[发明专利]基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法及系统

权利要求书

1.基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法，其特征在于，

所述方法包括：

步骤1，采集电热水器的工作参数；

步骤2，基于能量守恒原理，利用电热水器额定参数和运行参数，建立电热水器的水温动态模型；利用水温动态模型和电热水器热水温度变化范围构建电热水器的功率模型；

步骤3，采集电热水器平均使用时长和日使用概率，采用蒙特卡洛法构建电热水器的开关模型；

步骤4，利用工作参数确定负荷预测参数的概率分布；其中，负荷预测参数包括：用水量、环境温度、电热水器的初始水温及设定水温；

步骤5，基于负荷预测参数的概率分布，进行蒙特卡洛随机抽样；

步骤6，综合功率模型和开关模型，利用负荷预测参数的蒙特卡洛随机抽样结果，得到电热水器短期负荷的预测值。

2.根据权利要求1所述的基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法，其特征在于，

步骤1中，电热水器的工作参数包括：额定参数和运行参数；

额定参数包括：水箱容积、水箱表面积、进水温度、热阻、热水温度设定值、额定功率；运行参数包括：水温、用水量、功率。

3.根据权利要求2所述的基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法，其特征在于，

步骤2中，统计时刻t，水温动态模型满足如下关系式：

式中，

θ(t)为统计时刻t水箱内的水温，

θ(t₀)为初始时刻t₀时刻水箱内的水温，即初始水温，

其中，

式中，c为水的比热容，ρ为水的密度，V为水箱容积，S为水箱表面积，R为电热水器的热阻，P(t)为统计时刻t电热水器的功率，U(t)为统计时刻t的用水量，θ_in为水箱的进水温度，θ_en(t)为统计时刻t的环境温度。

4.根据权利要求3所述的基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法，其特征在于，

步骤2中，统计时刻t，电热水器的功率模型，满足如下关系式：

式中，

θ(t)为统计时刻t电热水器的热水温度，

θ_up和θ_low分别是热水温度区间的上、下限值，其中热水温度区间以热水温度设定值θ_set为中值，

P为电热水器的额定功率，

P(t-Δt)为统计时刻t的前一时刻电热水器的功率，其中Δt为统计间隔时间。

5.根据权利要求1所述的基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法，其特征在于，

步骤3中，统计时刻t，电热水器的开关模型，满足如下关系式：

式中，

d为0时表示工作日，为1时表示非工作日，

l为电热水器的平均使用时长，

p(t)为电热水器的日使用概率。

6.根据权利要求5所述的基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法，其特征在于，

步骤3包括：

步骤3.1，在统计时刻t内，记录一天24小时内电热水器的开关情况；

步骤3.2，将t时刻电热水器的日使用概率p(t)的转移概率与一个均匀分布在[0，1]的随机数r进行比较；

步骤3.3，当转移概率大于随机数r时，判定电热水器处于使用状态，并且下一个统计时刻设置为t+l；反之，则判定电热水器处于待机状态，并且下一个统计时刻设置为t+Δt，其中，l为电热水器的平均使用时长，Δt为统计间隔时间。