[發(fā)明專利]基于電蓄熱與舒適度的非住宅樓宇需求靈活性量化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010764427.4
• 申請日: 2020-08-02
• 公開（公告）號: CN112066524B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李家玨;崔嘉;王安妮;王剛;董之微;盧巖;曲藝;張強;朱蠡;黃鷥羽
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;沈陽工業(yè)大學(xué);國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: F24F11/63
• 分類號: F24F11/63
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21100
• 代理人: 何學(xué)軍;侯景明

本發(fā)明屬于非住宅樓宇負荷需求側(cè)響應(yīng)的表征技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于電蓄熱與舒適度的非住宅樓宇需求靈活性量化方法。包括：建立熱量動態(tài)模型；對所建立的模型進行辨識；對辨識后的模型進行量化處理；根據(jù)量化處理結(jié)果，建立考慮時序特性的非住宅樓宇需求靈活性量化模型。本發(fā)明運行效率高、魯棒性強，允許定義時變的靈活性和用來比較靈活的資源。本發(fā)明詳細闡述了運行靈活性概念，并將其擴展到綜合考慮樓宇的物理和舒適度約束領(lǐng)域。利用概率分析來指定樓宇能源需求的隨機性質(zhì)，天氣、樓宇類型和舒適度約束的影響，允許靈活地聚合樓宇單元，或輔助樓宇靈活負荷聚合商管理人員來掌握由特定的樓宇特性及其環(huán)境所給出的需求靈活性潛力和約束。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非住宅樓宇負荷需求側(cè)響應(yīng)的表征技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電蓄熱與舒適度的非住宅樓宇需求靈活性量化方法。

背景技術(shù)

盡管最近發(fā)生了經(jīng)濟危機，油價下跌，可再生能源(renewable energy sources，RES)仍在繼續(xù)增長。2019年，它們占全球裝機容量凈增加量的58％。除了可再生能源在能源脫碳方面的優(yōu)勢外，可再生能源的隨機性、不可控性和不可預(yù)測性也不可避免地增加了電力系統(tǒng)運行的不確定性。因此，增加了系統(tǒng)對電力儲備和靈活性電源的需求。當電力儲備被安排在發(fā)電機組之間時，靈活性是一種新興的策略，它允許電力系統(tǒng)的運行和控制任務(wù)中需求方更積極地參與。

非住宅樓宇約占城市能耗的三分之一，在實現(xiàn)能效和可持續(xù)性目標方面發(fā)揮著重要作用。特別是由于非住宅樓宇的能耗如此之高，因此對其能耗的改變可以非常重要地用于改善大型能源系統(tǒng)的運行。因此，通過可能的網(wǎng)絡(luò)支持活動，如擁塞管理，或輔助服務(wù)，如本地平衡，成為電力系統(tǒng)的寶貴資源。為了做到這一點，樓宇需要根據(jù)外部信號(自愿或強制)動態(tài)調(diào)整其電力消耗模式。樓宇的這種適應(yīng)性行為通常被稱為需求靈活性。

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活性定義。發(fā)電單元根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)其輸入電力系統(tǒng)的功率和能量的能力稱為運行靈活性。該方法被系統(tǒng)運行員(System Operators，SOs)用來減少電力系統(tǒng)運行不確定性對的影響。通過組織輔助服務(wù)市場，通過(自動)一級和二級控制，或(手動)三級控制，對突發(fā)的、未預(yù)料到的供需失衡進行調(diào)度和調(diào)度。當干擾發(fā)生導(dǎo)致明顯的頻率波動時，一級儲備立即啟動。為了緩解初級儲量，如果不平衡超過30秒，則啟動次級儲量。最后，如果偏差持續(xù)時間大于15分鐘，使用三級儲量。一般而言，電力系統(tǒng)備用具有三個主要特征:

(1)斜坡速度[MW/min]，即，單位反應(yīng)的快慢；

(2)上/下調(diào)節(jié)功率[MW]，即，可為支援活動提供多少電力；

(3)能源容量[MWh]，即，反應(yīng)能持續(xù)多久。

需求靈活性通常以能量來量化，即可以轉(zhuǎn)移或減少多少能量(kWh)，而忽略了響應(yīng)大小(kW)和上升/下降時間(kW/min)。一個典型的非住宅樓宇有一半以上的能源用于舒適管理和空間調(diào)節(jié)。因此，探索需求的靈活性將直接影響用戶在樓宇中的舒適度。已有多項研究探討了需求靈活性與樓宇使用者舒適度之間的關(guān)系。一些研究工作表明，通過被動式蓄熱和暖通空調(diào)控制實現(xiàn)舒適性優(yōu)化的靈活性潛力。然而，將電力系統(tǒng)需求集成到需求靈活性量化中仍存在不足。有必要開發(fā)一種方法，將電力系統(tǒng)的目標與樓宇的能源行為和目標結(jié)合起來，同時保持魯棒、可擴展性和可理解性。

關(guān)于樓宇大量文獻研究如何通過其靈活的行為來幫助減少這種不確定性。但是，缺乏一種明確的方法來界定何時、在何種數(shù)量以及這種靈活性能維持多久。

另外，關(guān)于樓宇能量分析僅限于樓宇的類型和容量、舒適系統(tǒng)、樓宇材料和樓宇功能。

基于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員進行了不斷的技術(shù)研發(fā)工作。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種基于電蓄熱與舒適度的非住宅樓宇需求靈活性量化方法。其目的是為了提出一種運行效率高、魯棒性強的基于電蓄熱與舒適度管理的非住宅樓宇需求靈活性量化方法的發(fā)明目的。