一种电蓄热锅炉需求响应能力评估方法及装置与流程

本发明涉及能源利用，特别涉及一种电蓄热锅炉需求响应能力评估方法及装置。

背景技术：

1、由于电蓄热锅炉具有天然的灵活可调和响应迅速的特点，因此电蓄热锅炉可以作为用户侧需求响应的重要资源。但电蓄热锅炉负荷参与电网调峰调频服务尚处于摸索阶段，现有技术方案中往往只要求负荷的响应能力，没有对可调容量展开进一步的预测，而且均只停留在理论研究阶段，没有实际的工程经验。而且现有的负荷预测是对整个电网或者整个地域，没有考虑供暖主体的特点、不同时间尺度等因素的影响，因此，会导致负荷预测的准确性比较低。

2、因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电蓄热锅炉需求响应能力评估方法及装置，旨在解决现有的负荷预测是对整个电网或者整个地域，没有考虑供暖主体的特点、不同时间尺度等因素的影响，导致负荷预测的准确性比较低的问题。

2、为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，一种电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，包括：

4、步骤1：通过物联采集终端和监控系统采集并解析电蓄热锅炉运行数据；其中物联采集终端是安装在电蓄热锅炉现场的功率传感器、温度传感器、风速传感器；监控系统是安装在电蓄热锅炉现场对采集上来的数据进行协议解析、数据上传下发和对电蓄热锅炉运行状态监控的系统；

5、步骤2：将采集到的各项运行数据及天气预报数据进行计算，得到用于评估电蓄热锅炉需求响应能力的参数，具体包括日前电蓄热锅炉热负荷预测模型、电蓄热锅炉蓄热容量计算模型；

6、步骤3：根据步骤2计算的电蓄热锅炉需求响应能力的参数，包括日前热负荷情况、电蓄热锅炉实时蓄热容量，利用电蓄热锅炉需求响应能力计算模型，得出电蓄热锅炉参与需求响应的时长tcontrol和需求响应能力评估值wcontrol，完成对电蓄热锅炉需求响应能力的评估。

7、进一步地，所述通过物联采集终端和监控系统采集并解析电蓄热锅炉运行数据包括电蓄热锅炉温度设计数据和实时运行数据、天气历史数据和预测数据值，具体包括：

8、从获取到的所述实时数据中得到预设室内供暖目标温度，以及以小时为时间尺度和以15分钟为时间尺度分别对应的实时运行温度；

9、从所述天气数据中得到预测日以15分钟为时间尺度对应的温度预测值，从所述天气数据中得到以15分钟为时间尺度的预测日的历史温度信息。

10、进一步地，所述将采集到的各项运行数据及天气预报数据进行计算，得到用于评估电蓄热锅炉需求响应能力的参数包括：

11、所述日前电蓄热锅炉热负荷需求预测模型用于描述电蓄热锅炉的日前供暖所需总的蓄热量，通过对日前计划中电蓄热锅炉供暖区域基本数据、天气预报的数据进行函数计算，得到电蓄热锅炉的日前总蓄热量参数a1：

12、a1＝(tn-t′w/tn-tw)×f×k/1000  (1)

13、式中，tn为室内预设供暖温度(℃)、tw室外预设计算温度(℃)、tw’天气预报数据(℃)、f供暖面积(m2)、k热指标(w/㎡·k)。

14、进一步地，所述日前电蓄热锅炉热负荷需求预测模型还包括：

15、基于电蓄热锅炉最大蓄热容量进行约束：

16、0≦a1≦qmax(2)

17、式中，qmax为电蓄热锅炉最大容量。

18、进一步地，所述将采集到的各项运行数据及天气预报数据进行计算，得到用于评估电蓄热锅炉需求响应能力的参数还包括：

19、所述电蓄热锅炉实时蓄热容量模型用于描述电蓄热锅炉的实时蓄热容量，通过计算，得到某个供暖区域电蓄热锅炉总体的实时蓄热量a2：

20、

21、式中，m为蓄热介质的质量(kg)、cp为蓄热介质的比热容(j/(kg·k))、△t为蓄热介质的温度差(k)。

22、进一步地，根据所述电蓄热锅炉的日前总蓄热量a1和电蓄热锅炉实时蓄热量a2，进行相应的计算，得到某个供暖区域电蓄热锅炉温度差δt：

23、

24、进一步地，基于所述电蓄热锅炉实时蓄热容量模型，对电蓄热锅炉温度差δt进行约束：

25、δt+treal≦tmax(6)

26、式中treal为电蓄热锅炉实时炉温、tmax为电蓄热锅炉最高炉温。

27、进一步地，所述利用电蓄热锅炉需求响应能力计算模型，得出电蓄热锅炉参与需求响应的时长tcontrol包括：

28、tcontrol＝a1/psn，(δt+treal≤tmax)(7)

29、

30、式中psn为电蓄热锅炉额定容量。

31、进一步地，利用电蓄热锅炉需求响应能力计算模型，得出需求响应能力评估值wcontrol包括：

32、

33、第二方面，一种如上所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法的电蓄热锅炉需求响应能力评估装置，包括：

34、物联采集终端模块，设于电蓄热锅炉的一侧，用于采集电蓄热锅炉实时炉温、电压、电流、有功功率、风扇转速等运行数据，以及电蓄热锅炉加热温度上限等控制数据；

35、监控系统模块，连接于物联采集终端模块的输出端，所述用于解析物联采集终端采集数据和主站下发指令，并能在离网状态下根据预设策略控制电蓄热锅炉运行；

36、天气数据采集系统模块，连接于所述监控系统模块的输入端，用于采集供暖区域天气数据或者接收数值天气预报数据。

37、本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：

38、本申请中，通过监控系统，实现电蓄热锅炉运行状态数据的解析、上传和调度控制信息的下发，基于热负荷预测模型和蓄热容量计算模型，构建电蓄热锅炉需求响应能力模型，启动需求响应项目时，以采集上来的电蓄热锅炉的运行状态数据和天气预报数据为输入数据，利用需求响应能力算法模型，计算电蓄热锅炉可调节能力，实现对电蓄热锅炉需求响应能力的评估，能够对以电蓄热锅炉为代表的具有灵活调节能力的电力负荷和可调容量进行准确、实时、可靠的预测和评估，有利于充分挖掘用户侧可调节负荷的调节潜力，提高电力系统灵活性。

技术特征：

1.一种电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，所述通过物联采集终端和监控系统采集并解析电蓄热锅炉运行数据包括电蓄热锅炉温度设计数据和实时运行数据、天气历史数据和预测数据值，具体包括：

3.根据权利要求1所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，所述将采集到的各项运行数据及天气预报数据进行计算，得到用于评估电蓄热锅炉需求响应能力的参数包括：

4.根据权利要求3所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法及装置，其特征在于，所述日前电蓄热锅炉热负荷需求预测模型还包括：

5.根据权利要求1所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，所述将采集到的各项运行数据及天气预报数据进行计算，得到用于评估电蓄热锅炉需求响应能力的参数还包括：

6.根据权利要求3或5所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，根据所述电蓄热锅炉的日前总蓄热量a1和电蓄热锅炉实时蓄热量a2，进行相应的计算，得到某个供暖区域电蓄热锅炉温度差δt：

7.根据权利要求6所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，基于所述电蓄热锅炉实时蓄热容量模型，对电蓄热锅炉温度差δt进行约束：

8.根据权利要求7所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，所述利用电蓄热锅炉需求响应能力计算模型，得出电蓄热锅炉参与需求响应的时长tcontrol包括：

9.根据权利要求1所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法，其特征在于，利用电蓄热锅炉需求响应能力计算模型，得出需求响应能力评估值wcontrol包括：

10.一种如权利要求1所述的电蓄热锅炉需求响应能力评估方法的电蓄热锅炉需求响应能力评估装置，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种电蓄热锅炉需求响应能力评估方法及装置，方法包括：利用物联采集终端实时采集电蓄热锅炉运行状态，通过监控系统，实现电蓄热锅炉运行状态数据的解析、上传和调度控制信息的下发，基于热负荷预测模型和蓄热容量计算模型，构建电蓄热锅炉需求响应能力模型，启动需求响应项目时，以采集上来的电蓄热锅炉的运行状态数据和天气预报数据为输入数据，利用需求响应能力算法模型，计算电蓄热锅炉可调节能力，实现对电蓄热锅炉需求响应能力的评估，能够对以电蓄热锅炉为代表的具有灵活调节能力的电力负荷和可调容量进行准确、实时、可靠的预测和评估，有利于充分挖掘用户侧可调节负荷的调节潜力，提高电力系统灵活性。技术研发人员：袁鹏,赵清松,巩晓伟,刘刚,程基峰,王钟辉,齐全,张庭齐,马润,任康受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/29