[发明专利]一种基于电热水器负荷群模型的负荷控制方法

说明书

本发明公开了一种基于电热水器负荷群模型的负荷控制方法，1)建立考虑水箱内水流动的电热水器模型；2)基于概率分布对负荷调度中心控制区域内的电热水器指标进行聚类，建立电热水器负荷群概率模型；3)根据电热水器内的水温，定义电热水器的热储备状态变量及其计算方法；4)根据负荷群中热水器的热储备状态高低，选择热水器负荷群可控子集，基于考虑用户舒适度的排序方法对热水器负荷群可控子集进行排序，根据排序结果完成负荷控制。本发明由于考虑了电热水器内的温度分布以及自然对流过程，模型客观准确；定义了热储备状态，用户舒适度得到一定保证，对推进温控符合参与电网频率控制有很大的帮助作用。

技术领域

本发明涉及电网负荷侧响应的技术领域，具体涉及一种基于电热水器负荷群模型的负荷控制方法。

背景技术

随着社会经济的迅猛发展，负荷总量日益增大，负荷多样性也得到逐步增强，分布式新能源的接入规模也在逐渐扩大。此外，随着电力市场化的不断发展，全球能源互联网建设的不断推进，电网互联带来的系统稳定问题也越来越突出。电网的安全稳定性受到越来越多的挑战，为此，已有许多概念和技术被提出。其中，有研究者提出让负荷主动参与电网的协调互动，更安全、经济、高效、便捷的实现电网供需平衡，丰富了“电网友好”的内涵。除了改善负荷特性，发展利用可中断负荷，负荷侧针对电网频率和电压变化主动参与电网协调，削减负荷容量，对增加可再生能源接入容量、降低资源消耗、提高电网建设经济效益、提高发电设备的利用率具有很大意义。

负荷侧响应，对负荷特性有一定要求，首先是可关断性，其次不会影响正常的生产或生活，此外，其总容量应符合该地区频率备用容量需求，且需要具备一定的响应速度与可调节时间。针对这些特性，温控负荷受到极大关注。针对具有较大调节容量和良好调节特性的空调、冰箱等，已有较多模型与控制方法被提出。但针对电热水器的模型和控制方法还很少。近几年随着国民经济发展，电热水器负荷容量高速增长，已具备可观的可调节容量，但由于目前模型研究还较为单一，研究深度较浅，没有成熟的控制方法，所以难以参与需求侧响应。本发明在考虑热水器水箱内部温度分布以及自然对流的基础上，提出了更加准确的电热水器温控负荷模型，并根据负荷调度中心与被控热水器交流信息量的不同，提出不同的控制方法，通过选择并排序，改变相应电热水器的开关状态，实现跟踪功率曲线、频率响应、符合平移等功能。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于电热水器负荷群模型的负荷控制方法，解决了目前电热水器负荷模型研究较为单一，没有成熟的负荷控制方法的问题，促进电热水器负荷主动响应技术发展，加强智能电网中的发电侧与用电侧的友好交互，实现电网安全、平稳、高效运行，有着重要意义。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于电热水器负荷群模型的负荷控制方法，其特征在于：包括步骤：

1)结合电热水器的热动力学特性，分析电热水器的功率消耗与设定温度以及工作状态的关系，建立考虑水箱内水流动的电热水器模型；

2)结合考虑水箱内水流动的电热水器模型，基于概率分布对负荷调度中心控制区域内的电热水器指标进行聚类，建立电热水器负荷群概率模型；

3)基于电热水器负荷群概率模型，根据电热水器内的水温，定义电热水器的热储备状态变量及其计算方法；

4)根据负荷群中热水器的热储备状态高低，选择热水器负荷群可控子集，基于考虑用户舒适度的排序方法对热水器负荷群可控子集进行排序，根据排序结果完成负荷控制。

前述的一种基于电热水器负荷群模型的负荷控制方法，其特征是：所述步骤1)，具体步骤包括：

考虑水箱内部温度分布情况，以及出水时，自然对流对水箱内温度分布的影响，电热水器典型热力学模型计算公式为：