本發(fā)明屬于熱電耦合，尤其涉及一種配電網(wǎng)與熱泵耦合系統(tǒng)的智能化調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、在能源轉(zhuǎn)型背景下，綜合能源服務(wù)開始快速發(fā)展。但是綜合能源系統(tǒng)中涉及電力、熱力等不同能源類型，由于系統(tǒng)形式復(fù)雜、不同能源系統(tǒng)的特性差異較大，將各類型能源系統(tǒng)進行耦合、保證系統(tǒng)協(xié)同匹配的技術(shù)難度高。為應(yīng)對這些問題，綜合能源系統(tǒng)必須引入柔性因素。

2、基于電能難儲存易輸送，而熱量延遲易儲存的特點，說明兩者具有良好的互補性。其中熱泵系統(tǒng)運行效率高，能消耗一次能源與電力，將低品位能量轉(zhuǎn)化成高品位能量。若能將配電網(wǎng)與熱泵等電驅(qū)動機組蓄冷蓄熱技術(shù)耦合，能夠?qū)崿F(xiàn)電力與熱力的相互轉(zhuǎn)換和靈活調(diào)度，有效提升綜合能源系統(tǒng)的能源利用效率。

3、但目前配電網(wǎng)與熱泵耦合系統(tǒng)受內(nèi)部多類設(shè)備、多類能源流以及外部市場信息等多重因素影響，設(shè)備運行、內(nèi)部平衡與市場參與難以協(xié)調(diào)；且耦合系統(tǒng)運行參數(shù)未實時監(jiān)測與采集，無法根據(jù)實時檢測數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)機組制冷/制熱輸出，造成系統(tǒng)利用率低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種配電網(wǎng)與熱泵耦合系統(tǒng)的智能化調(diào)控方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的耦合系統(tǒng)受多重因素影響，設(shè)備運行、內(nèi)部平衡與市場參與難以協(xié)調(diào)，導(dǎo)致能源利用效率差的問題。

2、本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供了一種配電網(wǎng)與熱泵耦合系統(tǒng)的智能化調(diào)控方法，包括：

4、基于預(yù)測得到的耦合系統(tǒng)多個時段的電、冷和熱負(fù)荷，以最大化凈收益為目標(biāo)構(gòu)建第一目標(biāo)函數(shù)，并以電平衡約束、冷平衡約束和熱平衡約束作為約束條件，求解得到配電網(wǎng)系統(tǒng)各時段的光伏出力、熱泵系統(tǒng)的產(chǎn)熱量和產(chǎn)冷量以及耦合系統(tǒng)的最大化凈收益；

5、以最小化調(diào)整成本為目標(biāo)構(gòu)建第二目標(biāo)函數(shù)，以電能修正平衡約束、熱能修正平衡約束與冷能修正平衡約束作為約束條件，求解得到所述耦合系統(tǒng)各時段的電、冷、熱調(diào)整量和最小化調(diào)整成本；并基于所述調(diào)整量對光伏出力、熱泵系統(tǒng)的產(chǎn)熱量和產(chǎn)冷量進行初步調(diào)整；

6、基于所述最大化凈收益和最小化調(diào)整成本得到所述耦合系統(tǒng)相應(yīng)時段的調(diào)控凈收益，并在配電網(wǎng)系統(tǒng)的光伏電池板和熱泵系統(tǒng)的制熱設(shè)備及制冷設(shè)備中進行分?jǐn)偅徊⒒诜謹(jǐn)偨Y(jié)果對初步調(diào)整后的光伏出力、制熱設(shè)備的產(chǎn)熱量和制冷設(shè)備的產(chǎn)冷量進行最終調(diào)整。

7、進一步的，所述第一目標(biāo)函數(shù)通過下述方法構(gòu)建得到：

8、基于預(yù)測得到的各時段的電、冷和熱負(fù)荷及售電、售熱與售冷價格，得到對應(yīng)時段的耦合系統(tǒng)售能收益；

9、基于各時段的售能量和售能價格得到對應(yīng)時段的市場交互收益；

10、基于所述售能收益、市場交互收益和所述耦合系統(tǒng)的啟動成本、運行成本、偏差懲罰成本與棄風(fēng)棄光成本構(gòu)建得到以最大化耦合系統(tǒng)的凈收益為目標(biāo)的第一目標(biāo)函數(shù)。

11、進一步的，所述第一目標(biāo)函數(shù)表示為：

12、；

13、其中，為耦合系統(tǒng)的凈收益；、、、、、分別為t時段耦合系統(tǒng)售能收益、與市場交互收益、啟動成本、運行成本、偏差懲罰成本與棄風(fēng)棄光成本；為t時段電能、熱能與冷能預(yù)測量；、、為t時段的售電、售熱與售冷價格；、為t時段耦合系統(tǒng)在外部市場的售電量與購電量；、為t時段在外部市場的售電價格與購電價格；、為t時段耦合系統(tǒng)在外部市場的售熱量與購熱量；、為t時段在外部市場的售熱價格與購熱價格；、為t時段耦合系統(tǒng)在外部市場的售冷量與購冷量；、為t時段在外部市場的售冷價格與購冷價格；為熱泵系統(tǒng)的單次啟停成本；、為t時段與t-1時段熱泵系統(tǒng)的啟停狀態(tài)；為t時段光伏出力；為t時段制熱設(shè)備產(chǎn)熱；為t時段制冷設(shè)備產(chǎn)冷；為光伏電池板單位運維成本；為制熱設(shè)備單位運維成本；為制冷設(shè)備單位運維成本；、、為t時段電能偏差、熱能偏差與冷能偏差量的絕對值；、、分別為電能、熱能與冷能單位偏差懲罰成本；、為t時段的棄光量與單位棄光成本。

14、進一步的，所述第二目標(biāo)函數(shù)通過下述方法構(gòu)建得到：

15、基于制熱設(shè)備的調(diào)整量和制熱設(shè)備單位調(diào)整成本得到制熱設(shè)備的調(diào)整成本；

16、基于制冷設(shè)備調(diào)整量和制冷設(shè)備單位調(diào)整成本得到制冷設(shè)備的調(diào)整成本；

17、基于與外部市場交互的電能、熱能、冷能調(diào)整量和單位電能、熱能與冷能調(diào)整成本，得到與市場交互的調(diào)整成本；

18、基于制熱設(shè)備、制冷設(shè)備和與市場交互的調(diào)整成本構(gòu)建得到以最小化調(diào)整成本為目標(biāo)的第二目標(biāo)函數(shù)。

19、進一步的，所述第二目標(biāo)函數(shù)表示為：

20、；

21、其中，為耦合系統(tǒng)的調(diào)整成本；、、分別為t時段制熱設(shè)備、制冷設(shè)備及與市場交互的調(diào)整成本；、分別為t時段制熱設(shè)備和制冷設(shè)備的調(diào)整量；、分別為制熱設(shè)備和制冷設(shè)備的單位調(diào)整成本；、、分別為t時段與外部市場交互的電能、熱能、冷能調(diào)整量；、、分別為單位電能、熱能與冷能調(diào)整成本。

22、進一步的，所述電能修正平衡約束、熱能修正平衡約束與冷能修正平衡約束表示為：

23、；

24、其中，為t時段調(diào)整制熱設(shè)備產(chǎn)熱量所消耗的電能；為t時刻制冷設(shè)備產(chǎn)冷所消耗的熱能；、、分別為t時段電能、熱能與冷能預(yù)測誤差。

25、進一步的，通過下述方法將耦合系統(tǒng)的調(diào)控凈收益在配電網(wǎng)系統(tǒng)的光伏電池板和熱泵系統(tǒng)的制熱設(shè)備及制冷設(shè)備中進行分?jǐn)?，包括?/p>

26、利用shapley值法計算光伏電池板、制熱設(shè)備及制冷設(shè)備對耦合系統(tǒng)調(diào)控凈收益的邊際貢獻值；

27、基于光伏電池板、制熱設(shè)備及制冷設(shè)備的調(diào)控度和成本度分別對相應(yīng)的邊際貢獻值進行修正，以修正后的所述光伏電池板、制熱設(shè)備及制冷設(shè)備對應(yīng)的邊際貢獻值作為分?jǐn)偨Y(jié)果。

28、進一步的，所述調(diào)控度與成本度分別表示為：

29、；

30、；

31、其中，、、分別為光伏電池板、熱泵系統(tǒng)與吸收式制冷機的調(diào)控度；、、分別為光伏電池板、熱泵系統(tǒng)與吸收式制冷機的成本度；為t時段光伏出力；為t時段制熱設(shè)備產(chǎn)熱；為t時段制冷設(shè)備產(chǎn)冷；、分別為t時段制熱設(shè)備和制冷設(shè)備的調(diào)整量；分別為光伏電池板、熱泵系統(tǒng)與吸收式制冷機的邊際成本；

32、所述分?jǐn)偨Y(jié)果表示為：

33、；

34、其中，?、、分別為光伏電池板、制熱設(shè)備和制冷設(shè)備對應(yīng)的修正后的邊際貢獻值；、、分別為光伏電池板、制熱設(shè)備和制冷設(shè)備對應(yīng)的基于shapley值法得到的邊際貢獻值，、分別為調(diào)控度與成本度的權(quán)重值；為耦合系統(tǒng)的凈收益。

35、進一步的，基于所述分?jǐn)偨Y(jié)果對初步調(diào)整后的光伏出力、制熱設(shè)備的產(chǎn)熱量和制冷設(shè)備的產(chǎn)冷量進行最終調(diào)整后，還包括：采集制熱設(shè)備產(chǎn)熱量、制冷設(shè)備產(chǎn)冷量、制熱設(shè)備耗電量、制冷設(shè)備耗熱量、市場售電量、光伏產(chǎn)電量，得到所述耦合系統(tǒng)的綜合運行能效與可再生能源本地消納率；

36、基于關(guān)聯(lián)規(guī)則計算耦合系統(tǒng)多個參數(shù)與綜合運行能效和可再生能源本地消納率的置信度；

37、基于所述置信度調(diào)整對應(yīng)參數(shù)；所述參數(shù)包括熱泵冷凝器的入口溫度與水流量、蒸發(fā)器的出口溫度與水流量、售能價格、單位偏差懲罰成本和單位棄風(fēng)棄光成本。

38、進一步的，所述電、冷和熱負(fù)荷通過預(yù)先訓(xùn)練的電冷熱負(fù)荷滾動預(yù)測模型預(yù)測得到；

39、所述電冷熱負(fù)荷滾動預(yù)測模型基于隨機森林模型，通過下述方法訓(xùn)練得到：

40、獲取歸一化后的所述耦合系統(tǒng)的多個歷史模擬數(shù)據(jù)，構(gòu)建樣本數(shù)據(jù)集；所述歷史模擬數(shù)據(jù)包括多個日期中多個時段的室外環(huán)境溫度、系統(tǒng)供電量、系統(tǒng)供冷量與系統(tǒng)供熱量；

41、采用bootstrap方法對所述樣本數(shù)據(jù)集進行隨機抽樣，選出n個樣本數(shù)據(jù)，構(gòu)建棵決策樹；

42、通過信息增益的方法在每個決策樹的m個特征中選取m個特征作為特征值進行節(jié)點分裂，將每個決策樹分裂至葉子節(jié)點，得到由棵決策樹組成的隨機森林模型；

43、對各決策樹的預(yù)測值取平均值作為隨機森林模型的預(yù)測結(jié)果；

44、基于所述耦合系統(tǒng)的運行，持續(xù)獲取當(dāng)前日期前三天的實測數(shù)據(jù)，并以所述實測數(shù)據(jù)替換所述樣本數(shù)據(jù)集中時間最早的對應(yīng)天數(shù)的歷史模擬數(shù)據(jù)，對所述隨機森林模型進行動態(tài)疊加訓(xùn)練，得到所述電冷熱負(fù)荷滾動預(yù)測模型。

45、本技術(shù)方案的有益效果：

46、1.?本發(fā)明分別基于最大化耦合系統(tǒng)凈收益、最小化調(diào)整成本和效益分?jǐn)偧钫{(diào)控響應(yīng)的目標(biāo)，通過構(gòu)建系統(tǒng)設(shè)備運行、內(nèi)部平衡與市場參與的調(diào)控方法，提高了系統(tǒng)凈收益，降低了系統(tǒng)偏差懲罰成本與棄風(fēng)棄光成本，激勵各主體提高調(diào)控響應(yīng)規(guī)模及響應(yīng)的準(zhǔn)確性。且基于綜合運行能效與可再生能源本地消納率進行數(shù)據(jù)挖掘，為耦合系統(tǒng)運行基礎(chǔ)參數(shù)的選取提供依據(jù)，科學(xué)選取耦合系統(tǒng)運行基礎(chǔ)參數(shù)，提高了耦合系統(tǒng)的能源利用效率。

47、2.?本發(fā)明通過構(gòu)建配電網(wǎng)與熱泵耦合智能化調(diào)控平臺，對監(jiān)測點信息進行實時收集，提出一種歷史與實測數(shù)據(jù)相結(jié)合的電熱冷負(fù)荷動態(tài)預(yù)測方法，能更加清晰地揭露建筑本身的特性和電熱冷負(fù)荷變化，提高預(yù)測精度。

48、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。