[發明專利]一種基于機會約束的空氣源熱泵有序用電日前調度方法

有效

• 申請號: 201711205179.4
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108108518B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 陳平;吳文傳;朱潔;張伯明;丁屹峰;栗子豪;孫宏斌;楊爍;孫欽裴;徐蕙;張寶群;馬龍飛;宮成;王芳;梁安琪
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;清華大學;國網北京市電力公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F111/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種基于機會約束的空氣源熱泵有序用電日前調度方法，屬于電力系統運行和控制技術領域。該方法首先建立由目標函數和約束條件構成的空氣源熱泵有序用電日前調度模型；然后，對模型約束條件進行轉化，收集室外溫度、負荷預測和光伏預測的預測誤差數據，構建室內溫度運行區間及節點注入功率的機會約束，并利用凸松弛將其轉化為確定性線性約束；最后，應用凸規劃算法對模型求解，得到該配電網區所有空氣源熱泵次日調度啟停計劃。本發明方法利用了熱泵房間水箱的熱容積，在時間尺度上對配電網所有空氣源熱泵的接入時間進行有序規劃調度，達到降低配電網日峰谷差的目的，同時不影響室內溫度的舒適程度。

技術領域

本發明屬于電力系統運行和控制技術領域，特別涉及一種基于機會約束的空氣源熱泵有序用電日前調度方法。

背景技術

為了治理大氣污染，華北地區“煤改電”工程進展迅速，目前已覆蓋北京、天津、河北、山東、河南和山西六省共28個城市。2016年底，北京地區累計完成400個村共計58.25萬戶的“煤改電”改造工作，并將于2017年采暖季前完成522個村的“煤改電”改造?？諝庠礋岜玫碾姛徂D換效率可達2.5以上，故其能源利用效率遠高于直接電熱方式?？諝庠礋岜靡殉蔀椤懊焊碾姟惫┡闹髁鞣绞健?/p>

大面積采暖熱泵的接入，配電網需要進行擴容改造，而采暖負荷日峰谷差大，因此存在設備利用率低等問題。“煤改電”工程實施后京津冀區域農網負荷都有較大幅度的增長，峰谷差增大約14％、平均負荷率降低約10％。這是因為以保證冬季采暖高用電峰安全為目的的保守電網改造方案增加了電網投資、降低了設備利用率。由于采暖季室內外溫差達20-30度，而內外墻和儲熱裝置有較大的蓄熱潛力，因此采暖熱泵作為可調控移峰負荷具有天然優勢?？諝庠礋岜檬悄壳安捎米顝V泛的采暖熱泵。目前尚未有成熟的方法針對熱泵進行用電調度。

配電網內分布式發電和負荷的預測具備不確定性，如遇極端情況則基于確定性參數模型的調度策略可能反而惡化配電網運行。傳統基于機會約束的隨機優化方法在實際應用中面臨兩大問題：(1)需要精確的隨機變量概率密度函數，而該函數在現實中大多數難以獲得；(2)該方法建立的隨機優化模型基本上基于抽樣場景法，計算量過大。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基于機會約束的空氣源熱泵有序用電日前調度方法。本發明通過控制配電網下屬空氣源熱泵的啟停時段以降低配電網運行日峰谷差且不影響用戶舒適度，調度策略具備抗預測誤差的能力，具備一定的可靠性。

本發明提出一種基于機會約束的空氣源熱泵有序用電日前調度方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)建立空氣源熱泵有序用電日前調度模型，該模型由目標函數和約束條件構成；具體步驟如下：

1-1)建立模型的目標函數；

根據歷史預測誤差數據集Φ，包括負荷有功預測誤差數據集合負荷無功預測誤差數據集合和天氣溫度預測誤差數據集合其中k代表第k個誤差數據，建立空氣源熱泵有序用電日前調度模型的目標函數如式(1)所示：

其中，為配電網調度日全天配電最大功率，x^HP為所有空氣源熱泵各時段的開關狀態向量，Ω為開關狀態向量x^HP的凸集可行域，ε為負荷有功功率不確定變量、負荷無功不確定變量、室外天氣溫度不確定變量的統一表示；

式(1)中的E_ε～P[]是計算針對服從概率分布P的不確定性變量ε求括號內的期望值；是計算在規劃變量x^HP在可行域Ω中變化時括號內的最小值；

1-2)確定模型的約束條件；具體如下

1-2-1)房屋和水箱熱力學約束，如式(2)至(7)所示：