[发明专利]基于智慧家庭用能的电热水器集群消纳新能源策略

说明书

本发明公开了一种基于智慧家庭用能的电热水器集群消纳新能源策略，包括如下步骤：根据家用电热水器的工作特性和控制要求，结合家用电热水器热力学特性，分析家用电热水器的能耗和温度变化，构建家用电热水器的负荷温度演变模型；分析家用电热水器的运行状态和温度重置规制，计算温度加热时长，结合聚合商感知用户用水时间和温度设置信息，计算可调加热时长和舒适温度差；结合家用电热水器的可调度状态、运行状态、可调节时长、设备舒适温度差信息，对负荷群集群进行分群；根据调控量，选择负荷群集群的家用电热水器参与调控，以及确定调控方式。本发明的有益效果在于：可实现居民负荷电器级的深度感知和精准调节，更能满足用户舒适度的要求，对配合电网削峰填谷，提升清洁能源消纳能力具有重大意义。

技术领域

本发明涉及智能家居用电技术领域，具体涉及一种基于智慧家庭用能的电热水器集群消纳新能源策略。

背景技术

在生态环境不断恶劣的当下，近年来我国可再生能源发电装机容量和装机比重逐年上升，相关研究表明预计2030年新能源发电装机比重将超过40％，发展清洁能源已经成为大势所趋。但风能、太阳能等新能源的不确定性和随机性使其并入电网后有诸多限制，导致不少弃风、弃光等能源浪费的情况出现。采用直接负荷控制的手段进行需求响应对消纳新能源、提高能源利用率有着积极的意义。需求侧家用电器负荷，尤其是家用电热水器在消纳新能源方面有着很大的潜力，原因如下。第一，能量控制简单，可快速响应；第二，可进行能量储存，负荷可调节性高；第三，在居民中普及高，数量分布广，聚合后调节容量大。

随着国网公司和家电厂商的合作推进，空调和热水器中安装随器计量芯片，已经逐渐提高居民用能与电网需求友好互动，无需安装智能插座等部件就可实现深度感知和精准调节，通过用能控制系统调节居民客户的热水器加热时间，可实现降低台区用电峰时段总负荷和消纳新能源。

对于热水器集群负荷参与电网调控方面，目前已有很多文献进行研究讨论。戚野白等认为温控负荷的调整量是变量，以归一化温度延伸裕度NTEM作为优先级指标，对负荷集群进行排序调控，根据调整信号和负荷序列来调整响应群体温度设定值，但考虑到实际温度设置值的问题，误差较大；曾璐琨等同样采用温度设置值调整的方式，提出一种计及设置值阈值约束的协同控制策略，该策略状态感知、实时分析、科学决策和精准执行这4部分组成，但会存在控制间隔和系统的采集间隔不对等的情况，使得控制不精确；孙毅等采用区域划分，以小区为单位进行负荷集群，以人体舒适度指数为目标，利用粒子群算法寻优，对负荷群进行排序，通过改变温度设置值来满足负荷调控需求，提出了计及用户舒适性与公平性的热泵负荷集群控制策略。能够提高用户舒适度和减少单一负荷调控频次，但控制策略的实时性不够；刘向军等提出了考虑多级功率热水器集群的负荷调控，通过改变热水器运行功率以及通过改变温度设置值改变热水器开启状态，通过遗传算法选择调控的热水器，可以实现精确控制，但分群较为粗糙，没有考虑用户用水时间的影响；另外还有文献提出通过额外安装物理硬件方式来改变热水器运行的电压，从而实现对功率的调整，但操作复杂，经济成本高，难以实现。

发明内容

本发明公开了一种基于智慧家庭用能的电热水器集群消纳新能源策略，其可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于智慧家庭用能的电热水器集群消纳新能源策略，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据家用电热水器的工作特性和控制要求，结合家用电热水器热力学特性，分析家用电热水器的能耗和温度变化，构建家用电热水器的负荷温度演变模型；

步骤2、分析家用电热水器的运行状态和温度重置规制，计算温度加热时长，结合聚合商感知用户用水时间和温度设置信息，计算可调加热时长和舒适温度差；

步骤3、结合家用电热水器的可调度状态、运行状态、可调节时长、设备舒适温度差信息，对负荷群集群进行分群；

步骤4、根据调控量，选择负荷群集群的家用电热水器参与调控，以及确定调控方式。