CN111552181A - 一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法 - Google Patents

一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法 Download PDF

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CN111552181A CN202010371625.4A CN202010371625A CN111552181A CN 111552181 A CN111552181 A CN 111552181A CN 202010371625 A CN202010371625 A CN 202010371625A CN 111552181 A CN111552181 A CN 111552181A
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Abstract

一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,考虑了电网公司在利用需求响应技术实现削峰填谷的应用过程中对包括电能、热能等形式在内的资源协调优化配置。在统一的综合能源服务***支撑情况下,通过对多种形式能源的信息采集,通过建立模型和约束条件的方法,制定需求响应过程中园区内各种形式资源的利用方式。明确了园区内的各类负荷设备的使用情况,保障用户正常的用能体验,同时也实现需求响应在削峰填谷过程中的应用;统一的综合能源服务***不仅实现了园区内各类资源的信息整合,并且在实现了电力用户参与需求响应削峰填谷的情况下,保证了电力用户日常的用户用能需求,实现了电力用户用能成本的经济最大。

Description

一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法
技术领域
本发明属于电能资源调配技术领域,涉及综合能源服务应用和需求侧管理的结合,具体涉及一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法。
背景技术
目前面向综合能源服务研究主要集中在装置与***研发方面,重点推进项目工程的部署。部分研究涉及综合能源的资源调配模型,但是所述模型以及求解过程过于繁杂且求解难度大。从工程角度出发,这类研究不利于实际电网管理人员快速应用。现有研究将综合能源应用与需求响应业务结合的也相对较少。本专利旨在提出一种简单的数学模型,用于描述电网调控过程中所涉及的设备。通过设备数学模型描述,利用混合非整数线性规划快速规划各类资源的调度方式,辅助电网管理人员实现综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法。
本发明具体采用以下技术方案:
一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1:对园区内的用户电力负荷建模对象进行分类,所述用户电力负荷建模对象包括分布式空调、热水器、冷热电三联供设备、电动汽车以及储能装置;
步骤2:判断当前时刻是否为需求响应调控时段,是则进入步骤3,否则结束;
步骤3:当前时刻为需求响应调控时段时,采集分布式空调、热水器、冷热电三联供***、电动汽车以及储能装置的数据;
所述分布式空调的数据包括每个居民住宅屋顶、墙体和外置导热设备和窗户的单位时间内每摄氏度变化时的传热量,居民住宅单位时间内每摄氏度变化时的储热量,上一次调控结束后的室内温度和调控的温度上下限;
所述冷热电三联供***的数据包括燃气低热值,制冷效率,发电效率,制热能耗,最小燃气消耗速率,最大燃气消耗速率,最小供冷功率和最大供冷功率;
所述储能装置的数据包括上一时刻存储的能量,储能容量上限;
所述电热水器的数据包括每个电热水器的装水容量,每个时段的温度,每个电热水器期望的烧水时长;
所述电动汽车的数据包括每个电动汽车的最小充电功率,最大充电功率、电动汽车参与调控的数量、电动汽车的充电效率;
步骤4:分别建立分布式空调、热水器、冷热电三联供***、电动汽车以及储能装置的用电量和能耗模型;
步骤5:设定用电量和能耗模型的约束条件;
步骤6:建立用户电力负荷的需求响应资源配置模型;
步骤7:将在所述步骤3中采集的数据输入所述步骤6中的用户电力负荷的需求响应资源配置模型求解满足配置模型的最优解;
步骤8:根据所述步骤7得到的满足配置模型的最优解对园区内用户电力负荷进行调控,然后返回步骤2。
本发明还进一步采用以下优选技术方案:
在所述步骤4中,分布式空调的用电量简化模型为:
Figure BDA0002478514190000021
式(1)中
Figure BDA0002478514190000022
为t时刻第i个分布式空调的功率,
Figure BDA0002478514190000023
为所有居民在调控时间间隔Δt内的空调用电量,
Figure BDA0002478514190000024
为第i个编号空调在调控时间间隔Δt内的额定用电量,δt,i为t时刻第i个编号的分布式空调开启状态,其数值为布尔0-1类型,当δt,i等于0时分布式空调处于关闭状态,等于1是处于开启状态,NAC为参与响应的分布式空调的数量。
在所述步骤4中,冷热电三联供设备的输出电能和制冷能耗简化模型为:
Figure BDA0002478514190000025
式(2)中
Figure BDA0002478514190000026
为冷热电三联供在调控时间间隔Δt内的能耗,
Figure BDA0002478514190000027
为输出电能,
Figure BDA0002478514190000031
为制冷能耗,
Figure BDA0002478514190000032
为制热能耗;
Figure BDA0002478514190000033
为冷热三联供的产出电能功率,
Figure BDA0002478514190000034
为冷热三联供的产出制冷功率。
在所述步骤4中,储能装置的充放电量简化模型为:
Figure BDA0002478514190000035
式(3)中
Figure BDA0002478514190000036
为储能装置在调控时间间隔Δt内的充放电量;Pt ES表示储能装置充放电的功率,当Pt ES为负值的时候为放电,正值的时候为充电。
在步骤4中,电动汽车的充电用电量简化模型为:
Figure BDA0002478514190000037
式(4)中
Figure BDA00024785141900000321
为调控时间间隔Δt内所有电动汽车的充电用电量,NEV为电动汽车参与调控的数量,j表示第j辆电动汽车,
Figure BDA0002478514190000039
为电动汽车的充电功率,
Figure BDA00024785141900000310
为电动汽车的充电效率。
在所述步骤4中,电热水器的用电量简化模型为:
Figure BDA00024785141900000311
式(5)中
Figure BDA00024785141900000312
为在调控时间间隔Δt内电热水器的用电量,NH为参与需求响应的电热水器的数量,s表示第s个电热水器,
Figure BDA00024785141900000313
为电热水器的加热功率,Δt为调控时间间隔。
在所述步骤5中设定的约束条件为:
Figure BDA00024785141900000314
其中,Qt为调控时间间隔Δt内t时刻电网期望的用电量、
Figure BDA00024785141900000315
为调控时间间隔Δt内分布式空调用电量、
Figure BDA00024785141900000316
为t时刻冷热三联供输出电能、
Figure BDA00024785141900000317
为t时刻冷热三联供制冷能耗、
Figure BDA00024785141900000318
为调控时间间隔Δt内电热水器的用电量、
Figure BDA00024785141900000319
为调控时间间隔Δt内储能装置的充放电量、
Figure BDA00024785141900000320
为调控时间间隔Δt内电动汽车的充电用电量。
分布式空调约束条件为调控的温度、温度与用电量之间的关联关系模型:
Figure BDA0002478514190000041
式中
Figure BDA0002478514190000042
为调控时间间隔Δt内第i个编号的分布式空调供暖或供冷的居民室内温度;Δt为调控时间间隔;参数Wi为居民住宅屋顶、墙体和外置导热设备和窗户的单位时间内每摄氏度变化时的传热量;Yi为居民住宅单位时间内每摄氏度变化时的储热量;Zt,i为调控时间间隔Δt内第i个编号的分布式空调所处的居民住宅室内照明、电气设备以及人体散热总和对室内温度的影响;δt,i为t时刻第i个编号的分布式空调开启状态,其数值为布尔0-1类型,当δt,i等于0时分布式空调处于关闭状态,等于1是处于开启状态;
Figure BDA0002478514190000043
为第i个编号空调的额定用电量;调控后的温度要满足下式:
Figure BDA0002478514190000044
式中
Figure BDA0002478514190000045
为t时刻第i个编号的分布式空调供暖或供冷的居民室内温度;
Figure BDA0002478514190000046
为第i个编号的分布式空调参加调控温度的上限,
Figure BDA0002478514190000047
为第i个编号的分布式空调参加调控温度的下限。
冷热电三联供设备约束条件为输入的燃气量以及用于输出的电和供冷功率:
Figure BDA0002478514190000048
Figure BDA0002478514190000049
式(8)(9)中
Figure BDA00024785141900000410
为调控时间间隔Δt内冷热三联供的输出电能功率,
Figure BDA00024785141900000411
为t时刻冷热三联供的产出制冷功率;
Figure BDA00024785141900000412
为t时刻冷热电三联供设备输出用于供冷的功率,Vt CCHP为t时刻的冷热电三联供设备燃气消耗速率,γ为燃气低位热值,ηCCHP,P为发电效率,ηCCHP,C为制冷效率;
Figure BDA00024785141900000413
Figure BDA0002478514190000051
式中
Figure BDA0002478514190000052
是最小燃气消耗速率,
Figure BDA0002478514190000053
为最大燃气消耗速率;
Figure BDA0002478514190000054
为最小供冷功率,同理
Figure BDA0002478514190000055
为最大供冷功率。
储能装置约束条件为储能容量存在上下限:
Figure BDA0002478514190000056
式(12)中
Figure BDA0002478514190000057
为储能装置在调控时间间隔Δt内的能耗,
Figure BDA0002478514190000058
为储能装置在调控时间间隔Δt内储存的能量,
Figure BDA0002478514190000059
为上一次调控结束后储存的能量;
Figure BDA00024785141900000510
式(13)表示调控时间间隔Δt内的储能装置储能容量
Figure BDA00024785141900000511
取值范围,最低取值为0,最高取值为
Figure BDA00024785141900000520
电动汽车约束条件为充电功率:
Figure BDA00024785141900000512
其中,
Figure BDA00024785141900000513
为第i个电动汽车的充电功率,最小充电功率为
Figure BDA00024785141900000514
最大充电功率为
Figure BDA00024785141900000515
电热水器约束条件为调控时间:
Figure BDA00024785141900000516
式(14)中cwater为水的比热容,而ρwater为水的密度,Vi为第i个电热水器的装水容量,Treal为开始调节时的水温,
Figure BDA00024785141900000517
为第i个电热水器的设定温度;Hi为第i个电热水器期望的烧水时长,
Figure BDA00024785141900000518
为调控的功率大小。
在步骤6中,根据所述步骤4的简化模型以及所述步骤5中设定的约束条件,建立用户电力负荷的需求响应资源配置模型:
Figure BDA00024785141900000519
其中,maxλ为总体调控效益,λAC为分布式空调的单位电能变化调控效益、λCCHP为冷热电三联供设备的单位电能变化调控效益、λH为电热水器的单位电能变化调控效益、λES为储能装置的单位电能变化调控效益、λEV为电动汽车单位电能变化所带来的调控效益。
本发明具有以下技术效果:
本发明在统一的综合能源服务***支撑情况下,通过对多种形式能源的信息采集,利用混合整数非线性规划的方法,制定了需求响应过程中园区内各种形式资源的利用方式。明确了园区内的各类负荷设备的使用情况,保障用户正常的用能体验,同时也实现需求响应在削峰填谷过程中的应用。统一的综合能源服务***不仅实现了园区内各类资源的信息整合,并且在实现了电力用户参与需求响应削峰填谷的情况下,保证了电力用户日常的用户用能需求,实现了电力用户用能成本的经济最大。
附图说明
图1是本发明的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法的流程图。
具体实施方式
下面,结合附图对本发明的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法进行详细介绍。
图1是本发明的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法的流程图,如图1所示,本发明的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法具体包括以下步骤:
步骤1:对园区级的用户电力负荷建模对象进行分类,所述用户电力负荷建模对象包括分布式空调、热水器、冷热电三联供设备、电动汽车以及储能装置。
步骤2:判断当前时刻是否为需求响应调控时段,是则进入步骤3,否则结束,其中,需求响应调控时段由电网调度人员来制定,电网负荷出现供需不平衡时或者负荷过高过低的时候都有可能启动调控,一般用来削峰填谷和新能源消纳。
步骤3:当前时刻为需求响应调控时段时,采集数据分布式空调、热水器、冷热电三联供***、电动汽车以及储能装置的关键数据。
具体地,分布式空调采集每个居民住宅屋顶、墙体和外置导热设备和窗户的单位时间内每摄氏度变化时的传热量,居民住宅单位时间内每摄氏度变化时的储热量,上一时刻即t-1时刻的室内温度,调控的温度上下限。其中,外置导热设备指能够改变室内温度的设备,例如,暖气片、电冰箱等。在进行需求响应时将需求响应调控时段以△t等分。一般当前时刻以t表示,上一时刻以t-1表示。
冷热电三联供采集的燃气低热值,制冷效率,发电效率,制热能耗,最小燃气消耗速率,最大燃气消耗速率,最小供冷功率,最大供冷功率。
储能装置采集上一时刻存储的能量,储能容量上限。
电热水器采集每个电热水器的装水容量,每个时段的温度,每个电热水器期望的烧水时长。
电动汽车采集每个电动汽车的最小充电功率,最大充电功率、电动汽车参与调控的数量、电动汽车的充电效率。
步骤4:分别建立分布式空调、热水器、冷热电三联供***、电动汽车以及储能装置的用电量和能耗模型。
具体地,分布式空调的用电量简化模型为:
Figure BDA0002478514190000071
式(1)中
Figure BDA0002478514190000072
为t时刻第i个分布式空调的功率,
Figure BDA0002478514190000073
为所有居民在调控时间间隔Δt内的空调用电量,
Figure BDA0002478514190000074
为第i个编号空调在调控时间间隔Δt内的额定用电量,δt,i为t时刻第i个编号的分布式空调开启状态,其数值为布尔0-1类型,当δt,i等于0时分布式空调处于关闭状态,等于1是处于开启状态,NAC为参与响应的分布式空调的数量。
冷热电三联供设备的输出电能和制冷能耗简化模型为:
Figure BDA0002478514190000075
式(2)中
Figure BDA0002478514190000076
为冷热电三联供在调控时间间隔Δt内的能耗,
Figure BDA00024785141900000711
为输出电能,
Figure BDA0002478514190000077
为制冷能耗,
Figure BDA0002478514190000078
为制热能耗;
Figure BDA0002478514190000079
为冷热三联供的产出电能功率,
Figure BDA00024785141900000710
为冷热三联供的产出制冷功率。
储能装置的充放电量简化模型为:
Figure BDA0002478514190000081
式(3)中
Figure BDA0002478514190000082
为储能装置在调控时间间隔Δt内的充放电量;Pt ES表示储能装置充放电的功率,当Pt ES为负值的时候为放电,正值的时候为充电。
电动汽车的充电用电量简化模型为:
Figure BDA0002478514190000083
式(4)中
Figure BDA00024785141900000817
为调控时间间隔Δt内所有电动汽车的充电用电量,NEV为电动汽车参与调控的数量,j表示第j辆电动汽车,
Figure BDA0002478514190000085
为电动汽车的充电功率,
Figure BDA0002478514190000086
为电动汽车的充电效率。
电热水器的用电量简化模型为:
Figure BDA0002478514190000087
式(5)中
Figure BDA0002478514190000088
为在调控时间间隔Δt内电热水器的用电量,NH为参与需求响应的电热水器的数量,s表示第s个电热水器,
Figure BDA0002478514190000089
为电热水器的加热功率,Δt为调控时间间隔。
步骤5:设定约束条件。
具体地,分布式空调、热水器、冷热电三联供***、电动汽车以及储能装置的总约束条件为:
Figure BDA00024785141900000810
其中,Qt为t时刻电网期望的用电量、
Figure BDA00024785141900000811
为t时刻分布式空调用电量、
Figure BDA00024785141900000812
为t时刻冷热三联供输出电能、
Figure BDA00024785141900000813
为t时刻冷热三联供制冷能耗、
Figure BDA00024785141900000814
为t时刻电热水器的用电量、
Figure BDA00024785141900000815
为t时刻储能装置的充放电量、
Figure BDA00024785141900000816
为t时刻电动汽车的充电用电量。其中,电网调控用户负荷的时候通常希望某个时刻所有设备的用电量综合达到电网期望的一个数值区间,这个区间上电网调度人员设定的用电量约束,以能够保证整体供需平衡。
分布式空调约束条件为调控的温度、温度与用电量之间的关联关系模型:
Figure BDA0002478514190000091
式中
Figure BDA0002478514190000092
为调控时间间隔Δt内第i个编号的分布式空调供暖或供冷的居民室内温度;Δt为调控时间间隔;参数Wi为居民住宅屋顶、墙体和外置导热设备和窗户的单位时间内每摄氏度变化时的传热量;Yi为居民住宅单位时间内每摄氏度变化时的储热量;Zt,i为调控时间间隔Δt内第i个编号的分布式空调所处的居民住宅室内照明、电气设备以及人体散热总和对室内温度的影响;δt,i为t时刻第i个编号的分布式空调开启状态,其数值为布尔0-1类型,当δt,i等于0时分布式空调处于关闭状态,等于1是处于开启状态;
Figure BDA0002478514190000093
为第i个编号空调的额定用电量;调控后的温度要满足下式:
Figure BDA0002478514190000094
式中
Figure BDA0002478514190000095
为t时刻第i个编号的分布式空调供暖或供冷的居民室内温度;
Figure BDA0002478514190000096
为第i个编号的分布式空调参加调控温度的上限,
Figure BDA0002478514190000097
为第i个编号的分布式空调参加调控温度的下限。
冷热电三联供设备约束条件为输入的燃气量以及用于输出的电和供冷功率:
Figure BDA0002478514190000098
Figure BDA0002478514190000099
式(8)(9)中
Figure BDA00024785141900000910
为调控时间间隔Δt内冷热三联供的输出电能功率,
Figure BDA00024785141900000911
为t时刻冷热三联供的产出制冷功率;
Figure BDA00024785141900000912
为t时刻冷热电三联供设备输出用于供冷的功率,Vt CCHP为t时刻的冷热电三联供设备燃气消耗速率,γ为燃气低位热值,ηCCHP,P为发电效率,ηCCHP,C为制冷效率;
Figure BDA00024785141900000913
Figure BDA0002478514190000101
式中
Figure BDA0002478514190000102
是最小燃气消耗速率,
Figure BDA0002478514190000103
为最大燃气消耗速率;
Figure BDA0002478514190000104
为最小供冷功率,同理
Figure BDA0002478514190000105
为最大供冷功率。
储能装置约束条件为储能容量存在上下限:
Figure BDA0002478514190000106
式(12)中
Figure BDA0002478514190000107
为储能装置在调控时间间隔Δt内的能耗,
Figure BDA0002478514190000108
为储能装置在调控时间间隔Δt内储存的能量,
Figure BDA0002478514190000109
为上一次调控结束后储存的能量;
Figure BDA00024785141900001010
式(13)表示调控时间间隔Δt内的储能装置储能容量
Figure BDA00024785141900001011
取值范围,最低取值为0,最高取值为
Figure BDA00024785141900001012
电动汽车约束条件为充电功率:
Figure BDA00024785141900001013
其中,
Figure BDA00024785141900001014
为第i个电动汽车的充电功率,最小充电功率为
Figure BDA00024785141900001015
最大充电功率为
Figure BDA00024785141900001016
电热水器约束条件为调控时间:
Figure BDA00024785141900001017
式(14)中cwater为水的比热容,而ρwater为水的密度,Vi为第i个电热水器的装水容量,Treal为开始调节时的水温,
Figure BDA00024785141900001018
为第i个电热水器的设定温度;Hi为第i个电热水器期望的烧水时长,
Figure BDA00024785141900001019
为调控的功率大小。
步骤6:建立用户电力负荷的需求响应资源配置模型。
根据步骤4的简化模型以及步骤5中设定的约束条件,获得建立用户电力负荷的需求响应资源配置模型:
Figure BDA00024785141900001020
其中,maxλ为总体调控效益、λAC为分布式空调的电能变化调控效益、λCCHP为冷热电三联供设备的电能变化调控效益、λH为电热水器的电能变化调控效益、λES为储能装置的电能变化调控效益、λEV为电动汽车单位电能变化所带来的调控效益。
步骤7:将在所述步骤3中采集的数据输入步骤6中的用户电力负荷的需求响应资源配置模型进行求解。
具体地,在步骤7中,利用混合非整数线性规划分别求解待求变量。待求变量包括分布式空调在t时刻的开启状态,各个分布式空调在t时刻的功率,所有分布式空调在调控时间间隔Δt内的总用电量。t时刻的冷热电三联供设备燃气消耗速率,t时刻冷热电三联供设备输入的用于供冷功率、制冷功率、制冷能耗、发电功率以及在调控时间间隔Δt内的发电量。t时刻的储能装置充放电功率,在调控时间间隔Δt内的储存能量,储能装置充放电量。t时刻的各个电动汽车的充电功率,t时刻调控后的所有电动汽车用电量。t时刻的各个电热水器的设定温度、调控的功率大小,调控后的所有电热水器用电量。
求解过程主要是在执行需求响应的时候,默认此时处于电网用电高峰,空调用能远高于园区的冷热三联供设备的供冷量。空调的使用需要冷热三联供提供电能,同时园区内的电动汽车、电热水器和储能装置配合使用。在确定了电网调控中心对用电高峰时段的用电量要求Qt时,分布式空调用电量
Figure BDA0002478514190000111
冷热三联供制冷
Figure BDA0002478514190000112
供能
Figure BDA0002478514190000113
电动汽车充电功率
Figure BDA0002478514190000114
电热水器储用电量
Figure BDA0002478514190000115
和储能装置供能
Figure BDA0002478514190000116
需要满足用能平衡。而λAC、λCCHP、λH、λES和λEV分别表示分布式空调、冷热三联供、点热水、储能装置和电动汽车单位电能变化所带来的调控效益。且,调控结果为使5类设备的调控效益λ应达到最大。其中,调控效益是指调控设备所带来的收益。
步骤8:输出步骤7中获得的结果,并进行调控,返回步骤2判断需求响应是否需要调控。
本发明在统一的综合能源服务***支撑情况下,通过对多种形式能源的信息采集,利用混合整数非线性规划的方法,制定了需求响应过程中园区内各种形式资源的利用方式。明确了园区内的各类负荷设备的使用情况,保障用户正常的用能体验,同时也实现需求响应在削峰填谷过程中的应用。统一的综合能源服务***不仅实现了园区内各类资源的信息整合,并且在实现了电力用户参与需求响应削峰填谷的情况下,保证了电力用户日常的用户用能需求,实现了电力用户用能成本的经济最大。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1:对园区内的用户电力负荷建模对象进行分类,所述用户电力负荷建模对象包括分布式空调、热水器、冷热电三联供设备、电动汽车以及储能装置;
步骤2:判断当前时刻是否为需求响应调控时段,是则进入步骤3,否则结束;
步骤3:当前时刻为需求响应调控时段时,采集分布式空调、热水器、冷热电三联供***、电动汽车以及储能装置的数据;
所述分布式空调的数据包括每个居民住宅屋顶、墙体和外置导热设备和窗户的单位时间内每摄氏度变化时的传热量,居民住宅单位时间内每摄氏度变化时的储热量,上一次调控结束后的室内温度和调控的温度上下限;
所述冷热电三联供***的数据包括燃气低热值,制冷效率,发电效率,制热能耗,最小燃气消耗速率,最大燃气消耗速率,最小供冷功率和最大供冷功率;
所述储能装置的数据包括上一次调控结束后存储的能量,储能容量上限;
所述电热水器的数据包括每个电热水器的装水容量,每个调控时段的温度,每个电热水器期望的烧水时长;
所述电动汽车的数据包括每个电动汽车的最小充电功率,最大充电功率、电动汽车参与调控的数量、电动汽车的充电效率;
步骤4:分别建立分布式空调、热水器、冷热电三联供***、电动汽车以及储能装置的用电量和能耗模型;
步骤5:设定用电量和能耗模型的约束条件;
步骤6:建立用户电力负荷的需求响应资源配置模型;
步骤7:将在所述步骤3中采集的数据输入所述步骤6中的用户电力负荷的需求响应资源配置模型求解满足配置模型的最优解;
步骤8:根据所述步骤7得到的满足配置模型的最优解对园区内用户电力负荷进行调控,然后返回步骤2。
2.根据权利要求1所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
在所述步骤4中,分布式空调的用电量简化模型为:
Figure FDA0002478514180000021
式(1)中
Figure FDA0002478514180000022
为t时刻第i个分布式空调的功率,
Figure FDA0002478514180000023
为所有居民在调控时间间隔Δt内的空调用电量,
Figure FDA0002478514180000024
为第i个编号空调在调控时间间隔Δt内的额定用电量,δt,i为t时刻第i个编号的分布式空调开启状态,其数值为布尔0-1类型,当δt,i等于0时分布式空调处于关闭状态,等于1是处于开启状态,NAC为参与响应的分布式空调的数量。
3.根据权利要求1所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
在所述步骤4中,冷热电三联供设备的输出电能和制冷能耗简化模型为:
Figure FDA0002478514180000025
式(2)中
Figure FDA0002478514180000026
为冷热电三联供在调控时间间隔Δt内的能耗,
Figure FDA0002478514180000027
为输出电能,
Figure FDA0002478514180000028
为制冷能耗,
Figure FDA0002478514180000029
为制热能耗;
Figure FDA00024785141800000210
为冷热三联供的产出电能功率,
Figure FDA00024785141800000211
为冷热三联供的产出制冷功率。
4.根据权利要求1所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
在所述步骤4中,储能装置的充放电量简化模型为:
Figure FDA00024785141800000212
式(3)中
Figure FDA00024785141800000213
为储能装置在调控时间间隔Δt内的充放电量;
Figure FDA00024785141800000214
表示储能装置充放电的功率,当
Figure FDA00024785141800000215
为负值的时候为放电,正值的时候为充电。
5.根据权利要求1所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
在步骤4中,电动汽车的充电用电量简化模型为:
Figure FDA00024785141800000216
式(4)中
Figure FDA00024785141800000217
为调控时间间隔Δt内所有电动汽车的充电用电量,NEV为电动汽车参与调控的数量,j表示第j辆电动汽车,
Figure FDA0002478514180000031
为电动汽车的充电功率,
Figure FDA0002478514180000032
为电动汽车的充电效率。
6.根据权利要求1所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
在所述步骤4中,电热水器的用电量简化模型为:
Figure FDA0002478514180000033
式(5)中
Figure FDA0002478514180000034
为在调控时间间隔Δt内电热水器的用电量,NH为参与需求响应的电热水器的数量,s表示第s个电热水器,
Figure FDA0002478514180000035
为电热水器的加热功率,Δt为调控时间间隔。
7.根据权利要求1所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
在所述步骤5中设定的约束条件为:
Figure FDA0002478514180000036
其中,Qt为调控时间间隔Δt内t时刻电网期望的用电量、
Figure FDA0002478514180000037
为调控时间间隔Δt内分布式空调用电量、
Figure FDA0002478514180000038
为t时刻冷热三联供输出电能、
Figure FDA0002478514180000039
为t时刻冷热三联供制冷能耗、
Figure FDA00024785141800000310
为调控时间间隔Δt内电热水器的用电量、
Figure FDA00024785141800000311
为调控时间间隔Δt内储能装置的充放电量、
Figure FDA00024785141800000312
为调控时间间隔Δt内电动汽车的充电用电量。
8.根据权利要求7所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
分布式空调约束条件为调控的温度、温度与用电量之间的关联关系模型:
Figure FDA00024785141800000313
式中
Figure FDA00024785141800000314
为调控时间间隔Δt内第i个编号的分布式空调供暖或供冷的居民室内温度;Δt为调控时间间隔;参数Wi为居民住宅屋顶、墙体和外置导热设备和窗户的单位时间内每摄氏度变化时的传热量;Yi为居民住宅单位时间内每摄氏度变化时的储热量;Zt,i为调控时间间隔Δt内第i个编号的分布式空调所处的居民住宅室内照明、电气设备以及人体散热总和对室内温度的影响;δt,i为t时刻第i个编号的分布式空调开启状态,其数值为布尔0-1类型,当δt,i等于0时分布式空调处于关闭状态,等于1是处于开启状态;
Figure FDA0002478514180000041
为第i个编号空调的额定用电量;调控后的温度要满足下式:
Figure FDA0002478514180000042
式中
Figure FDA0002478514180000043
为t时刻第i个编号的分布式空调供暖或供冷的居民室内温度;
Figure FDA0002478514180000044
为第i个编号的分布式空调参加调控温度的上限,
Figure FDA0002478514180000045
为第i个编号的分布式空调参加调控温度的下限。
9.根据权利要求7所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
冷热电三联供设备约束条件为输入的燃气量以及用于输出的电和供冷功率:
Figure FDA0002478514180000046
Figure FDA0002478514180000047
式(8)(9)中
Figure FDA0002478514180000048
为调控时间间隔Δt内冷热三联供的输出电能功率,
Figure FDA0002478514180000049
为t时刻冷热三联供的产出制冷功率;
Figure FDA00024785141800000410
为t时刻冷热电三联供设备输出用于供冷的功率,
Figure FDA00024785141800000411
为t时刻的冷热电三联供设备燃气消耗速率,γ为燃气低位热值,ηCCHP,P为发电效率,ηCCHP,C为制冷效率;
Figure FDA00024785141800000412
Figure FDA00024785141800000413
式中
Figure FDA00024785141800000414
是最小燃气消耗速率,
Figure FDA00024785141800000415
为最大燃气消耗速率;
Figure FDA00024785141800000416
为最小供冷功率,同理
Figure FDA00024785141800000417
为最大供冷功率。
10.根据权利要求7所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
储能装置约束条件为储能容量存在上下限:
Figure FDA0002478514180000051
式(12)中
Figure FDA0002478514180000052
为储能装置在调控时间间隔Δt内的能耗,
Figure FDA0002478514180000053
为储能装置在调控时间间隔Δt内储存的能量,
Figure FDA0002478514180000054
为上一次调控结束后储存的能量;
Figure FDA0002478514180000055
式(13)表示调控时间间隔Δt内的储能装置储能容量
Figure FDA0002478514180000056
取值范围,最低取值为0,最高取值为
Figure FDA0002478514180000057
11.根据权利要求7所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
电动汽车约束条件为充电功率:
Figure FDA0002478514180000058
其中,
Figure FDA0002478514180000059
为第i个电动汽车的充电功率,最小充电功率为
Figure FDA00024785141800000510
最大充电功率为
Figure FDA00024785141800000511
12.根据权利要求7所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
电热水器约束条件为调控时间:
Figure FDA00024785141800000512
式(14)中cwater为水的比热容,而ρwater为水的密度,Vi为第i个电热水器的装水容量,Treal为开始调节时的水温,
Figure FDA00024785141800000513
为第i个电热水器的设定温度;Hi为第i个电热水器期望的烧水时长,
Figure FDA00024785141800000514
为调控的功率大小。
13.根据权利要求1所述的综合能源服务模式下的园区级需求响应资源配置方法,其特征在于:
在步骤6中,根据所述步骤4的简化模型以及所述步骤5中设定的约束条件,建立用户电力负荷的需求响应资源配置模型:
Figure FDA0002478514180000061
其中,maxλ为总体调控效益,λAC为分布式空调的单位电能变化调控效益、λCCHP为冷热电三联供设备的单位电能变化调控效益、λH为电热水器的单位电能变化调控效益、λES为储能装置的单位电能变化调控效益、λEV为电动汽车单位电能变化所带来的调控效益。
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