體發(fā)熱?？梢缘玫絻?nèi)熱源 發(fā)熱曲線，如圖4所示。電價(jià)采用美國紐約州夏季某典型日的電價(jià)折算成人民幣的電價(jià)。如 圖5所示。上圖所示的是從電網(wǎng)購電的價(jià)格，售電時(shí)，以該價(jià)格乘以某一系數(shù)為售電價(jià)格， 取該系數(shù)為〇. 8。以華北地區(qū)8月某典型日為例，室外溫度變化如圖6。
[0124] 從相關(guān)文獻(xiàn)可以得到我國北方夏季典型日的太陽輻射強(qiáng)度曲線，如圖7所示。該 值為與太陽直射方向垂直時(shí)所接受的太陽輻射強(qiáng)度，考慮到太陽直射方向與建筑外窗的角 度關(guān)系、部分外窗背陽以及玻璃的遮陽系數(shù)等因素，近似取4 :?? ·沉為0. 45*Fwin*It。空 氣密度P和空氣比熱容C分別取I. 2kg/m3和1000 jAkg · °C )。風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電 出力與也天氣情況有關(guān)，預(yù)測其出力曲線如下圖8,9所示。選用蓄電池容量為300kWh，但蓄 電池過充過放會對蓄電池壽命造成極大影響，因此設(shè)蓄電池蓄電量不超過240kWh，不低于 60kWh。最大充放電功率均為10kW。設(shè)蓄電池初始時(shí)刻電量為lOOkWh。分布式能源系統(tǒng)與 外電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)點(diǎn)交換功率的限制雙向均為400kW。電制冷設(shè)備功率上下限為0到120kWh，制 冷能效比EER取3。風(fēng)機(jī)、光伏、蓄電池、電制冷設(shè)備使用維護(hù)成本 cMi,"_、心^分 別取0. 11、0. 08、0. 02、0. 01元/kWh。加入需求側(cè)響應(yīng)，設(shè)用戶在工作時(shí)間可以接受溫度在 設(shè)定溫度的正負(fù)2. 5°C的范圍內(nèi)波動，用戶的設(shè)定溫度依然是22. 5度。用戶的敏感系數(shù)γ = 0.1。其它條件不變，優(yōu)化結(jié)果如圖10~13所示。
[0125] 分布式能源系統(tǒng)與外電網(wǎng)的功率交換和蓄電池的工作情況，有需求側(cè)響應(yīng)的情況 下二者沒有明顯變化。電制冷設(shè)備的工作情況以及室內(nèi)溫度在工作時(shí)間（8:00到20:00) 有明顯不同，出現(xiàn)了明顯波動。該情況下，總運(yùn)行成本為912. 9元。
[0126] 首先對比引入需求側(cè)響應(yīng)先后，電制冷設(shè)備出力曲線，如圖14所示?？梢钥闯黾?入需求側(cè)響應(yīng)后，電制冷設(shè)備的出力以無需求側(cè)響應(yīng)時(shí)電制冷機(jī)的出力曲線為基準(zhǔn)上下波 動。其出力高出基準(zhǔn)的部分為蓄冷，即"充電"，低于基準(zhǔn)的部分為放冷，即"放電"。將制冷 設(shè)備出力在這兩種情況下的差值繪制成曲線的形式將與蓄電池工作情況類似。以電制冷機(jī) 基準(zhǔn)出力減去加入需求側(cè)響應(yīng)后的出力，得到曲線如圖15所示。
[0127] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化調(diào)控方法，其特征在于，所述融合 需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化調(diào)控方法建立分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控模型，通過 引入用戶制冷設(shè)備的響應(yīng)能力來參與分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行；同時(shí)通過考慮系統(tǒng)內(nèi)建筑 的熱平衡方程，定量描述獲得用戶室內(nèi)溫度與制冷設(shè)備出力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。2. 如權(quán)利要求1所述的融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化調(diào)控方法，其特征 在于，所述融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化調(diào)控方法具體包括： 步驟一，基于分布式能源系統(tǒng)所接入的主網(wǎng)電力市場環(huán)境、分布式能源系統(tǒng)自身的網(wǎng) 絡(luò)構(gòu)成、需求側(cè)響應(yīng)資源、分布式電源、儲能設(shè)備的特性，建立分布式能源系統(tǒng)的能量管理 優(yōu)化調(diào)度模型，獲得相關(guān)參數(shù)信息； 步驟二，對于分布式能源系統(tǒng)內(nèi)的分布式電源和負(fù)荷，所處的外界環(huán)境進(jìn)行能量管理 調(diào)度周期內(nèi)的預(yù)測； 步驟=，基于所建立目標(biāo)分布式能源系統(tǒng)的能量管理優(yōu)化調(diào)度模型，進(jìn)行能量管理優(yōu) 化調(diào)度求解； 步驟四，根據(jù)優(yōu)化模型，通過內(nèi)點(diǎn)法獲得運(yùn)算周期內(nèi)分布式能源系統(tǒng)能量管理每個(gè)階 段的運(yùn)行方案一天之內(nèi)的出力調(diào)度方案。3. 如權(quán)利要求2所述的融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化調(diào)控方法，其特征 在于，所述構(gòu)建優(yōu)化調(diào)控模型包括用戶舒適度與制冷設(shè)備出力之間數(shù)學(xué)模型，具體構(gòu)建方 法如下：Pm為分布式能源系統(tǒng)與外電網(wǎng)的交換功率，當(dāng)為正時(shí)，分布式能源系統(tǒng)從電網(wǎng)獲 得電量，為負(fù)時(shí)，分布式能源系統(tǒng)向外電網(wǎng)售電；P?t、Ppy分別表示風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電設(shè)備 的出力；為分布式能源系統(tǒng)中的電負(fù)荷；Pbt表示分布式能源系統(tǒng)中蓄電池的出力，當(dāng)其 為正時(shí)，蓄電池充電，為負(fù)時(shí)，蓄電池放電；Pw為電制冷機(jī)的輸入電功率；Qw為電制冷機(jī)的 輸出制冷功率；9。1為分布式能源系統(tǒng)中的冷負(fù)荷，全部為夏季降低室溫所用； 步驟一，獲得用戶室內(nèi)溫度與制冷設(shè)備出力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，依據(jù)能量守 恒的原則得到建筑的熱平衡方程，如式（1)所示：(1) 其中dTm/dT為室內(nèi)溫度的變化率；P為室內(nèi)空氣的質(zhì)量；C為比熱容；AQ為室內(nèi) 熱量的變化量； 步驟二，建筑內(nèi)人體及設(shè)備發(fā)熱W及制冷/熱設(shè)備的制冷/熱功率輸出，式（1)進(jìn)一步 轉(zhuǎn)化為式（2):片） 其中，Iw? ?CU-TJ為建筑外墻與室外傳遞的熱量心U為建筑外墻的傳熱系 數(shù)；為建筑外墻面積；燈。。八1。）為室內(nèi)外溫度差；k"。? ?CU-TJ為建筑外窗與室 外傳遞的熱量；k?。為建筑外窗的傳熱系數(shù)；F"1。為建筑外窗的面積；JC表示太陽熱 福射傳遞的熱量；I為太陽福射功率，表示與光照垂直時(shí)每平方米每秒接受的熱量；SC為遮 陽系數(shù)，與是否有遮陽板、玻璃材質(zhì)有關(guān)；Q為室內(nèi)熱源的發(fā)熱功率；9。1為制冷設(shè)備的制冷 功率； 步驟=，約束條件與優(yōu)化決策變量： 電母線的能量平衡方程如下： Pex+PfT+PpV=Pel+Pbt+Pec做 冷母線能量平衡方程： Qec 二Q。1 (4) 電制冷設(shè)備能量轉(zhuǎn)換方程，其中邸3為電制冷設(shè)備的制冷能效比： Qec= P 6。?邸R 妨 式子（4)和（5)合為式化）： Qcl= Pec ?邸R (6) 式（1)和化）即為該分布式能源系統(tǒng)利用母線式結(jié)構(gòu)所得到的能量平衡方程； 步驟四，將式（6)帶入熱平衡方程（2)，得到W電制冷設(shè)備功率表達(dá)的熱平衡方程：分布式能源系統(tǒng)中各設(shè)備的功率上下限約束如式（8)所示：巧） 步驟五，蓄電池荷電狀態(tài)的約束，如下式（9)所示： 應(yīng)< Ww <而 (9) 其中，Wbt表示蓄電池某一時(shí)刻的電量，例如時(shí)刻t時(shí)： 粒< W占"t) = Wh(日）+拭fv") < IC (10) 其中，WbtW為蓄電池的初始電量； 步驟六，分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控目標(biāo)函數(shù)：(13) 式中第一項(xiàng)1為分布式能源系統(tǒng)與電網(wǎng)能量交換帶來的 凈支出；Cph,為i時(shí)刻從電網(wǎng)購電的電價(jià)；Cw,為i時(shí)刻向電網(wǎng)售電的電價(jià)； 式中第二項(xiàng)（巧化rCW。。, + CW。,。+|Pbd?Qt。,。+Pec.rQe。,。）代表分布式能源系 統(tǒng)中各設(shè)備的使用維護(hù)成本；Cwr。，。、Cw胃、分別代表風(fēng)機(jī)、光伏、蓄電池和電 制冷機(jī)單位時(shí)間段、單位功率的使用維護(hù)成本； 式中第S項(xiàng)丫I-Twtl為影響用戶舒適性而設(shè)的罰函數(shù)項(xiàng)，丫為罰因子，為用戶對 舒適性的敏感程度，單位為元/"C; 丫根據(jù)不同的用戶敏感性來選擇，稱為用戶敏感系數(shù)； 步驟屯，約束和目標(biāo)函數(shù)共同組成了一個(gè)混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，W每15分鐘為一個(gè) 時(shí)間點(diǎn)，全天共96個(gè)時(shí)刻，分布式能源系統(tǒng)的融合需求側(cè)響應(yīng)優(yōu)化調(diào)控模型如（14)所示：(!4) 其中t= 1，2,…，96。4. 如權(quán)利要求3所述的融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化調(diào)控方法，其特征 在于，優(yōu)化模型中日結(jié)束時(shí)刻與起始時(shí)刻的電池蓄電量相等，即Pbt還需滿足下式約束： EPbt=O(11) 最后，需要考慮建筑室內(nèi)溫度上下限約束： Tjn<Tin<f~： (12) 該優(yōu)化模型中P?t、Ppy、和/均為已知預(yù)測量，優(yōu)化過程中的變量包括P。、、Pbt、P。。和Tm,看出Tm的值根據(jù)熱平衡方程式（2)由上述已知預(yù)測量和P。。求得，因此Tm為非獨(dú)立變 量，獨(dú)立決策變量只有=個(gè)：Pex、Pbt、Pec。5. -種使用權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化 調(diào)控方法的冷熱電聯(lián)供機(jī)組。6. -種使用權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化 調(diào)控方法的電制冷機(jī)。7. -種使用權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化 調(diào)控方法的吸收式制冷機(jī)。8. -種使用權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化 調(diào)控方法的電儲能的樓宇供能系統(tǒng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種融合需求側(cè)響應(yīng)的分布式能源系統(tǒng)能量優(yōu)化調(diào)控方法，包括建立分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控模型，通過引入用戶制冷設(shè)備的響應(yīng)能力來參與分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行；通過考慮系統(tǒng)內(nèi)建筑的熱平衡方程，來定量描述獲得用戶室內(nèi)溫度與制冷設(shè)備出力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。本發(fā)明在滿足用戶用能舒適性的基礎(chǔ)上，減少對電池儲能系統(tǒng)的依賴性，有效提高分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；建立了分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控模型，通過引入用戶側(cè)制冷設(shè)備的響應(yīng)能力來參與分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，同時(shí)通過考慮系統(tǒng)內(nèi)建筑的熱平衡方程，來定量描述獲得用戶室內(nèi)溫度與制冷設(shè)備出力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，保證用戶的舒適性。結(jié)果表明引入用戶需求響應(yīng)可有效節(jié)約用能成本。
【IPC分類】H02J3/38, H02J3/32, H02J3/00
【公開號】CN105207205
【申請?zhí)枴緾N201510590816
【發(fā)明人】蔣菱, 王旭東, 于建成, 李國棟, 霍現(xiàn)旭
【申請人】國網(wǎng)天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月16日