CN105823175A - 基于需求响应的空调分时调度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能电网技术领域，尤其涉及一种基于需求响应的空调分时调度的方法，包括：供电运营商为用户安装光伏发电装置并网；根据用户为其空调设定的温度变化区间的大小，将用户分为两类，并与光伏发电装置一道形成联盟；获取当下时刻的光伏发电量，基线负荷，电网电价，室内温度，室外温度，空调的额定功率；根据当前电网电价的峰、平、谷不同时段以及室内外温度，结合当前光伏发电量，来控制空调的启停；计算联盟所得收益，并通过Sharpley值法对两类用户以及光伏发电装置对联盟收益的贡献进行量化并分配收益，本发明有效提高用户的收益和光伏资源的就地消纳，时间复杂度小，计算成本低，在用户侧较易实现。

Description

基于需求响应的空调分时调度的方法
技术领域
本发明属于智能电网技术领域，尤其涉及一种基于需求响应的空调分时调度的方法。
背景技术
需求响应技术是指用户对电力价格信号或激励机制做出响应，并调整正常电力消费模式的市场参与行为。在用户侧引入需求响应技术，通过市场价格或激励机制调动需求侧参与市场的积极性，将供电侧与用电侧进行综合资源整合，是未来电力市场发展的必然趋势。在基于激励的需求响应中，激励机制作为中间因素，引导用户及时削减负荷。其中代表的控制方式是直接负荷控制。这种方式可以简单直接地达到需求响应的效果，但同时需要兼顾用户的舒适度，并且需要为用户提供经济补偿。
直接负荷控制方式适用于居民用户或小型的商业用户。其中，可控负荷主要包括空调等温控类负荷、次要照明设施、电动汽车等。空调由于运行时间长，功率大，温度调控范围灵活，是极具潜力的需求侧资源。空调负荷的降低会为运营商与用户带来可观的收益。空调作为重要的需求侧资源，其贡献度应得到具体的量化，即计算用户应得的收益。
发明内容
为了提高光伏发电量的利用率，降低供电运营商和用户的发电、用电成本，本发明提出了一种基于需求响应的空调分时调度的方法，包括：
步骤1、供电运营商为用户安装光伏发电装置，并将光伏发电并入电网；
步骤2、根据用户为其空调设定的温度变化区间的大小，将用户分为两类，并与光伏发电装置一道形成联盟；
步骤3、获取当下时刻的光伏发电量，基线负荷，电网电价，室内温度，室外温度，空调的额定功率；
步骤4、根据当前电网电价的峰、平、谷不同时段以及室内外温度，结合当前光伏发电量，来控制空调的启停；
步骤5、计算联盟所得收益，并通过Sharpley值法对两类用户以及光伏发电装置对联盟收益的贡献进行量化，根据贡献的大小为用户以及光伏发电装置分配收益；
步骤6、更新时间到下一时刻，返回步骤3，直到整个优化时间区间结束。
所述步骤4具体包括：
当室内温度高于用户设定的温度上限时，空调立即停止运行；
当室内温度低于用户设定的温度下限时，空调立即启动；
当室内温度处于用户设定的温度上限与下限之间时，空调的运行状态将依据电价与光伏发电量进行调整：当电价处于谷时段时，此时将对空调从当下温度加热到温度上限所需的时长进行预估，如果该时长期间，电价一直处于谷时段，空调应处于关闭状态，如果该时长期间，电价已进入平时段，则该时刻空调应立即启动；当电价处于平时段时，计算此时空调加热所需的能量Eon(t)，将当下时刻的光伏发电量表示为S(t)，当Eon(t)＜a·S(t)时，该时刻空调应立即启动，否则空调应处于关闭状态，其中，权衡参数a≥1，用于提高光伏发电能源的利用率；当电价处于峰时段时，计算此时空调加热所需的能量Eon(t)，当Eon(t)＜S(t)时，该时刻空调应立即启动，否则空调应处于关闭状态。
本发明的有益效果在于：将空调在需求响应中的贡献进行量化，并为相应的用户进行收益分配，提高了用户参与需求响应的积极性，有效提高用户的收益，并促进光伏资源的就地消纳，时间复杂度小，计算成本低，在用户侧较易实现。
附图说明
图1是***的结构图。
图2是采用本发明的方法后各用户室内温度与室外温度的对比结果图。
图3是用户结合光伏发电装置与电网交换的电量和光伏发电量的对比图。
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。本发明提出了一种基于需求响应的空调分时调度的方法。图1是***的结构图，主要由商业用户，光伏发电单元，中央控制器等元素组成。其中，每个用户的负荷主要包括空调及其他电器的负荷。中央控制器将会收集各个单元的能量信息，并对每个用户的空调直接进行启停控制，使整个联盟用电成本最低。运营商为用户购买安装光伏发电装置，通过光伏发电的政策补贴与联盟所得收益盈利。负荷优先采用光伏发电能源供电。当社区中的总负荷大于光伏的发电量，运营商将从电网购电以弥补负荷缺额。当社区中的总负荷小于光伏的发电量，光伏发电量在满足社区负荷后仍有剩余，运营商会将多余的电量上网，以获得收益。
为了计算空调的电量消耗，需要对空调与周围空气的传热过程进行建模。对于家庭用户或者小型商业用户中的空调单元，可以采用简化的等值热力学参数模型来表示其运行过程。空调的运行模型需考虑室内与室外空气之间的热量交换，其过程可等效为对应的热力学参数，可由包含热力学参数的微分方程描述，所需参数包括室外温度以及周围环境的等值热参数。
采用本发明的方法可以达到的效果是，通过调整空调的运行状态，提高了整个联盟的收益。通过Sharpley值法对空调的贡献进行量化，并为相应的用户分配收益，提高了用户参与需求响应的积极性。该方法能有效提高用户的收益，并促进光伏资源的就地消纳，时间复杂度小，计算成本低，有利于实现联盟的低成本运营。
空调参与需求响应所产生的收益，是由联盟中用户AC1，用户AC2与光伏发电装置PV三个成员的合作而产生的。在三个成员独立运行时，AC1与AC2向电网买电以供给负荷，PV将所有发电量全部上网。收益分配的对象即为联盟在合作模式下相比独立模式所增添的收益。
以6间住宅底商为研究对象，对所提出方法进行一天的仿真实验。合作模式与独立模式下的收益对比结果如表1所示。
表1：收益对比结果
独立模式 合作模式 增加收益
-263.478 -229.143 34.335
通过Shapley值法，可计算得到AC1，AC2，PV三个成员的收益分别为9.54，7.683与17.112。可以看出光伏发电单元在联盟中的贡献最大，由于AC1中空调的可调控程度较强，在合作中贡献较大，因此分配得到的收益更大。
图2是合作模式下各用户室内温度与室外温度的对比结果图。可以看出，室内温度变化范围在用户的舒适度区间内。本发明提出的方法在提高联盟效益的同时，保证了用户的用电舒适度。在分时电价的谷时段，由于光伏电量较低，温度基本保持在舒适度区间的下限。在接近电价的平时段时，空调会开始运行将温度加热至上限，以保证在电价的平时段空调可以处于关闭状态。在中午时段，由于光伏较高，因此空调处于运行状态，温度保持在舒适度区间的上限。
图3是联盟与电网交换的电量和光伏发电量的对比图。与电网的交换电量为正时，表示光伏上网；与电网的交换电量为负时，表示用户向电网买电。可以看出，仅在11a.m.-1p.m.期间，光伏有余电上网，其余部分全部被负荷消纳，促进了光伏的就地消纳。
本发明可以适用于配有可再生能源发电设备的居民区以及小型商业区等。本发明提出的空调分时调度及收益分配的方法，将空调在需求响应中的贡献进行量化，并为相应的用户进行收益分配，提高了用户参与需求响应的积极性。该方法能有效提高用户的收益，并促进光伏资源的就地消纳，时间复杂度小，计算成本低，在用户侧较易实现。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于需求响应的空调分时调度的方法，其特征在于，包括：
步骤1、供电运营商为用户安装光伏发电装置，并将光伏发电并入电网；
步骤2、根据用户为其空调设定的温度变化区间的大小，将用户分为两类，并与光伏发电装置一道形成联盟；
步骤3、获取当下时刻的光伏发电量，基线负荷，电网电价，室内温度，室外温度，空调的额定功率；
步骤4、根据当前电网电价的峰、平、谷不同时段以及室内外温度，结合当前光伏发电量，来控制空调的启停；
步骤5、计算联盟所得收益，并通过Sharpley值法对两类用户以及光伏发电装置对联盟收益的贡献进行量化，根据贡献的大小为用户以及光伏发电装置分配收益；
步骤6、更新时间到下一时刻，返回步骤3，直到整个优化时间区间结束。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
当室内温度高于用户设定的温度上限时，空调立即停止运行；
当室内温度低于用户设定的温度下限时，空调立即启动；
当室内温度处于用户设定的温度上限与下限之间时，空调的运行状态将依据电价与光伏发电量进行调整：当电价处于谷时段时，此时将对空调从当下温度加热到温度上限所需的时长进行预估，如果该时长期间，电价一直处于谷时段，空调应处于关闭状态，如果该时长期间，电价已进入平时段，则该时刻空调应立即启动；当电价处于平时段时，计算此时空调加热所需的能量Eon(t)，将当下时刻的光伏发电量表示为S(t)，当Eon(t)<a·S(t)时，该时刻空调应立即启动，否则空调应处于关闭状态，其中，权衡参数a≥1，用于提高光伏发电能源的利用率；当电价处于峰时段时，计算此时空调加热所需的能量Eon(t)，当Eon(t)<S(t)时，该时刻空调应立即启动，否则空调应处于关闭状态。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106846179A (zh) * 2017-03-15 2017-06-13 东南大学 一种基于非合作博弈的居民负荷双层调度优化方法
CN107747794A (zh) * 2017-08-18 2018-03-02 国网天津市电力公司 一种新型环境温度自趋优的节能控制方法
CN107871052A (zh) * 2017-12-12 2018-04-03 国家电网公司 一种计及可再生能源和储能的能源集线器优化调度模型
CN113932377A (zh) * 2021-10-28 2022-01-14 珠海格力电器股份有限公司 光伏空调及其控制方法、计算机可读存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103455852A (zh) * 2013-08-28 2013-12-18 西安交通大学 一种基于dea合作博弈的输配电费用分摊方法
CN105226707A (zh) * 2015-09-29 2016-01-06 南京邮电大学 一种基于Shapley值风电并网***输电固定成本的分摊方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103455852A (zh) * 2013-08-28 2013-12-18 西安交通大学 一种基于dea合作博弈的输配电费用分摊方法
CN105226707A (zh) * 2015-09-29 2016-01-06 南京邮电大学 一种基于Shapley值风电并网***输电固定成本的分摊方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JING ZHAO: "Co-benefit and profit sharing model for operation of neighboring industrial PV prosumers", 《INNOVATIVE SMART GRID TECHNOLOGIES – ASIA, 2015 IEEE》 *
黄焘: "考虑分时电价和需求响应的家庭型用户侧微电网优化运行", 《南方电网技术》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106846179A (zh) * 2017-03-15 2017-06-13 东南大学 一种基于非合作博弈的居民负荷双层调度优化方法
CN106846179B (zh) * 2017-03-15 2020-11-20 东南大学 一种基于非合作博弈的居民负荷双层调度优化方法
CN107747794A (zh) * 2017-08-18 2018-03-02 国网天津市电力公司 一种新型环境温度自趋优的节能控制方法
CN107871052A (zh) * 2017-12-12 2018-04-03 国家电网公司 一种计及可再生能源和储能的能源集线器优化调度模型
CN113932377A (zh) * 2021-10-28 2022-01-14 珠海格力电器股份有限公司 光伏空调及其控制方法、计算机可读存储介质

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