[发明专利]一种计及智能楼宇热储特性的电热综合能源系统调度方法

权利要求书

1.一种计及智能楼宇热储特性的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)求解智能楼宇一阶热力学等效热参数微分方程，获得方程的特解形式；该步骤的具体过程如下：

(101)将智能楼宇热动态特性表示为一阶热力学等效热参数微分方程：

上式中，下标t表示调度时刻；为t时刻智能楼宇热负荷；K^HC和K^HLC分别为智能楼宇等效热容量和热损失系数；和分别为t时刻室内和室外温度；为t时刻室内温度的微分；dt为时间的微分；

(102)考虑t-1到t时刻的室内温度变化情况，该一阶热力学等效热参数微分方程满足t-1时刻室内温度为的初始条件，求解一阶热力学等效热参数微分方程并代入初始条件，得如下特解形式：

上式中，e为自然常数；

(2)设置虚拟热储能的储放热功率、储热状态、自放热系数和储放热效率，并代入步骤(1)获得的方程特解形式，得到智能楼宇等效虚拟热储能模型；该步骤的具体过程如下：

(201)设置t时刻虚拟热储能的储放热功率

上式中，为t时刻基准热负荷；T^I为最小室内温度；

设置t时刻虚拟热储能的储热状态

且

上式中，为最大室内温度；

设置虚拟热储能的自放热系数k^ED：

设置虚拟热储能的储放热效率η^C/D：

(202)将虚拟热储能的储放热功率、储热状态、自放热系数和储放热效率代入一阶热力学等效热参数微分方程的特解形式，得到智能楼宇等效虚拟热储能模型：

上式中，为t-1时刻虚拟热储能的储热状态；

(3)将步骤(2)获得的智能楼宇等效虚拟热储能模型纳入电热综合能源系统调度模型中，构建计及智能楼宇热储特性的电热综合能源系统协同调度优化模型；

(4)求解步骤(3)中构建的电热综合能源系统协同调度优化模型，获得电热综合能源系统的调度决策。

2.根据权利要求1所述计及智能楼宇热储特性的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，对于居民楼宇，所述智能楼宇等效热容量K^HC的计算式如下：

K^HC＝c^Aρ^AV+c^Fρ^FV^F

上式中，c^A和c^F分别为室内空气和家具的比热容；ρ^A和ρ^F分别为室内空气和家具的密度；V和V^F分别为室内空气和家具的总体积。

3.根据权利要求1所述计及智能楼宇热储特性的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述智能楼宇热损失系数K^HLC的计算式如下：

K^HLC＝λ^WA^W+λ^CA^C

上式中，λ^W和λ^C分别表示智能楼宇外墙和外窗的传热系数；A^W和A^C分别表示智能楼宇外墙和外窗的表面积。

4.根据权利要求1所述计及智能楼宇热储特性的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述t时刻基准热负荷的计算式如下：

5.根据权利要求1所述计及智能楼宇热储特性的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程如下：

(301)构建电热综合能源系统协同调度优化模型的目标函数：

上式中，下标e表示能量枢纽；下标i表示电网节点；和分别为热电联产机组e的启动、停止、固定和单位发电成本；机组组合变量u_e,t、v_e,t和x_e,t分别表示t时刻热电联产机组e是否启动、停止和工作，是则置1，否则置0；为t时刻热电联产机组e的电出力；为锅炉e的单位供热成本；为t时刻锅炉e的热出力；为电网节点i处的切负荷成本；为t时刻电网节点i处的切负荷功率；

(302)构建电热综合能源系统协同调度优化模型的约束条件：

a)热电联产机组约束：

x_e,t-x_e,t-1＝u_e,t-v_e,t

x_e,τ≥u_e,t

1-x_e,τ≥v_e,t

上式中，机组组合变量x_e,t-1分别表示t-1时刻热电联产机组e是否工作，是则置1，否则置0；机组组合变量x_e,τ表示τ时段热电联产机组e是否启动，是则置1，否则置0；和分别为热电联产机组e的最小开机和关机时间；和分别为热电联产机组e的最大和最小电出力；为t-1时刻热电联产机组e的电出力；和分别为热电联产机组e的最大向上和向下爬坡率；和分别为热电联产机组e的最大开机时向上和关机时向下爬坡率；

b)能量枢纽约束：

上式中，为t时刻可再生能源机组e的电出力；为t时刻可再生能源机组e的弃风弃光量；为t时刻热泵e的输入电功率；和分别为t时刻能量枢纽e的电和热出力；为热电联产机组e的热电比；为热泵e的电热转化效率；

c)电力系统潮流约束：

V_j,t＝V_i,t-(P_ij,tr_ij+Q_ij,tx_ij)/V₀

上式中，下标j和l均表示电网节点；为首端节点为j的支路集合；和分别为t时刻电网节点j处的有功和无功输出功率；P_ij,t和Q_ij,t分别为t时刻支路i-j的有功和无功功率；P_jl,t和Q_jl,t分别为t时刻支路j-l的有功和无功功率；和分别为t时刻电网节点j处的有功和无功负荷；为t时刻电网节点j处的切负荷功率；V_i,t和V_j,t分别为t时刻电网节点i和j处的电压幅值；r_ij和x_ij分别为支路i-j的电阻和电抗；V₀为额定电压幅值；

d)热力系统热平衡约束：

上式中，下标n表示热网节点；下标p表示热网管道；和分别为管道始端和末端与热网节点n相连接的热网管道集合；和分别为t时刻热网节点n处的热源出力和热负荷；c^P为水的比热容；和分别为t时刻热源和热负荷在热网节点n处的热水质量流率；和分别为t时刻热网节点n处的入口和出口温度；为t时刻热网节点n处的虚拟热储能储放热功率；为热网节点n处的智能楼宇热损失系数；为热网节点n处的智能楼宇最小室内温度；和分别为t和t-1时刻热网节点n处的虚拟热储能储热状态；为热网节点n处的虚拟热储能自放电系数；为热网节点n处的虚拟储能储放热效率；和分别为t时刻热网管道p的始端和末端温度；λ_p为热网管道p的传热系数；L_p为热网管道p的长度；m_p,t为t时刻热网管道p的热水质量流率；表示t时刻热网节点n处的混合温度。