[發明專利]一種基于實測數據的分散式電采暖負荷調度方法及其建模系統

在審

• 申請號: 201811266383.1
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109284576A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 嚴干貴;趙磊洋;楊玉龍;穆鋼;劉勁松;韓月;劉芮彤;楊瀅璇
• 申請（專利權）人: 東北電力大學;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林;臧廣維

1.一種基于實測數據的分散式電采暖負荷建模系統，它包括云計算服務單元、綜合調度控制單元和數據采集單元，所述數據采集單元置于采暖房間內，數據采集單元與所述云計算服務單元無線信號連接，用于將采集的電壓、電流、溫度的數據傳輸到云計算服務單元，所述綜合調度控制單元均分別與數據采集單元和云計算服務單元信號連接，用于接收云計算服務單元輸出的計算結果，并根據計算結果輸出控制信號，控制數據采集單元的溫控器；所述數據采集單元的結構是：它包括集中控制器、無線電流電壓表、溫控器、控制信號編碼器和控制信號發射器，所述集中控制器均分別與所述無線電流電壓表、所述溫控器、云計算服務單元的數據計算部分和所述控制信號發射器無線信號連接，所述控制信號編碼器均分別與綜合調度控制單元和控制信號發射器信號連接；其特征是：還包括電采暖負荷調度方法，所述電采暖負荷調度方法包括獲取電采暖系統運行狀態時序數據，構建電采暖負荷簡化二階模型，構建模型誤差裕度函數，優化調度分散式電采暖負荷，具體如下：

1)獲取電采暖系統運行狀態時序數據；

①以ΔT為采樣周期，測量、存儲1,2,…,s…,Sc時段的室內溫度T_in-m、室外溫度T_out-m、功率P_m的時序數據，每個時段的數據總組數或總時間步長分別為l₁,l₂,…,l_s…,l_Sc，其中，Sc為當前時段；

所述時段表示電采暖開關狀態的時間段，其開關的連續開或連續關為一個時段；

②以ΔT為周期，更新室內溫度T_in、室外溫度T_out、功率P的時序數據的歷史數據庫；

③計算參數墻體等效熱阻R

按照公式(1)計算參數墻體等效熱阻R如下：

式中：T_in-ave(s)為第s時段平均室內環境溫度；T_out-ave(s)為第s時段平均室外溫度；io(s)為第s時段的電采暖開關狀態，0表示關閉，1表示開啟；P(s,t)為第s時段t時刻的電采暖功率；n為計算取樣總時段數；

2)構建電采暖負荷簡化二階時序模型；

①利用實測的第1時段的室內溫度T_in、室外溫度T_out、功率P時序數據擬合C₁(1)，C₂(1)，d(1)，g(1)，擬合公式如下：

目標函數：

式中：l為實測溫度數據個數，

約束條件：

式中，C₁(1)，C₂(1)分別為第1時段的擬合等效熱容和參數墻體等效熱容，d(1)，g(1)分別為第1時段的擬合模型比例系數；

②利用實測的第Sc時段室內溫度T_in、室外溫度T_out、功率P的時序數據及歷史擬合獲得的等效空氣熱容C₁、參數墻體等效熱容C₂、模型比例系數d和g，擬合模型比例系數k，擬合公式為：

目標函數：

式中：l為實測溫度數據個數，

約束條件：

式中，C₁(1)，C₂(1)分別為第1時段的擬合等效空氣熱容和參數墻體等效熱容，d(1)，g(1)分別為第1時段的擬合模型比例系數；

③由步驟2)的①和②獲得未來Sc+1時段的初始等效空氣熱容C₁、參數墻體等效熱容C₂、模型比例系數d、g和k；

④根據不斷更新的過去m個時段的歷史數據，通過數據擬合，確定修正方程式：

k＝α·T_out-ave??(8)

其中，α為修正系數，通過歷史數據擬合獲得，T_out-ave為平均室外溫度，

⑤根據修正方程和修正系數α，對參數k進行修正，公式如下：

k＝k+α·(T_out-ave-f(Sc+1)-T_out-ave(Sc))(9)

式中，T_out-ave(Sc)第Sc時段平均室外溫度；T_out-ave-f(Sc+1)預測的第Sc+1時段平均室外溫度；

⑥根據最終獲得的未來Sc+1時段的參數墻體等效熱阻R，等效空氣熱容C₁，參數墻體等效熱容C₂，模型比例系數d、g和k，獲得Sc+1時段的電采暖負荷簡化二階時序模型如下：

其中，t時間；T_in(t)為t時刻室內環境溫度；T_out(t)為t時刻室外溫度；P(t)為t時刻電采暖功率；C₁等效空氣熱容；C₂等效墻體熱容；R墻體等效熱阻；T₀起始時刻室內溫度；k，d，g模型比例系數；

3)構建模型誤差裕度函數；

①根據1,2,…,s…,Sc段擬合預測模型的計算室內溫度T_in-f(s,t)與實測室內溫度數據T_in-m(s,t)間的誤差ΔT_in，即建立數據庫，計算室內溫度預測擬合誤差的概率分布函數:

F(ΔT_in)＝P(ΔT_inT)(11)

②根據上述概率分布，確定分散式電采暖負荷可調節裕度，見公式(12)：

ΔTm＝F^-1(ε)(12)

其中，ε為調度者期望或輸入的溫度越限概率指標；

4)優化調度分散式電采暖負荷；

為了滿足電力系統靈活調度需求，根據調度目標Δp_obj(t)，通過調度系統對電采暖負荷進行優化調度：

·目標函數：

Min：(Δp_obj(t)-P)(Δp_obj(t)-P)(13)

·約束條件：

室內溫度約束：T_min(t)+ΔTm＜T_in(t)＜T_max(t)-ΔTm(14)

等效熱力學模型：

所述電力系統靈活調度需求包括棄風功率消納，風電誤差、負荷誤差跟蹤，調峰。