一种调峰需求响应系统和方法及介质与流程

本发明涉及电力系统调度领域，尤其涉及一种调峰需求响应系统和方法及介质。

背景技术：

0、技术背景

1、随着传统电力系统向新型电力系统转变，可再生能源高比例投入、智能电网快速发展，可再生能源发电的随机性给电力系统的供需平衡带来挑战，仅靠调节电源侧出力带来的高设备损耗、高经济成本及弃风弃电等问题使得当前电网供需矛盾更加突出。

2、当电网供需不平衡，需要进行削峰填谷时，根据不同的负荷类型可以采取不同的调节方式来进行系统功率平衡调节。对于可中断负荷可以直接采取关闭负荷的手段，而温控负荷则往往通过改变运行功率参与功率调节。

3、一般情况下，一些商场和写字楼内都有蓄热式的电锅炉负荷和蓄冷式的空调负荷，将这些负荷统称为蓄能式负荷，削峰填谷策略在这些蓄能式负荷中应用的较为广泛。通过用电方式的改变，这些蓄能式的负荷可以在用电低谷时进行储能，这些储存的能量可以在用电高峰时释放，一定程度上降低了用电髙峰时的用电量，从而一定程度上缓解了峰谷差距过大的问题。因此针对蓄热式电锅炉以至蓄能式负荷的调峰需求响应方案的研究具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供了一种调峰需求响应系统和方法及介质，该系统包括预测优化模块、分配模块和实际优化模块，解决了现有技术中在未考虑用户舒适度的前提下对电锅炉的运行参数进行优化，用户的用能需求与调峰收益不平衡的问题。

2、本发明提供一种调峰需求响应系统，包括预测优化模块、分配模块和实际优化模块：

3、所述预测优化模块用于根据园区内n个热源站的历史数据和气温情况求得用户所需的总热需求量，得到满足用户热需求需要的电功率，根据各个热源站运行功率与基线功率计算园区n个热源站在调峰需求响应中获得的预估综合收益c1，以所述预估综合收益c1最大化为优化目标，对各个热源站的电锅炉运行功率、蓄热罐储热功率和蓄热罐放热功率进行优化，并根据优化的结果求得园区内n个热源站可完成的最大调峰量w0；

4、所述分配模块用于将所述最大调峰量w0上报调度中心，并接收所述调度中心下发的出清结果，以及各热源站需要完成的调峰量wi；

5、所述实际优化模块用于根据各个热源站的调峰量wi、蓄热量、基线功率和补贴价格，建立约束条件，计算园区内n个热源站在调峰需求响应中获得的实际综合收益c2，以所述实际综合收益c2最大化为优化目标，对各个热源站的锅炉运行功率、蓄热罐储热功率和蓄热罐放热功率进行优化，将最终优化的结果传达给各个热源站执行。

6、进一步地，在所述分配模块中，按照以下方式根据园区内n个热源站的历史数据和气温情况求得用户所需的总热需求量：

7、获取园区内n个热源站的历史功率出力数据和气温情况，并根据所述历史出力数据生成样本数据；

8、将所述样本数据与日气温变化进行拟合，得到n个热源站消耗电功率关于气温变化的预测模型，根据所述预测模型计算用户需要的总热需求量。

9、进一步地，在所述分配模块中，按照以下方式得到满足用户热需求需要的电功率：

10、根据实际电网负荷曲线与所述预测模型，获得目标调峰期间的电网负荷估计基线；

11、根据所述预测模型，得到各热源站分管区域用户的热需求预测量

12、获取当前第i个热源站的蓄热罐剩余蓄热量，并根据热量平衡关系，得到第i个热源站电锅炉计划生产总热量其表达式如下所示：

13、

14、其中表示第i个热源站当前剩余蓄热量，为第i个热源站电锅炉计划生产总热量；

15、根据电热关系，将所述第i个热源站电锅炉计划生产总热量转换为各时段下的生产电功率，表达式为：

16、

17、其中，为第i个热源站的热功率，δt为调峰期间控制电锅炉的最小间隔时间段，td表示调峰周期，ceb为电热转换系数，表示第i个热源站为满足需求热源站在t时间段内需要的电功率。

18、进一步地，在所述分配模块中，按照以下方式根据各个热源站运行功率与基线功率计算园区n个热源站在调峰需求响应中获得的预估综合收益c1：

19、计算第i个热源站在t时间段内的可容许的热负荷下降量其表达式如下所示：

20、

21、式中，表示第i个热源站为满足需求热源站在t时间段内需要的电功率，为第i个热源站在t时间段内获得的电锅炉预估计划出力功率；

22、计算园区n个热源站运行期间的预估电力成本sl，其表达式如下所示：

23、

24、式中，st表示t时刻的分时电价，td表示调峰周期，δt为调峰期间控制电锅炉的最小间隔时间段；

25、计算第i个热源站在t时间段内获得的调峰补贴fli，t，其表达式如下所示：

26、

27、式中为t时段下的市场历史出清价格，为第i个热源站的预估电网负荷基线功率,δt为调峰期间控制电锅炉的最小间隔时间段；

28、根据所述第i个热源站的可容受的热负荷下降量，n个热源站运行期间的预估电力成本sl和第i个热源站在t时间段内获得的调峰补贴，得到园区n个热源站在调峰需求响应中获得的预估综合收益c1，其表达式如下所示；

29、

30、其中，i＝1,2,…,n，表示第i个热源站在t时间段内由于调峰造成的预估用户不满意度损失，δt为调峰期间控制电锅炉的最小间隔时间段，td表示调峰周期，a、b和c均为损失系数。

31、进一步地，在所述预测优化模块中，按照以下方式根据优化的结果求得园区内n个热源站可完成的最大调峰量w0：

32、建立所述最大调峰量w0的函数，其表达式如下所示，

33、

34、进一步地，在所述分配模块中，按照以下方式将所述最大调峰量w0上报调度中心，并接收所述调度中心下发的出清结果，以及各热源站需要完成的调峰量wi：

35、根据市场出清结果，得到上级分配的总调峰量w与出清价格依据各热源站调控能力与蓄能情况，将调峰任务进一步分配，得到各热源站需要完成的调峰量wi，其表达式如下所示：

36、

37、其中wi表示第i个热源站需要完成的调峰量，表示第i个热源站的蓄热储水罐容量，表示第i个热源站分管用户在预测优化环节计算得到的可容受的热负荷下降量；

38、其中第i个热源站需要完成的调峰量wi要满足以下约束条件：

39、

40、其中，表示第i个热源站的实际电网负荷基线功率，表示第i个热源站在t时间段内获得的实际计划出力功率，表示在t时间段内第i个热源站的实际调峰量。

41、进一步地，在所述实际优化模块中，按照以下方式根据各个热源站的调峰量wi、蓄热量、基线功率和补贴价格，建立约束条件，包括：

42、建立单个热源站蓄热储水罐的蓄热量的动态平衡式，其表达式如下所示：

43、

44、其中表示第i个热源站在t时刻下的蓄热量，表示第i个热源站在单位控制时间段δt1内储水罐的蓄热量变化，表示第i个热源站t时刻下的储水罐蓄热功率，表示第i个热源站t时刻下的储水罐热能释放功率；

45、建立电锅炉和蓄热储水罐的热力平衡约束，其表达式如下所示：

46、

47、式中，表示第i个热源站的电锅炉在t时间段内得到的热功率，表示第i个热源站的电锅炉在t时间段内直接供给用户的热功率，表示第i个热源站在t时间段内储水罐获得的蓄热功率，β表示第i个热源站储热过程中的热能损耗系数，表示第i个热源站在t时间段内储水罐热能释放功率，表示第i个热源站在t时间段内用户热需求的未满足量，表示第i个热源站t时间段内用户热需求。

48、进一步地，在所述实际优化模块中，按照以下方式计算园区n个热源站在调峰需求响应中获得的实际综合收益c2：

49、建立实际综合收益c2的函数，其表达式如下所示：

50、

51、其中表示第i个热源站调峰服务费用收益，为实际出清价格；δt为调峰期间控制电锅炉的最小间隔时间段，sm表示园区n个热源站调峰期间的实际电力成本，表示第i个热源站在t时间段内用户热需求的未满足量，表示第i个热源站在t时间段内由于调峰造成的实际用户不满意度损失。

52、本发明还提供一种调峰需求响应方法，包括：

53、根据园区内n个热源站的历史数据和气温情况求得用户所需的总热需求量，得到满足用户热需求需要的电功率，根据各个热源站运行功率与基线功率计算园区n个热源站在调峰需求响应中获得的预估综合收益c1，以所述预估综合收益c1最大化为优化目标，对各个热源站的电锅炉运行功率、蓄热罐储热功率和蓄热罐放热功率进行优化，并根据优化的结果求得园区内n个热源站可完成的最大调峰量w0；

54、将所述最大调峰量w0上报调度中心，并接收所述调度中心下发的出清结果，以及各热源站需要完成的调峰量wi；

55、根据各个热源站的调峰量wi、蓄热量、基线功率和补贴价格，建立约束条件，计算园区内n个热源站在调峰需求响应中获得的实际综合收益c2，以所述实际综合收益c2最大化为优化目标，对各个热源站的锅炉运行功率、蓄热罐储热功率和蓄热罐放热功率进行优化，将最终优化的结果传达给各个热源站执行。

56、本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述调峰需求响应方法的步骤。

57、相比与现有技术，本发明的有益效果为：

58、1、本发明的调峰需求响应系统及方法，对在蓄热式电锅炉参与需求响应时，对因未满足用户热需求造成的舒适度损失进行了定量描述，以收益最大化作为优化目标，在考虑用户舒适度的前提下对电锅炉的运行参数进行优化，平衡了用户的用能需求与调峰收益；

59、2、本发明的调峰需求响应系统及方法，包含了参与调峰服务的完整流程，可对从上报预估到实际响应过程中的各细节进行指导，分别将预估综合收益c1和实际综合收益c2作为优化目标，对热源站的相关参数进行优化，方便各热源站执行；

60、3、本发明的调峰需求响应系统及方法，得到的调峰量大，调峰收益高，有效缩减了峰谷差；同时蓄热罐的蓄热量保持在合理水平，保障了用户用热需求；

61、4、本发明解决了在需求响应过程中对用户不满意度损失函数描述不准确，导致用户响应积极性下降的问题。