[发明专利]一种电热水器组多尺度直接负荷控制方法

摘要

一种电热水器组多尺度直接负荷控制方法，包括以下步骤：根据家庭日负荷曲线生成单个电热水器日用水数据，根据电力系统日负荷曲线，设定多个尺度；在此基础上，将电热水器聚合形成多个电热水器组；将热水器组的各尺度通过量子进化算法得到最优控制策略。本发明能够有效地削峰填谷，对电力系统稳定性和经济型有着重要意义。

主权项

1.一种电热水器组多尺度直接负荷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）通过统计得到家庭日负荷曲线，因电热水器为电阻类元件，将家庭日负荷曲线中陡增值和陡降值为电热水器功率的部分提取出来，即可得到电热水器日常工作状态，生成单个电热水器基本日用水数据；（2）将多个电热水器按照设定恒温控制的温度上下限、容量、额定功率以及基本日用水数据分成多个电热水器组N，N≥1；（3）通过电力系统日负荷曲线，将日负荷曲线分成三大类：波峰/波谷/中间态，针对各大类持续时间，分别生成三大类状态下的目标功率尺度P以及各热水器组在三大类状态下的时间尺度Ts；目标功率尺度P是由某一状态持续时间段内电力系统总的负荷需求以及电热水器总功率需求决定；中间态时间段内的目标尺度功率P3是总电热水器组即所有电热水器组在热水使用状态以及散热作用下产生的实际平均功率；波峰时间段内的目标尺度功率P1小于中间态时间段内的目标尺度功率P3，波峰时间段内的目标尺度功率P1的值为中间态时间段内的目标尺度功率P3减去总额定功率最小的电热水器组的总额定功率；波谷时间段内的目标尺度功率P2大于中间态时间段内的目标尺度功率P3，波谷时间段内的目标尺度功率P2的值为中间态时间段内的目标尺度功率P3加上总额定功率最小的电热水器组的总额定功率；时间尺度Ts根据各电热水器组用水模式设定，其最低值不能低于电热水器结构性能决定的最小加热时间，其上限不得超过热水器最大加热时间；在此范围内，遵循波峰时间段内时间尺度Ts小于中间态时间段内时间尺度Ts小于波谷时间段内时间尺度Ts；电热水器水箱体积越大时间尺度Ts越大，电热水器额定功率越高时间尺度Ts越小；（4）根据三大类状态下的目标尺度P、时间尺度Ts得到最优控制策略，具体如下：（4.1）初始化电热水器温度，初始化温度位于电热水器设定的恒温控制温度上下限内；（4.2）根据各电热水器组内的每个电热水器实际温度，得到各电热水器组内的每个热水器的参考功率，将各组内的每个热水器参考功率累加生成各电热水器组的参考功率PT，参考功率PT由两组数据构成，一组表示电热水器组控制策略状态为1，另一组表示电热水器组控制策略状态为0，电热水器组控制策略状态为1时，电热水器组处于可加热状态，可以从电网获取电能；电热水器组控制策略状态为0时，电热水器组处于不可加热状态，不可以从电网获取电能；每个热水器的参考功率计算方法如下：（4.2.1）为保证用户感受，电热水器实际温度不能超出设定的恒温控制温度上下限，若温度高于上限，无论控制策略状态为0还是1，也必须关掉此电热水器，使此电热水器从电网不能获得能量，此时此热水器参考功率为[0，0]；（4.2.2）若实际温度低于下限时，无论控制策略状态为0还是1，此电热水器也要打开，使此电热水器能够加热，此时此热水器参考功率为[Pr，Pr]，Pr为此电热水器额定功率；（4.2.3）当实际温度处于上下限之间时，且强制加热时间小于时间尺度Ts，此时此热水器参考功率为[Pr，Pr]；（4.2.4）其它时候，此热水器参考功率为[Pr,0]；（4.3）根据各电热水器组的参考功率PT、目标尺度功率P，通过量子进化算法得到最优控制策略u，u是一组由0或1构成的字符串，每一位表示对应电热水器组控制策略状态0或1；（4.4）将步骤（4.3）得到的最优控制策略应用于各热水器组，通过执行控制策略控制各热水器组的工作，从而实现负荷转移；测量下一时刻各电热水器组内的每个电热水器实际温度；（4.5）转入步骤（4.2），不断重复运行测量得到下一时刻的各电热水器组内的每个电热水器实际温度，直至人为干预停止并结束。