一種基于中央空調(diào)儲能特性的電力市場優(yōu)化調(diào)度策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于中央空調(diào)負荷在電力市場中的應(yīng)用技術(shù)，具體涉及負荷聚合商的優(yōu)化 調(diào)度策略和空調(diào)負荷的儲能特性。
【背景技術(shù)】
[0002] 空調(diào)負荷在電力設(shè)備終端的比重較大，調(diào)度方式靈活，參與系統(tǒng)運行潛力巨大，是 一種重要的需求響應(yīng)資源。空調(diào)負荷具有熱存儲能力，通過合理的控制手段，能夠快速地響 應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)度，為系統(tǒng)提供優(yōu)良的能量儲備服務(wù)。負荷聚合商是一種專門用于整合負荷側(cè) 資源的商業(yè)模式，不僅能夠代表中小型負荷資源參與電力市場，而且能夠借助于智能電網(wǎng) 的高級測量體系對負荷進行實時測量與控制，實現(xiàn)資源的高效利用和經(jīng)濟效益的最大化。
[0003] 隨著《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》的出臺，中國電力市場改革日益 深化，日前市場和實時市場運行機制將越來越成熟，為實現(xiàn)負荷側(cè)資源的高效利用和相關(guān) 企業(yè)經(jīng)濟效益的提高提供了一個有利契機。與此同時，風(fēng)能、太陽能等新能源大量接入電網(wǎng) 以及能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出，對儲能元件提出了越來越高的要求，但傳統(tǒng)儲能元件（如蓄 電池）的造價往往比較高，經(jīng)濟性較差，空調(diào)負荷為電力市場中的儲能元件提供了另一種 可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了減少負荷聚合商因為負荷預(yù)測存在誤差等問題而增加的購電費 用，本發(fā)明提供一種基于中央空調(diào)所屬建筑物儲能特性的電力市場優(yōu)化調(diào)度策略。負荷聚 合商根據(jù)中央空調(diào)所屬建筑物的儲能特性建立其蓄電池模型；在日前市場中，負荷聚合商 根據(jù)次日出清電價及負荷預(yù)測情況在做出次日每一時段的購電安排；實時市場中，負荷聚 合商通過實時電價、負荷、室外溫度對未來時段的電價、負荷及室外溫度，并以蓄電池的充 放電功率為決策變量，以購電費用最小為目標函數(shù)，建立優(yōu)化調(diào)度模型，實現(xiàn)負荷聚合商的 實時市場最優(yōu)購電計劃，使負荷聚合商的經(jīng)濟效益最大化。
[0005] 技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種基于中央空調(diào)儲能特性的電力市場優(yōu)化調(diào)度策略，包括如下步驟：
[0007] (1)根據(jù)中央空調(diào)所屬建筑物的熱力學(xué)模型，建立蓄電池模型：
[0008] B = {0, SOE, Pd, Cnax, DnJ (1)
[0009] 式中：B表示蓄電池模型的參數(shù)集合，0表示儲能容量，SOE表示荷能狀態(tài)，Pd表示 浮充電功率，Cnax表示最大充電功率，Dnax表示最大放電功率；
[0010] (2)負荷聚合商對次日每一時段的出清價格和負荷進行預(yù)測，并通過對蓄電池模 型的充放電控制安排次日每一時段的購電量，使負荷聚合商次日購電費用最小，形成日前 調(diào)度計劃：
[0012] Es (i) = La； (i)+C(i)-D(i) (3)
[0013] 式中=F1表示負荷聚合商在日前調(diào)度市場中的預(yù)測總購電費用，Es⑴表示日前 調(diào)度市場中時段i的預(yù)測購電量，P'ad(i)表示日前調(diào)度市場中時段i的預(yù)測出清價格， Lad'（i)表示日前調(diào)度市場中時段i的預(yù)測負荷；λ表示蓄電池模型的調(diào)度費用，C(i)表示 時段i時蓄電池模型的充電功率，D (i)表示時段i時蓄電池模型的放電功率，N表示時段總 數(shù)；
[0014] (3)當(dāng)負荷聚合商向系統(tǒng)運營商提交日前調(diào)度計劃后，次日每一時段的實際出清 價格即可知，則：
[0016] 式中=F2表示負荷聚合商在日前調(diào)度市場中的實際總購電費用，pad⑴表示日前 調(diào)度市場中時段i的實際出清價格；
[0017] (4)由于負荷聚合商對次日的負荷預(yù)測存在誤差，需要依靠實時市場對實時購電 量和預(yù)測購電量之間的偏差進行平衡；實時市場中，負荷聚合商實時獲取時段i的實時購 電量、實時出清價格、實時負荷和實時室外溫度進行優(yōu)化調(diào)度，具體過程為：
[0018] (41)負荷聚合商進行優(yōu)化調(diào)度時，用時段i的實時購電量、實時出清價格、實時負 荷和實時室外溫度對實時市場中時段i+Ι~時段i+n的購電量、出清價格、負荷和和室外溫 度進行預(yù)測；
[0019] (42)負荷聚合商以蓄電池模型的充放電功率為決策變量，以購電費用最小為目 標，建立優(yōu)化調(diào)度模型：
[0023] 式中=F3表示負荷聚合商在實時市場中的預(yù)測總購電費用；Ea(i)表示時段i的實 時購電量，Prt⑴表示時段i的實時出清價格，La⑴表示時段i的實時負荷；Ea'（k)表示實 時市場中時段k的預(yù)測購電量，prt'（k)表示實時市場中時段k的預(yù)測出清價格，La'（k)表 示實時市場中時段i的預(yù)測負荷；η表示后退優(yōu)化時段總數(shù)；
[0024] (43)采用線性規(guī)劃方法對作為目標函數(shù)的式（5)進行求解，根據(jù)求解結(jié)果對時段 i時的蓄電池模型進行充放電功率控制；
[0025] (44)i = i+Ι，返回步驟（41)。
[0026] 所述步驟⑵和步驟（42)中，均要求0彡C⑴彡Cniax且0彡D⑴彡D _。
[0027] 有益效果：本發(fā)明針對負荷聚合商在日前市場和實時市場的購售電行為，提出一 種基于中央空調(diào)儲能特性的電力市場優(yōu)化調(diào)度策略，其優(yōu)點是在空調(diào)所屬建筑物熱力學(xué)模 型基礎(chǔ)上，充分挖掘其儲能特性，建立蓄電池模型，在負荷聚合商的調(diào)度與控制下參與日前 市場與實時市場，不僅減少了對造價較高的傳統(tǒng)儲能元件（如蓄電池）的依賴，延緩了電力 系統(tǒng)中儲能設(shè)備的投資，提高了電力系統(tǒng)運營的經(jīng)濟性，與此同時，也增加了負荷聚合商的 經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明方法的總流程圖；
[0029] 圖2為負荷聚合商業(yè)務(wù)系統(tǒng)；
[0030] 圖3為空調(diào)所屬建筑物的蓄電池模型。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0032] -種基于中央空調(diào)儲能特性的電力市場優(yōu)化調(diào)度策略，包括如下步驟：
[0033] (1)根據(jù)中央空調(diào)所屬建筑物的熱力學(xué)模型，建立蓄電池模型：
[0034] B = {0, SOE, Pd, Cnax, DnJ (1)
[0035] 式中：B表示蓄電池模型的參數(shù)集合，0表示儲能容量，SOE表示荷能狀態(tài)，Pd表示 浮充電功率，Cnax表示最大充電功率，Dnax表示最大放電功率；
[0036] (2)負荷聚合商對次日每一時段的出清價格和負荷進行預(yù)測，并通過對蓄電池模 型的充放電控制安排次日每一時段的購電量，使負荷聚合商次日購電費用最小，形成日前 調(diào)度計劃：
[0039] 式中=F1表示負荷聚合商在日前調(diào)度市場中的預(yù)測總購電費用，Es⑴表示日前 調(diào)度市場中時段i的預(yù)測購電量，P'ad(i)表示日前調(diào)度市場中時段i的預(yù)測出清價格， Lad'（i)表示日前調(diào)度市場中時段i的預(yù)測負荷；λ表示蓄電池模型的調(diào)度費用，C(i)表示 時段i時蓄電池模型的充電功率，D (i)表示時段i時蓄電池模型的放電功率，N表示時段總 數(shù);0 彡 C(i)彡 Cniax且 0 彡 D(i)彡 D_;
[0040] (3)當(dāng)負荷聚合商向系統(tǒng)運營商提交日前調(diào)度計劃后，次日每一時段的實際出清 價格即可知，則：
[0042] 式中=F2表示負荷聚合商在日前調(diào)度市場中的實際總購電費用，pad(i)表示日前 調(diào)度市場中時段i的實際出清價格；
[0043] (4)由于負荷聚合商對次日的負荷預(yù)測存在誤差，需要依靠實時市場對實時購電 量和預(yù)測購電量之間的偏差進行平衡；實時市場中，負荷聚合商實時獲取時段i的實時購 電量、實時出清價格、實時負荷和實時室外溫度進行優(yōu)化調(diào)度，具體過程為：
[0044] (41)負荷聚合商進行優(yōu)化調(diào)度時，用時段i的實時購電量、實時出清價格、實時負 荷和實時室外溫度對實時市場中時段i+Ι~時段i+n的購電量、出清價格、負荷和和室外溫 度進行預(yù)測；
[0045] (42)負荷聚合商以蓄電池模型的充放電功率為決策變量，以購電費用最小為目 CN 105117802 A 明 Ti 4/7 頁 標，建立優(yōu)化調(diào)度模型：
[0049] 式中=F3表示負荷聚合商在實時市場中的預(yù)測總購電費用；Ea⑴表示時段i的 實時購電量，Prt (i)表示時段i的實時出清價格，La⑴表示時段i的實時負荷；Ea'（k) 表示實時市場中時段k的預(yù)測購電量，prt'（k)表示實時市場中時段k的預(yù)測出清價格， La'（k)表示實時市場中時段i的預(yù)測負荷；η表示后退優(yōu)化時段總數(shù)；0彡C(i)彡Cniax且 O^D(i) ^Dnax;
[0050] (43)采用線性規(guī)劃方法對作為目標函數(shù)的式（5)進行求解，根據(jù)求解結(jié)果對時段 i時的蓄電池模型進行充放電功率控制；
[0051] (44)i = i+Ι，返回步驟（41)。
[0052] 所述步驟（1)中，所屬建筑物的熱力學(xué)模型為：
[0055] 式中：Tin表不室內(nèi)溫度，T。表不室外溫度，Q表不中央空調(diào)制冷量，α、γ和μ為 系數(shù)，Tin(O)表示初始時刻的室內(nèi)溫度；t表示時間。
[0056] 所述步驟⑴中，蓄電池模型的建立過程如下：
[0057] (I. 1)儲能容量0
[0058] 設(shè)滿足人體舒適度的室內(nèi)溫度區(qū)間為[T_，T_]，中央空調(diào)所屬建筑物的冷量存 儲于室內(nèi)空氣和室內(nèi)固體中（類似于蓄電池將電能存儲于電容），室內(nèi)溫度處于Τ_時儲冷 量最大，室內(nèi)溫度處于Tniax時儲冷量最?。粚⑹覂?nèi)溫度處于T _時的儲冷量記為0，則當(dāng)室內(nèi) 溫度處于Τ_時的儲冷量為：
[0060] 式中：4表示建筑物每升高rc所需要的能量；由此可知，儲能容量0為： β
[0062] (1. 2)荷能狀態(tài) SOE
[0063] 荷能狀態(tài)表示當(dāng)前儲冷量與儲能容量的比值，反映了蓄電池模型的儲能狀態(tài)： CN 105117802 A 說明書 5/7 頁
[0065] 空調(diào)能夠?qū)⒉槐阌诖鎯Φ碾娔苻D(zhuǎn)化為便于存儲的熱能，空調(diào)所屬建筑物存儲冷量 在本質(zhì)上也是在存儲電量，故SOE同時也反映了蓄電池模型的存儲電量情況，SOE值越大， 蓄電池模型存儲電量越大。
[0066] 將式（1-5)帶入（1-2)可得到荷能狀態(tài)隨時間變化的規(guī)律：
[0068] 式中：SOE(i)表示時段i期間達到穩(wěn)定狀態(tài)時的荷能狀態(tài)，SOE(0)表示初始時刻 的荷能狀態(tài)。
[0069] (1.3)浮充電功率Pd
[0070] 中央空調(diào)所屬建筑物由于室