[发明专利]一种针对聚合空调的变时段尖峰电价优化方法

摘要

本发明公开了一种针对聚合空调的变时段尖峰电价优化方法。该方法包括以下步骤：(1)预估负荷聚合商所辖空调负荷的基线负荷；(2)对用户根据电价变化调整空调设定温度的过程建立数学模型；(3)对由于空调设定温度变化导致的空调负荷变化过程建立数学模型；(4)建立变时段尖峰电价优化模型；(5)将优化电价下发至各负荷聚合商。本发明给出的针对聚合空调的变时段尖峰电价优化方法可以指定合理的尖峰电价，引导用户改变空调设定温度，从而改变聚合空调负荷曲线，获取负荷削减量，协助用户利用空调负荷参与到电力系统调峰控制中。

主权项

一种针对聚合空调的变时段尖峰电价优化方法，其特征在于：包括以下步骤：1)预估负荷聚合商所辖空调负荷的基线负荷；首先，获取气温预测信息，即间隔为15分钟的全天干球温度预测数据；然后，初始化聚合空调的起始启停状态与起始室内温度，设置聚合空调的起始启停状态服从0‑1分布，设置聚合空调的起始室内温度服从[Tmin,Tmax]区间内的均匀分布；再然后，假设在计算基线负荷时，所有空调均处在自然运行状态，单台空调的运行规律的等效热参数模型如下式所示：Tint+1=Toutt+1-(Toutt+1-Tint)e-ΔtRC,s=0---(1)]]>Tint+1=Toutt+1-ηPR-(Toutt+1-ηPR-Tint)e-ΔtRC,s=1---(2)]]>式中：Ttin表示t时刻的室内温度，单位为℃；Tt+1out表示t+1时刻的室外温度，单位为℃；C为等效热容，单位为J/℃；R为等效热阻，单位为℃/W；s为空调启停状态变量，1表示空调启动，0表示空调停止；Δt为仿真时间间隔；室内温度按照公式(1)与(2)所描述的递推规律更新；设定室内温度限值为[Tmin,Tmax]，当室内温度达到上限时，空调自然开启，反之亦然，由此可以得到聚合空调的启停序列，进而计算出聚合空调的总负荷；在此基础上计算每15分钟的平均值即可得到一天96点的空调负荷曲线，即为聚合空调基线负荷；2)对用户根据电价变化调整空调设定温度的过程建立数学模型；使用消费者心理学曲线数学模型来描述用户根据电价变化调整空调设定温度的过程；负荷聚合商i所辖用户的温度调整值如下式所示：ΔTi,t=00≤ΔPi,t≤aiKi×(ΔPi,t-ai)ai≤ΔPi,t≤biΔTi,maxΔPi,t≥bi---(3)]]>其中ΔTi,t为第t时段负荷聚合商i所辖用户的空调设置温度调整值；ΔPi,t为第t时段负荷聚合商i接收到的尖峰电价值与原始电价值的比值；ai与bi为分段参数；Ki为ΔPi,t处于第二段时的计算因子；ΔTi,max负荷聚合商i所辖用户的温度调整极限；3)对由于空调设定温度变化导致的空调负荷变化过程建立数学模型；当用户对空调设定温度调整以后，空调会过度到另外一种自然运行状态，聚合空调负荷将会发生改变；因此，空调负荷的变化过程的描述方式采用首时段负荷降落量与三时段反弹负荷；首时段负荷降落量的计算方法为：使用步骤1)所述聚合空调基线负荷计算方法可以得到在用户调整温度后空调负荷曲线，与不调整温度时的空调基线负荷对比，取温度调整后第一时段的数值做差即可得到首时段负荷降落量，使用LACcut,t表示第t时段的首时段负荷降落量，该值可以使用空调温度的调整值ΔTi,t的二次函数近似表达：LACcut,t=Σi=1Naggαi×ΔTi,t2+βi×ΔTi,t+γi---(4)]]>其中Nagg为负荷聚合商数量，αi、βi、γi分别为多项式系数；反弹负荷描述的是首时段负荷降落引起的在接下来三个时段的负荷反弹，分别使用x1、x2、x3表示三阶段反弹系数，可得用户在电价响应后t时段的负荷为：LAC,t＝LACbase,t‑LACcut,t+LACrebound,t                   (5)LACrebound,t＝x1×LACcut,t‑1+x2×LACcut,t‑2+x3×LACcut,t‑3            (6)其中LACbase,t为t时段空调基线负荷，LACcut,t表示第t时段的首时段负荷降落量，LACrebound,t表示第t时段的反弹负荷；4)建立变时段尖峰电价优化模型并求解；尖峰电价优化模型的目标函数是最小化响应负荷与目标负荷的间距：MinΣt=1Γ(LAC,t-LACbase,t-Ltarget,t)2---(7)]]>其中LAC,t为用户在电价响应后t时段的负荷，LACbase,t为t时段空调基线负荷，Ltarget,t为负荷削减目标；需要满足如下约束：尖峰电价作用时段约束：(ui,t-ui,t-1)+(ui,t+NCPP-1-ui,t+NCPP)≤1---(8)]]>Σt-1Γui,t=NCPP---(9)]]>式中ui,t为尖峰电价状态变量，值为1时表示负荷聚合商i在t时段内以尖峰电价结算电能，值为0时表示负荷聚合商i在t时段内以普通电价结算电能，上述两个公式保证了每个负荷聚合商均会接收到Ncpp个时段的相同的尖峰电价，关键区别是负荷聚合商所接收电价的起始时间不同；尖峰电价值约束：PCPP,min≤PCPP,n≤PCPP,max n∈NCPP                (10)PCPP,max与PCPP,min分别为尖峰电价的高低限值，上式表示第n段的尖峰电价需在限值以内；反弹负荷约束：max(L+LAC‑LACbase)≤max(L+Ltarget)            (11)式中L为系统负荷，该式约束了在尖峰电价作用下的系统负荷峰值须小于规划目标的负荷峰值，即不能出现新的负荷反弹高峰；5)将优化电价下发至各负荷聚合商。