申请/专利权人：三峡大学

申请日：2021-11-26

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN114154279B

主分类号：G06F30/18

分类号：G06F30/18;G06Q10/0631;G06F18/23;G06Q50/06;G06F111/02;G06F111/04;G06F113/04;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2022.03.25#实质审查的生效;2022.03.08#公开

摘要：含蓄热式电采暖接入的配网承载能力的机会约束评估方法，包括获取气象数据与配网数据；建立热负荷需求模型，并采用聚类方法提取典型热负荷需求曲线；建立蓄热式电采暖系统与运行控制模型；建立含蓄热式电采暖接入的配网承载能力评估模型，并依据负荷调节能力确定机会约束置信度；获取基于非参数核密度估计的配网基础用电负荷概率分布，依据机会约束置信度提取蓄热式电采暖接入配网的基础负荷曲线，对含机会约束的评估模型进行确定性转化；对转化后的评估模型进行求解，得到配网可承载的最大供热面积。本发明能有效增大配网可承载的供热面积，提高配网利用率，实现在当前配网结构以及需求响应下蓄热式电采暖接入规模的合理评估。

主权项：1.含蓄热式电采暖接入的配网承载能力的机会约束评估方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一：获取气象数据与配网基础数据；步骤二：建立热负荷需求模型，并提取典型热负荷需求曲线；步骤三：建立蓄热式电采暖系统与运行控制模型；步骤四：建立含蓄热式电采暖接入的配网承载能力机会约束评估模型，并依据负荷调节能力确定机会约束置信度；步骤五：获取基于非参数核密度估计的配网基础用电负荷概率分布，依据机会约束置信度提取蓄热式电采暖接入配网的基础负荷曲线，对机会约束的评估模型进行确定性转化；步骤六：对转化后的评估模型进行求解，得到配网可承载的最大供热面积；在步骤二中，在建立热负荷需求模型时，采用以下步骤：利用室内体感温度计算热负荷需求，室内体感温度为式1与式2：At＝-1.3+0.92×Ta,t+2.2×Pa,t1 式中：At为t时刻室内体感温度；Ta,t为t时刻空气温度；Pa,t为实际水汽；Rt为t时刻相对湿度；不同建筑类型的耗能特性不同，通常采用设计日热指标来描述，由于实际建筑耗热量受室内外温差影响较大，基于室内体感温度对热指标进行修正，修正公式如式3与式4：Q'k,t＝Qk·Φt3Φt＝Cn-At[Cn-Cw]4式中：Qk为第k类建筑设计日热指标，k＝1…K；Q'k,t为t时刻第k类建筑实际热指标；Φt为t时刻实际供暖面积热指标修正值；Cn为设计日室内温度；Cw为设计日室外温度；热负荷需求模型： 式中：表示t时段节点i处热负荷需求量；ak表示第k类建筑占总供热面积比例；uk,t为0-1变量，即uk,t＝0表示第k类建筑在t时段没有热需求，uk,t＝1表示第k类建筑在t时段有热需求；xi为节点i覆盖的蓄热式电采暖供热面积；在步骤三中建立的蓄热式电采暖系统与运行控制模型为：1蓄热式电采暖系统模型系统由电锅炉、蓄热水箱组成，电锅炉将从电网中获取的电能转换为热能，转换后的热能一部分供给热用户，一部分通过蓄热水箱存储；电锅炉的制热功率如式6-7所示： 式中：为接入节点i的电锅炉t时刻制热功率；为接入节点i的电锅炉t时刻消耗的电功率；ηHP为电锅炉制热效率；为接入节点i的蓄热水箱t时刻的蓄热功率；为接入节点i的电锅炉t时刻直供热功率；蓄热水箱用于在低谷时段蓄热，在用电高峰时段放热，其蓄热特性可表示为蓄热量与蓄放热功率之间的关系： 式中：ηloss表示蓄热水箱的自放热损失系数；为节点i蓄热水箱t时刻的蓄热量；表示接入节点i蓄热水箱t时刻的放热功率；t1与t2分别表示低谷时段开始时刻与结束时刻，即低谷时段为22：00至次日8：00；t1'表示第二天低谷时段开始时刻；α为蓄热式电采暖渗透率，α∈[0,1]，其中当α＝1时表示蓄热水箱覆盖所有供热面积；Δt为时间步长；蓄热式电采暖系统从电网侧获取电能，经过电锅炉电热转换，通过协调蓄热水箱的工作状态为用户提供热能，运行过程需满足热功率平衡： 2蓄热式电采暖运行控制模型为保障配网安全可靠运行，接入配网的电锅炉最大总运行功率应满足： 式中：为接入配网的电锅炉在t时刻最大运行功率；为配网变电站t时刻可增最大传输功率；配网变电站可增传输功率是指配电网主变在考虑一定裕度以及基础负荷后允许增加的负荷量，配网变电站t时刻可增最大传输功率如式12： 式中：为配电变压器额定容量；δ为配电变压器最大负载率；为用电负荷额定功率因数；为供暖季配网变电站的t时刻基础负荷；由于蓄热水箱在低谷时段蓄热的特点，使其需要电网能够提供足够的电量，以满足高峰时段用户的热需求；为保证蓄热设备的稳定可靠运行，蓄热水箱运行功率通常限制在蓄热时段最小可增功率之内，相应蓄热容量也被限值在最小可增电量；但实际上，低谷时段可利用的电量相比最小可增电量要大得多；若将蓄热水箱的运行功率限制在配网最小承载能力内，低谷时段剩余电量将得不到充分利用；因此，将低谷时段可利用的电量视为影响蓄热水箱运行的关键因素之一，蓄具体表达式如式13-14： 式中：Wi.max为节点i邻接的送电侧线路最大可利用低谷电量；α1为裕度系数；Pi,max为节点i邻接供电侧支路传输功率极限；Pbase,i,t为t时刻节点i邻接供电侧支路基础负荷；为节点i接入的蓄热水箱最大蓄热量；在步骤四中，含蓄热式电采暖接入的配网承载能力机会约束评估模型的约束条件为：1潮流约束 式中：Pbase,t为t时刻配网注入的基础功率向量；为t时刻接入配网的电锅炉运行功率向量；B为节点电纳矩阵；θt为t时刻节点相角向量；2支路传输功率约束支路传输功率不应超过传输功率极限：0≤Pi,j,t≤α2Pi,j,max17式中：Pi,j,t与Pi,j,max为支路ij在t时刻传输功率及其极限，α2为裕度系数：3节点相角约束θi,j,min≤θi,j,t≤θi,j,max18式中：θi,j,max与θi,j,min分别为节点ij相角差上下限；4热功率平衡约束热功率平衡约束如式6-式10；5配网变电站可增传输功率约束接入配网的电锅炉总用电功率应小于允许接入配网的电锅炉最大用电功率： 6蓄热水箱运行功率约束为充分利用低谷电量，考虑蓄热水箱跟踪线路低谷可利用功率运行，具体表达式如下： 式中：为t时刻节点i上蓄热水箱运行最大功率；7蓄热水箱蓄热量约束接入节点i的蓄热水箱在低谷时段的总蓄热量应小于允许的最大蓄热量： 考虑配网基础负荷是随机变量，上述不等式约束可以由机会约束表示： 式中：Pr{·}为满足配网承载力评估约束条件的概率；β是预先设定的机会约束置信度，如0.95，1-β表示负荷可调节能力；在步骤五中，将含机会约束条件的评估模型转化成确定性的评估模型： 式中：g·为式23中所有不等式约束；h·为等式约束；为保障电网运行安全可靠并给予需求响应合理的调节区间；采用非参数核密度估计配网基础用电负荷概率密度函数，设配网基础负荷历史数据为x1,…,xn,…,xN，则其概率密度函数的估计公式为： 式中：N为样本容量；h为带宽；k·为核函数。

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百度查询： 三峡大学 含蓄热式电采暖接入的配网承载能力的机会约束评估方法

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