[发明专利]一种面向需求响应优化的变容量热水器控制方法

权利要求书

1.一种面向需求响应优化的变容量热水器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：针对变容量热水器，采用散热、水罐进出水、加热各环节先分离后综合的方法，分步建立变容量热水器水温模型；

步骤S2：获取变容量热水器标定的安全工作条件，建立变容量热水器安全约束，包括水温安全约束、水量安全约束；获取用户设定的热水温度舒适性区间，建立变容量热水器的水温舒适性约束；

步骤S3：在目标调度时段，获取变容量热水器水罐内的热水温度以及热水水量，获取电网未来24小时分时电价数据以及预测的用户未来24小时热水需求数据，并根据分时电价数据生成电价趋势信号，根据预测的用水需求数据生成用水趋势信号；

步骤S4：针对变容量热水器，建立基于控制动作优先级的优化策略，其方法是：在目标调度时段，综合电价趋势信号、用水趋势信号、水温和水量信息，对变容量热水器所有可能的控制动作组合设定优先级；将控制动作组合按照优先级从高到低的顺序，结合变容量热水器当前工况，进行变容量热水器水温仿真，仿真过程遍历所有控制动作组合，记录仿真结果并对其设定优先级；对仿真结果进行舒适性约束和安全约束核查，结合仿真结果的优先级给出优化结果；

步骤S5：变容量热水器根据基于控制动作优先级的优化策略输出的优化结果进行加热、加水操作，维持变容量热水器运行。

2.根据权利要求1所述的一种面向需求响应优化的变容量热水器控制方法，其特征在于，步骤S1所述的“采用散热、水罐进出水、加热各环节先分离后综合的方法，分步建立变容量热水器水温模型”包含以下步骤：

获取变容量热水器的水罐容积与表面积、水罐总体热阻、热水加热装置的加热额定功率、热水加热装置将电能转化为热能的热转换效率参数；

仅考虑散热损失单独作用对于变容量热水器水罐内水温的影响，建立变容量热水器的第一温度模型；散热损失的能量通过水罐表面积、水罐总体热阻和水罐内热水温度计算；

仅考虑水罐进出水的情况，水量变化单独作用对于变容量热水器水罐内水温及水量的影响，建立变容量热水器的第二温度模型；水罐内热水温度和水量的变化通过未加水前水罐内热水的温度及水量、加水开关的状态、加入水罐冷水的水量和温度计算；

仅考虑加热单独作用对于变容量热水器水罐内水温的影响，建立变容量热水器的第三温度模型；加热过程由加热开关控制，加热的能量通过加热开关的状态、加热装置的额定功率、加热装置将电能转化为热能的热转换效率计算；

综合变容量热水器的第一温度模型、第二温度模型、第三温度模型，建立变容量热水器的水温模型。

3.根据权利要求1所述的一种面向需求响应优化的变容量热水器控制方法，其特征在于，步骤S2包含以下步骤：

获取变容量热水器标定的热水温度安全区间，建立对变容量热水器调度需要满足的水温安全约束为：变容量热水器运行过程中，水罐内热水温度处于标定的热水温度安全区间内；

获取变容量热水器标定的热水水量安全区间，记水量安全中值为水量安全区间上下限的平均值，建立对变容量热水器调度需要满足的水量安全约束为：变容量热水器运行过程中，水罐内热水水量处于标定的热水水量安全区间内；

获取用户设定的热水温度舒适性区间，记水温舒适性中值为水温舒适性区间上下限的平均值，建立对变容量热水器调度需要满足的水温舒适性约束为：变容量热水器运行过程中，水罐内热水水温处于用户设定的热水温度舒适性区间内。

4.根据权利要求1所述的一种面向需求响应优化的变容量热水器控制方法，其特征在于，步骤S3所述的“根据分时电价数据生成电价趋势信号，根据预测的用水需求数据生成用水趋势信号”包含以下步骤：

将目标调度时段的电价和与它相邻的未来一段时间的平均电价进行对比，生成电价趋势信号：其规则是，与目标调度时段的电价相比，如果未来一段时间的平均电价更高，则电价趋势信号赋值为上升；与目标调度时段的电价相比，如果未来一段时间的平均电价更低，则电价趋势信号赋值为下降；与目标调度时段的电价相比，如果未来一段时间的平均电价与目标调度时段电价相同，则电价趋势信号赋值为维持；

将未来一段时间的用水需求与变容量热水器最大容积进行对比，生成用水趋势信号：其规则是，如果用水需求与变容量热水器最大容积之比的值大于给定的阈值，则用水趋势信号赋值为大，小于或等于给定的阈值，则用水趋势信号赋值为小。