基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估方法及系统与流程

本发明涉及电力系统运行与控制，特别是涉及一种基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术：

1、光伏、风电等新能源装机规模逐年增长带来机遇的同时，新能源接入也给传统电力系统带来了电力平衡调节能力不充足、源荷时空不匹配等应用挑战。因此，丰富电力系统调控手段与调节资源，准确评估调节资源的可调能力是保障新型电力系统稳定运行的前提条件。

2、目前，需求侧响应逐渐受到重视，利用负荷侧调节潜力实现“荷随源动”成为解决新能源消纳问题的可靠途径。同时，以电采暖负荷为代表的温控负荷具有总体耗电量大、功率稳定的特点，对于电网运行而言，需要明确量化聚合集群的调控潜力，才能进行有效的电网调控决策。现有对电采暖负荷可调节能力评估的方法仅限于根据对所有涉及的电采暖负荷的聚类结果构建负荷集群后，再根据负荷集群内点采暖负荷参数的统计分布估计集群聚合功率，虽然能满足一定场景下的电采暖负荷可调能力评估需求，但由于其忽略了电采暖负荷单元调控能力的时序特征，仅能实现粗略评估，并不能实现对电采暖负荷可调容量的最大化精准评估，也不能为负荷聚合商或电网运行调度部门的调控决策提供可靠的数据基础，应用价值较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估方法，通过对柔性电采暖负荷进行聚合建模和响应特性分析，提出对电采暖负荷集群进行基于电采暖负荷调控能力时序特征的接力式可调容量评估，解决现有电采暖负荷调控能力评估精准性较低的应用缺陷，实现对电采暖负荷可调容量的最大化评估，有效提升用户调节容量评估的精准性，为用户创造经济补偿的同时，使电网侧以较小代价获得新的运行调控手段，为负荷聚合商或电网运行调度部门的调控决策提供可靠的数据支持，有助于提升新能源消纳率，同时兼顾源-网-荷三侧效益。

2、为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供一种基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估方法、系统、计算机设备及存储介质。

3、第一方面，本发明实施例提供了一种基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估方法，所述方法包括以下步骤：

4、根据电采暖负荷的额定参数规格和室内环境热特性参数，对所有电采暖负荷进行分群聚类，得到若干个电采暖负荷集群；

5、根据电采暖负荷调控需求和预先构建的电采暖负荷可调节能力评价指标，对各个电采暖负荷进行可调状态评估，得到对应的可调状态初评结果；

6、根据预设集群内部接力式控制策略和各个电采暖负荷的可调状态初评结果，对各个电采暖负荷集群进行可调能力提升评估，得到对应的集群可调能力评估结果；所述集群可调能力评估结果包括集群最大可调容量和对应的电采暖负荷接力配对结果。

7、进一步地，所述额定参数规格包括额定功率；所述室内环境热特性参数包括等效热容和等效热阻；

8、所述根据电采暖负荷的额定参数规格和室内环境热特性参数，对所有电采暖负荷进行分群聚类，得到若干个电采暖负荷集群的步骤包括：

9、获取各个电采暖负荷的额定功率，并将额定功率相同的电采暖负荷划为同组，得到多个电采暖负荷组；

10、根据所述等效热容和所述等效热阻，基于k-mean聚类算法将各个电采暖负荷组内的电采暖负荷进行分群聚类，得到若干个电采暖负荷集群。

11、进一步地，所述电采暖负荷可调节能力评价指标的构建步骤包括：

12、根据一阶等效热参数模型，对启停控制方式的电采暖负荷进行建模，得到电采暖负荷单体热力学模型；所述电采暖负荷单体热力学模型表示为：

13、

14、式中，

15、

16、其中，tin和tout分别表示室内温度值和室外温度值；p表示电采暖负荷的额定功率；r和c分别表示电采暖负荷的等效热阻和等效热容；η表示电采暖负荷热转化效率；kt和kt-1分别表示t时刻和t-1时刻的电采暖设备的启停状态，取值为1表示开启状态，取值为0表示关闭状态；tset表示温度设定值；δ表示允许温度变化范围的一半；tmax和tmin分别表示室内允许温度最大值和最小值；δt表示时间步长；

17、基于人体舒适度模型，得到所述电采暖负荷单体热力学模型中电采暖负荷的室内温度约束；所述室内温度约束包括室内允许温度最大值和最小值；

18、根据所述电采暖负荷单体热力学模型，对电采暖负荷进行可调时间计算，得到当前室内温度下的最大上调持续时间和最大下调持续时间；

19、根据所述室内温度约束、以及所述当前室内温度下的最大上调持续时间和最大下调持续时间，得到电采暖负荷可调节能力评价指标。

20、进一步地，所述电采暖负荷可调节能力评价指标包括上调能力评价指标和下调能力评价指标；

21、所述上调能力评价指标包括最大持续开启时间和对应的最大上调容量，表示为：

22、

23、

24、其中，和分别表示t时刻第i个电采暖负荷的最大持续开启时间和对应的最大上调容量；表示t+1时刻第i个电采暖负荷对应的室外温度值；pi表示第i个电采暖负荷的额定功率；ri和ci分别表示第i个电采暖负荷的等效热阻和等效热容；η表示电采暖负荷热转化效率；表示t时刻第i个电采暖负荷的启停状态；tmax和tmin分别表示室内允许温度最大值和最小值；

25、所述下调能力评价指标表示为：

26、

27、

28、其中，和分别表示t时刻第i个电采暖负荷的最大持续关断时间和对应的最大下调容量。

29、进一步地，所述根据电采暖负荷调控需求和预先构建的电采暖负荷可调节能力评价指标，对各个电采暖负荷进行可调状态评估，得到对应的可调状态初评结果的步骤包括：

30、采集各个电采暖负荷的室内初始温度和室外温度数据，并根据电采暖负荷单体热力学模型，生成对应的负荷运行时序序列；

31、根据所述负荷运行时序序列和所述电采暖负荷可调节能力评价指标，对各个电采暖负荷进行可调时长计算，得到对应的可持续调控时长；

32、若所述可持续调控时长满足所述电采暖负荷调控需求中的调控时长周期要求，则判定对应的可调状态初评结果为负荷可调，反之，则判定对应的可调状态初评结果为负荷不可调。

33、进一步地，所述根据预设集群内部接力式控制策略和各个电采暖负荷的可调状态初评结果，对各个电采暖负荷集群进行可调能力提升评估，得到对应的集群可调能力评估结果的步骤包括：

34、根据各个电采暖负荷的可调状态初评结果，将对应电采暖负荷集群内中的电采暖负荷分为可调负荷组和不可调负荷组；

35、将所述可调负荷组内的电采暖负荷直接判定为容量可调，且将对应的电采暖负荷的额定功率累加，得到对应的集群直接可调容量；

36、根据预设集群内部接力式控制策略对所述不可调负荷组内的电采暖负荷进行接力式控制评估，得到集群内接力可调容量和对应的电采暖负荷接力配对结果；

37、根据所述集群直接可调容量和所述集群内接力可调容量，得到所述集群最大可调容量。

38、进一步地，所述根据预设集群内部接力式控制策略对所述不可调负荷组内的电采暖负荷进行接力式控制评估，得到集群内接力可调容量和对应的电采暖负荷接力配对结果的步骤包括：

39、将所述不可调负荷组内的电采暖负荷划分为调控时长不足负荷组和运行状态不可调组；

40、将所述调控时长不足负荷组内的各个电采暖负荷按照可调控时长进行排序，得到负荷可调时长序列，并根据负荷可调时长序列和配对数目递增规则，对所述调控时长不足负荷组内的电采暖负荷进行接力式配对评估，直至达到预设接力评估停止条件，得到对应的第一集群内接力可调容量和对应的第一负荷接力配对结果；所述预设接力评估停止条件包括接力配对可调控时长满足调控时长周期要求，或所述调控时长不足负荷组内的各个电采暖负荷无法通过接力满足调控时长周期要求；

41、将所述调控时长不足负荷组和所述运行状态不可调组内的电采暖负荷进行动态接力评估，得到对应的第二集群内接力可调容量和对应的第二负荷接力配对结果；

42、选取所述第一集群内接力可调容量和第二集群内接力可调容量中的接力可调容量最大值作为所述集群内接力可调容量，并将所述接力可调容量最大值对应的负荷接力配对结果作为所述电采暖负荷接力配对结果。

43、第二方面，本发明实施例提供了一种基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估系统，所述系统包括：

44、负荷聚类模块，用于根据电采暖负荷的额定参数规格和室内环境热特性参数，对所有电采暖负荷进行分群聚类，得到若干个电采暖负荷集群；

45、状态初评模块，用于根据电采暖负荷调控需求和预先构建的电采暖负荷可调节能力评价指标，对各个电采暖负荷进行可调状态评估，得到对应的可调状态初评结果；

46、接力评估模块，用于根据预设集群内部接力式控制策略和各个电采暖负荷的可调状态初评结果，对各个电采暖负荷集群进行可调能力提升评估，得到对应的集群可调能力评估结果；所述集群可调能力评估结果包括集群最大可调容量和对应的电采暖负荷接力配对结果。

47、第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

48、第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

49、上述本技术提供了一种基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估方法、系统、计算机设备和存储介质，通过所述方法实现了根据电采暖负荷的额定参数规格和室内环境热特性参数，对所有电采暖负荷进行分群聚类，得到若干个电采暖负荷集群后，根据电采暖负荷调控需求和预先构建的电采暖负荷可调节能力评价指标，对各个电采暖负荷进行可调状态评估，得到对应的可调状态初评结果，并根据预设集群内部接力式控制策略和各个电采暖负荷的可调状态初评结果，对各个电采暖负荷集群进行可调能力提升评估，得到对应包括集群最大可调容量和对应的电采暖负荷接力配对结果的集群可调能力评估结果的技术方案。与现有技术相比，该基于接力式控制的电采暖负荷调控能力评估方法，通过对柔性电采暖负荷进行聚合建模和响应特性分析，对电采暖负荷集群进行基于电采暖负荷调控能力时序特征的接力式可调容量评估，实现对电采暖负荷可调容量的最大化评估，有效提升用户调节容量评估的精准性，为用户创造经济补偿的同时，使电网侧以较小代价获得新的运行调控手段，为负荷聚合商或电网运行调度部门的调控决策提供可靠的数据支持，有助于提升新能源消纳率，同时兼顾源-网-荷三侧效益。