一種恒溫控制智能負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化方法
【專利說明】一種恒溫控制智能負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)供需互動、需求響應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種恒溫控制智能 負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，由于大量負(fù)荷在一定的時(shí)域內(nèi)是不可控的甚至是不可測定 的，只有發(fā)電側(cè)的資源是可供規(guī)劃及調(diào)度的。此外，單一的銷售電價(jià)也并沒有給電能消費(fèi)者 提供可以改變其電能消費(fèi)方式的激勵(lì)。
[0003] 隨著電力市場化改革的推進(jìn)，智能電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的成熟和可再生能源的不斷發(fā) 展，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)供需互動、需求響應(yīng)將成為應(yīng)對 挑戰(zhàn)、發(fā)現(xiàn)機(jī)遇的良好解決方案。
[0004] 近年來，大量的智能電表、傳感器、自動控制裝置通過雙向信息通信網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于 連接配電網(wǎng)和家庭、商業(yè)負(fù)荷，以減小用電成本，提升能源使用效率。在家庭負(fù)荷中，恒溫控 制類負(fù)荷（如空調(diào)，通風(fēng)設(shè)備、電熱水器）等占據(jù)負(fù)荷總量的很大比重，且具有良好的可控 性。以價(jià)格及需求作為基本導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)對恒溫控制智能負(fù)荷的優(yōu)化控制，既能降低需求側(cè)的 用電成本，又能提高供給側(cè)發(fā)、輸電的效率。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)分別針對各類恒溫控制智能負(fù)荷提出了考慮分時(shí)電價(jià)及用戶需求兩方 面因素的優(yōu)化控制方法，但一方面導(dǎo)致了可能存在的兩方面考慮因素?zé)o法同時(shí)兼顧的問 題，另一方面忽略了恒溫控制類負(fù)荷之間可通過用戶（溫度）需求建立相關(guān)聯(lián)系的特點(diǎn)。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種恒溫控制智能負(fù)荷的聯(lián)合優(yōu)化方法，以解決上述背景 中提到的技術(shù)問題。本發(fā)明旨在綜合考慮不同類恒溫控制智能負(fù)荷之間用戶（溫度）需求 之間的相關(guān)性，以實(shí)現(xiàn)用戶包含用電成本和（溫度）需求的整體最優(yōu)。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種恒溫控制智能負(fù)荷聯(lián)合優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0009] 1)、采集用戶電熱水器需求溫度范圍、用戶空調(diào)需求溫度、分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)以及用戶 電熱水器用水質(zhì)量mn;
[0010] 2)、確定電熱水器工作時(shí)段；
[0011] 3)、建立電熱水器、空調(diào)需求溫度的關(guān)聯(lián)模型；使用關(guān)聯(lián)模型得到電熱水器、空調(diào) 用電總成本最低的最優(yōu)控制策略。
[0012] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：步驟2)具體包括以下步驟：
[0013] 確定滿足用水量情況下的電熱水器啟動電價(jià)閾值P h，當(dāng)某時(shí)段電價(jià)低于Ph時(shí)， 電熱水器啟動工作；P h的確定方法為：
[0014] 2. 1)、計(jì)算所采集的用水質(zhì)量叫所需的能量： CN 105116942 A 說明書 2/5 頁
[0016] 其中，c、mn、Δ Θ J Quiss分別為水的比熱、用水質(zhì)量、n時(shí)段電熱水器水溫與環(huán)境 溫度的溫差及電熱水器總的能量損耗；η為時(shí)段，N為總時(shí)段數(shù)；
[0017] 2. 2)、確定電熱水器需要工作的總時(shí)長：
[0019] 其中，Ph為電熱水器功率；
[0020] 2. 3)、將分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)形成電價(jià)關(guān)于時(shí)長單調(diào)上升的曲線ω。，確定ρ h
[0021] Ph= ω c(ton)〇
[0022] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：步驟3)具體包括以下步驟：
[0023] 建立電熱水器、空調(diào)需求溫度的關(guān)聯(lián)模型：
[0025] 其中，V(n)OT為通過空調(diào)將室溫改變?yōu)棣?J寸n時(shí)段的用水量，Θ wl為電熱水器水 溫設(shè)置的下限值，b為常數(shù)；
[0026] 使用關(guān)聯(lián)模型得到電熱水器、空調(diào)用電總成本最低的最優(yōu)控制策略：
[0028] 其中PH[V(n)]為第η時(shí)段用水量為V(n)時(shí)電熱水器的用電成本，P AC[0en(n)] 為第η時(shí)段室溫為0OT(n)時(shí)空調(diào)的用電成本。
[0029] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：b = 4。
[0030] 本發(fā)明是一種恒溫控制智能負(fù)荷的聯(lián)合優(yōu)化方法，對恒溫控制智能負(fù)荷進(jìn)行聯(lián)合 優(yōu)化調(diào)度控制，將能在更好滿足用戶需求的情況下進(jìn)一步降低用電成本。本發(fā)明中各類恒 溫控制智能負(fù)荷的優(yōu)化調(diào)度控制方法可結(jié)合任何現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)。本發(fā)明包括：
[0031] (1)各類恒溫控制智能負(fù)荷的優(yōu)化控制?；诂F(xiàn)有等效熱參數(shù)模型，對各類恒溫控 制智能負(fù)荷建立綜合考慮分時(shí)電價(jià)及用戶（溫度）需求的優(yōu)化模型并求解，在遇到分時(shí)電 價(jià)與用戶（溫度）需求要求不能同時(shí)滿足的情況下，優(yōu)先考慮用戶對分時(shí)電價(jià)，即用電成本 的要求。
[0032] (2)各類恒溫控制智能負(fù)荷用戶（溫度）需求相關(guān)聯(lián)系的建立。用戶對不同類型 恒溫控制智能負(fù)荷的（溫度）需求具有一定互補(bǔ)性，若（1)中存在某類恒溫控制智能負(fù)荷 未能滿足用戶（溫度）需求的情況，提出各種通過改變對其他類恒溫控制智能負(fù)荷的（溫 度）需求，緩解其未能滿足用戶（溫度）需求的壓力的方案，使各類恒溫控制智能負(fù)荷聯(lián)合 優(yōu)化下用戶對分時(shí)電價(jià)及用戶（溫度）需求的要求得到滿足。
[0033] (3)分析對比（2)中提出的各種方案的效益，以獲得最佳的包含各類恒溫控制智 能負(fù)荷的聯(lián)合優(yōu)化方法。
[0034] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0035] (1)從整體層面上實(shí)現(xiàn)了用戶對用電成本和用電需求的綜合效益最優(yōu)化。由于對 于恒溫控制智能負(fù)荷而言，用戶的需求均是來源于對溫度的感知，因此各類恒溫控制智能 負(fù)荷的用戶（溫度）需求具有一定的互補(bǔ)性，本發(fā)明充分考慮了這一特點(diǎn)并充分發(fā)揮利用， 一方面更合理準(zhǔn)確地描述了用戶需求，另一方面實(shí)現(xiàn)了用戶效益的整體最優(yōu)。
[0036] (2)有效緩解了對單一類恒溫控制智能負(fù)荷優(yōu)化控制方法中可能存在的用戶對用 電成本和用電（溫度）需求的矛盾現(xiàn)象。在出現(xiàn)矛盾時(shí)，優(yōu)先考慮用戶對用電成本的要求， 將未能滿足的用電（溫度）需求轉(zhuǎn)移至對其他類恒溫控制智能負(fù)荷的用電（溫度）需求， 對比分析二者各自效益，以得到最優(yōu)的解決方案。 【【附圖說明】】
[0037] 圖1為電熱水器單一優(yōu)化控制下，滿足用電（溫度）需求與否時(shí)水溫及用電（溫 度）需求的不意圖；
[0038] 圖2為本發(fā)明方法的流程圖；
[0039] 圖3為滿足用電（溫度）需求時(shí)，電熱水器和空調(diào)聯(lián)合優(yōu)化控制與電熱水器單一 優(yōu)化控制對比下，熱水器水溫及用電（溫度）需求示意圖；
[0040] 圖4為三種方案下電熱水器及空調(diào)用電總成本的對比示意圖；其中：方案1為電 熱水器單一優(yōu)化方案（未滿足用電（溫度）需求）；方案2為電熱水器單一優(yōu)化方案（滿 足用電（溫度）需求）；方案3為電熱水器、空調(diào)聯(lián)合優(yōu)化；
[0041 ] 圖5為分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0042] 本發(fā)明優(yōu)化方法控制對象為恒溫控制智能負(fù)荷，包括電熱水器、空調(diào)、換氣設(shè)備 等。主要針對家庭中常用的電熱水器及空調(diào)兩個(gè)恒溫控制智能負(fù)荷的情況進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化控 制實(shí)施方式說明，可擴(kuò)展到多個(gè)智能負(fù)荷的情況。
[0043] 請參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明一種恒溫控制智能負(fù)荷的聯(lián)合優(yōu)化方法，包括以下 步驟：
[0044] 1)、采集電熱水器用戶（溫度）需求范圍（45-K