提出评估流程方法，对热泵系统调峰响应的潜力和效果进行多维度的评估，利于负荷代理商、负荷聚集商、电网侧及时掌握热泵系统电力负荷的可调潜力，从而参与电网调峰和运行调度。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种考虑多维度指标的热泵系统电网调峰潜力与效果评估方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]步骤A、基于负荷削减潜力、调峰响应执行效果、调峰响应能源
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环境
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经济影响三个评价维度，构建热泵系统参与电网调峰响应潜力和效果的多维度量化评价指标体系；
[0008]步骤B、基于大数据聚类算法确定热泵系统参与电网调峰的典型场景，并采用仿真模拟方法协同信息采集系统获取用于热泵系统电网调峰潜力和响应效果评估的数据；
[0009]步骤C、构建一级指标负荷削减潜力指标下的多维度二级评价指标模型，并采用负荷动态削减量、负荷平均削减量和用电削减量/转移量指标评价热泵系统参与电网调峰的负荷削减潜力；
[0010]步骤D、建立调峰响应执行效果一级指标下的二级评价指标模型，并从峰荷性能、响应认缴性能和响应时间可靠性多维度评价热泵系统的调峰响应执行效果；
[0011]步骤E、建立一级指标调峰响应能源
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环境
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经济影响下的二级评价指标模型，包括能耗变化、碳排放变化和电费成本变化指标，并采用多项指标综合评价热泵系统参与电网调峰对能源、环境和经济的影响；
[0012]步骤F、基于不同典型场景下热泵调峰响应的多维度评价指标体系计算结果，统计并定量评价不同典型场景下热泵系统调峰综合响应潜力和效果，指导需求侧电网调峰项目有针对性地开展。
[0013]进一步地，所述步骤A具体为：
[0014]第一步、确定热泵参与电网调峰的评价维度和一级评价指标；考虑热泵系统参与电网调峰的负荷削减效果、调峰响应执行情况、调峰响应对系统用能、环境和经济性的影响，确定热泵系统电网调峰潜力与效果评估的三个评价维度负荷削减潜力、调峰响应执行效果、调峰响应能源
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环境
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经济影响，并建立一级评价指标；
[0015]第二步、确定一级指标负荷削减潜力下的二级评价指标，采用负荷动态削减量、负荷平均削减量和用电削减量/转移量作为二级指标评价热泵系统参与电网调峰的负荷削减潜力；
[0016]第三步、确定一级指标调峰响应执行效果下的二级评价指标，采用峰荷性能、响应认缴性能和响应时间可靠性作为二级指标多维度评价热泵系统的调峰响应执行效果；
[0017]第四步、确定一级指标调峰响应能源
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环境
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经济影响下的二级评价指标，采用能耗变化量、碳排放变化量和电费成本变化量多项指标综合评价热泵系统参与电网调峰对能源、环境和经济的影响；
[0018]第五步、采用三类一级指标及各二级评价指标，建立热泵参与电网调峰响应潜力和效果的多维度量化评价指标体系。
[0019]进一步地，所述步骤B具体为：
[0020]第一步、基于大数据聚类算法对全部场景进行聚类削减得到典型场景集合；考虑热泵系统用电负荷曲线和电网调峰需求的多样性，以电网调峰需求和热泵系统动态负荷为特征参数，构成全年365日的全部场景集合；
[0021]第二步、采用仿真模拟方法协同能源
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信息采集系统获取用于热泵系统电网调峰潜力和响应效果评估的电力负荷数据。
[0022]进一步地，所述第二步包括：
[0023](1)基于TRNSYS仿真模拟平台建立热泵系统精细化模型，采用能源
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信息采集系统实测采集的热泵系统电力负荷历史数据校准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多维度指标的热泵系统电网调峰潜力与效果评估方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤A、基于负荷削减潜力、调峰响应执行效果、调峰响应能源
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环境
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经济影响三个评价维度，构建热泵系统参与电网调峰响应潜力和效果的多维度量化评价指标体系；步骤B、基于大数据聚类算法确定热泵系统参与电网调峰的典型场景，并采用仿真模拟方法协同信息采集系统获取用于热泵系统电网调峰潜力和响应效果评估的数据；步骤C、构建一级指标负荷削减潜力指标下的多维度二级评价指标模型，并采用负荷动态削减量、负荷平均削减量和用电削减量/转移量指标评价热泵系统参与电网调峰的负荷削减潜力；步骤D、建立调峰响应执行效果一级指标下的二级评价指标模型，并从峰荷性能、响应认缴性能和响应时间可靠性多维度评价热泵系统的调峰响应执行效果；步骤E、建立一级指标调峰响应能源
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环境
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经济影响下的二级评价指标模型，包括能耗变化、碳排放变化和电费成本变化指标，并采用多项指标综合评价热泵系统参与电网调峰对能源、环境和经济的影响；步骤F、基于不同典型场景下热泵调峰响应的多维度评价指标体系计算结果，统计并定量评价不同典型场景下热泵系统调峰综合响应潜力和效果，指导需求侧电网调峰项目有针对性地开展。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A具体为：第一步、确定热泵参与电网调峰的评价维度和一级评价指标；考虑热泵系统参与电网调峰的负荷削减效果、调峰响应执行情况、调峰响应对系统用能、环境和经济性的影响，确定热泵系统电网调峰潜力与效果评估的三个评价维度负荷削减潜力、调峰响应执行效果、调峰响应能源
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环境
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经济影响，并建立一级评价指标；第二步、确定一级指标负荷削减潜力下的二级评价指标，采用负荷动态削减量、负荷平均削减量和用电削减量/转移量作为二级指标评价热泵系统参与电网调峰的负荷削减潜力；第三步、确定一级指标调峰响应执行效果下的二级评价指标，采用峰荷性能、响应认缴性能和响应时间可靠性作为二级指标多维度评价热泵系统的调峰响应执行效果；第四步、确定一级指标调峰响应能源
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环境
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经济影响下的二级评价指标，采用能耗变化量、碳排放变化量和电费成本变化量多项指标综合评价热泵系统参与电网调峰对能源、环境和经济的影响；第五步、采用三类一级指标及各二级评价指标，建立热泵参与电网调峰响应潜力和效果的多维度量化评价指标体系。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B具体为：第一步、基于大数据聚类算法对全部场景进行聚类削减得到典型场景集合；考虑热泵系统用电负荷曲线和电网调峰需求的多样性，以电网调峰需求和热泵系统动态负荷为特征参数，构成全年365日的全部场景集合；第二步、采用仿真模拟方法协同能源
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信息采集系统获取用于热泵系统电网调峰潜力和响应效果评估的电力负荷数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第二步包括：
(1)基于TRNSYS仿真模拟平台建立热泵系统精细化模型，采用能源
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信息采集系统实测采集的热泵系统电力负荷历史数据校准仿真模型；(2)基于能源
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信息采集系统收集的历史数据预测不同典型场景下电网调峰需求相关数据，包括电网调峰开始时间、持续时间、削减目标、电网侧分时电力碳排放因子和动态电价；(3)采用热泵系统仿真模型模拟不同典型场景下热泵系统相关数据，包括基线负荷动态曲线、参与调峰工况下的电力负荷动态曲线、调峰期间最大电力负荷、负荷削减目标值、调峰响应合同认购削减容量数据、调峰响应持续时间和负荷反弹持续时间。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤C具体为：第一步、建立二级指标电力负荷动态削减量的模型；电力负荷动态削减量为一次电网调峰响应事件内的热泵系统用电负荷减少的动态数值，根据热泵系统基线负荷动态曲线和热泵系统调峰响应时电力负荷动态曲线，计算热泵系统参与电网调峰时电力负荷动态削减量，建立电力负荷动态削减量的模型，定量评价热泵系统负荷动态削减潜力；二级指标电力负荷动态削减量的模型表达式如下：N
cur,t
＝N
base,t
‑
N
DR,t
式中，N
cur,t
为调峰时段t时刻热泵系统的电力负荷削减量，N
base,t
为调峰时段t时刻不实施电网调峰需求响应事件的热泵系统电力负荷，N
DR,t
为调峰时段t时刻实施电网调峰需求响应事件的热泵系统电力负荷；第二步、建立二级指标电力负荷平均削减量的模型；电力负荷平均削减量为一次调峰响应事件内热泵系统用电负荷动态削减量的平均值，根据调峰响应期内电力负荷的动态削减量和调峰响应时长，建立电力负荷平均削减量指标模型，评价热泵系统负荷平均削减能力；二级指标电力负荷平均削减量的模型表达式如下：式中，N
avg
为热泵系统参与电网调峰的电力负荷平均削减量，t
peak1
为热泵系统电网调峰响应的开始时刻，t
peak2
为热泵系统电网调峰响应的结束时刻，Δt为时间步长；第三步、建立二级指标用电量削减量/转移量的模型；用电量削减量/转移量是一次调峰响应事件内的热泵系统用电量的削减量或转移量，采用热泵系统电力负荷动态削减量和调峰响应持续时间，建立用电量削减量/转移量的模型，评价热泵系统用电量削减情况；二级指标用电量削减量/转移量的模型表达式如下：式中，E
pes
为热泵系统用电量的削减量或转移量，N
cur,t
为调峰时段t时刻热泵系统的电力负荷削减量，t
peak1
为热泵系统电网调峰响应...

【专利技术属性】
技术研发人员：路菲，李骥，孙宗宇，徐伟，冯晓梅，乔镖，
申请(专利权)人：建科环能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：