[发明专利]一种基于机会约束的空气源热泵有序用电日前调度方法

说明书

本发明提出一种基于机会约束的空气源热泵有序用电日前调度方法，属于电力系统运行和控制技术领域。该方法首先建立由目标函数和约束条件构成的空气源热泵有序用电日前调度模型；然后，对模型约束条件进行转化，收集室外温度、负荷预测和光伏预测的预测误差数据，构建室内温度运行区间及节点注入功率的机会约束，并利用凸松弛将其转化为确定性线性约束；最后，应用凸规划算法对模型求解，得到该配电网区所有空气源热泵次日调度启停计划。本发明方法利用了热泵房间水箱的热容积，在时间尺度上对配电网所有空气源热泵的接入时间进行有序规划调度，达到降低配电网日峰谷差的目的，同时不影响室内温度的舒适程度。

技术领域

本发明属于电力系统运行和控制技术领域，特别涉及一种基于机会约束的空气源热泵有序用电日前调度方法。

背景技术

为了治理大气污染，华北地区“煤改电”工程进展迅速，目前已覆盖北京、天津、河北、山东、河南和山西六省共28个城市。2016年底，北京地区累计完成400个村共计58.25万户的“煤改电”改造工作，并将于2017年采暖季前完成522个村的“煤改电”改造。空气源热泵的电热转换效率可达2.5以上，故其能源利用效率远高于直接电热方式。空气源热泵已成为“煤改电”供暖的主流方式。

大面积采暖热泵的接入，配电网需要进行扩容改造，而采暖负荷日峰谷差大，因此存在设备利用率低等问题。“煤改电”工程实施后京津冀区域农网负荷都有较大幅度的增长，峰谷差增大约14％、平均负荷率降低约10％。这是因为以保证冬季采暖高用电峰安全为目的的保守电网改造方案增加了电网投资、降低了设备利用率。由于采暖季室内外温差达20-30度，而内外墙和储热装置有较大的蓄热潜力，因此采暖热泵作为可调控移峰负荷具有天然优势。空气源热泵是目前采用最广泛的采暖热泵。目前尚未有成熟的方法针对热泵进行用电调度。

配电网内分布式发电和负荷的预测具备不确定性，如遇极端情况则基于确定性参数模型的调度策略可能反而恶化配电网运行。传统基于机会约束的随机优化方法在实际应用中面临两大问题：(1)需要精确的随机变量概率密度函数，而该函数在现实中大多数难以获得；(2)该方法建立的随机优化模型基本上基于抽样场景法，计算量过大。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于机会约束的空气源热泵有序用电日前调度方法。本发明通过控制配电网下属空气源热泵的启停时段以降低配电网运行日峰谷差且不影响用户舒适度，调度策略具备抗预测误差的能力，具备一定的可靠性。

本发明提出一种基于机会约束的空气源热泵有序用电日前调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)建立空气源热泵有序用电日前调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：

1-1)建立模型的目标函数；

根据历史预测误差数据集Φ，包括负荷有功预测误差数据集合负荷无功预测误差数据集合和天气温度预测误差数据集合其中k代表第k个误差数据，建立空气源热泵有序用电日前调度模型的目标函数如式(1)所示：

其中，为配电网调度日全天配电最大功率，x^HP为所有空气源热泵各时段的开关状态向量，Ω为开关状态向量x^HP的凸集可行域，ε为负荷有功功率不确定变量、负荷无功不确定变量、室外天气温度不确定变量的统一表示；

式(1)中的E_ε～P[]是计算针对服从概率分布P的不确定性变量ε求括号内的期望值；是计算在规划变量x^HP在可行域Ω中变化时括号内的最小值；

1-2)确定模型的约束条件；具体如下

1-2-1)房屋和水箱热力学约束，如式(2)至(7)所示：