[發明專利]基于蒙特卡洛法的電熱水器短期負荷預測方法及系統

在審

• 申請號: 202111249475.0
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113947255A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 左強;楊世海;陳銘明;李波;李志新;方凱杰;吳亦貝;陳宇沁;蘇慧玲
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司營銷服務中心;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮;王萍

1.基于蒙特卡洛法的電熱水器短期負荷預測方法，其特征在于，

所述方法包括：

步驟1，采集電熱水器的工作參數；

步驟2，基于能量守恒原理，利用電熱水器額定參數和運行參數，建立電熱水器的水溫動態模型；利用水溫動態模型和電熱水器熱水溫度變化范圍構建電熱水器的功率模型；

步驟3，采集電熱水器平均使用時長和日使用概率，采用蒙特卡洛法構建電熱水器的開關模型；

步驟4，利用工作參數確定負荷預測參數的概率分布；其中，負荷預測參數包括：用水量、環境溫度、電熱水器的初始水溫及設定水溫；

步驟5，基于負荷預測參數的概率分布，進行蒙特卡洛隨機抽樣；

步驟6，綜合功率模型和開關模型，利用負荷預測參數的蒙特卡洛隨機抽樣結果，得到電熱水器短期負荷的預測值。

2.根據權利要求1所述的基于蒙特卡洛法的電熱水器短期負荷預測方法，其特征在于，

步驟1中，電熱水器的工作參數包括：額定參數和運行參數；

額定參數包括：水箱容積、水箱表面積、進水溫度、熱阻、熱水溫度設定值、額定功率；運行參數包括：水溫、用水量、功率。

3.根據權利要求2所述的基于蒙特卡洛法的電熱水器短期負荷預測方法，其特征在于，

步驟2中，統計時刻t，水溫動態模型滿足如下關系式：

式中，

θ(t)為統計時刻t水箱內的水溫，

θ(t₀)為初始時刻t₀時刻水箱內的水溫，即初始水溫，

其中，

式中，c為水的比熱容，ρ為水的密度，V為水箱容積，S為水箱表面積，R為電熱水器的熱阻，P(t)為統計時刻t電熱水器的功率，U(t)為統計時刻t的用水量，θ_in為水箱的進水溫度，θ_en(t)為統計時刻t的環境溫度。

4.根據權利要求3所述的基于蒙特卡洛法的電熱水器短期負荷預測方法，其特征在于，

步驟2中，統計時刻t，電熱水器的功率模型，滿足如下關系式：

式中，

θ(t)為統計時刻t電熱水器的熱水溫度，

θ_up和θ_low分別是熱水溫度區間的上、下限值，其中熱水溫度區間以熱水溫度設定值θ_set為中值，

P為電熱水器的額定功率，

P(t-Δt)為統計時刻t的前一時刻電熱水器的功率，其中Δt為統計間隔時間。

5.根據權利要求1所述的基于蒙特卡洛法的電熱水器短期負荷預測方法，其特征在于，

步驟3中，統計時刻t，電熱水器的開關模型，滿足如下關系式：

式中，

d為0時表示工作日，為1時表示非工作日，

l為電熱水器的平均使用時長，

p(t)為電熱水器的日使用概率。

6.根據權利要求5所述的基于蒙特卡洛法的電熱水器短期負荷預測方法，其特征在于，

步驟3包括：

步驟3.1，在統計時刻t內，記錄一天24小時內電熱水器的開關情況；

步驟3.2，將t時刻電熱水器的日使用概率p(t)的轉移概率與一個均勻分布在[0，1]的隨機數r進行比較；

步驟3.3，當轉移概率大于隨機數r時，判定電熱水器處于使用狀態，并且下一個統計時刻設置為t+l；反之，則判定電熱水器處于待機狀態，并且下一個統計時刻設置為t+Δt，其中，l為電熱水器的平均使用時長，Δt為統計間隔時間。