考虑利用家用电器电热特性的分散式电采暖运行研究

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我国正将“碳达峰、碳中和”目标纳入生态文明建设整体布局,相关部门正逐步完善能源系统用能侧降碳政策,因此住宅电采暖系统运行面临着新的发展契机与挑战。为发掘电采暖系统清洁运行潜力、提升电采暖系统运行中电热能源利用率、实现采暖用能环节经济低碳化运行,本研究提出考虑利用家用电器电热特性的分散式电采暖集群经济低碳调控策略。为对住宅内电热资源进行高效利用,基于马尔可夫蒙特卡洛模拟对室内人员活动情况进行预测,以电器设备运行中的电热特性作为分类依据,引入静态负荷多项式模型(Static Load Polynomial Model,SLPM),对室内电器运行情况进行分类聚合预测,并计算电器运行热增益作为采暖热源的补充。根据分散式电采暖用户建筑和采暖设备热力学特性,对采暖设备抽象化处理,形成住宅热容热阻(Resistan Capacitance,RC)热网模型。并将电器负荷运行热增益连同其余室内外热源并入住宅热网模型,添加采暖设备运行约束,构建电采暖“经济—低碳”运行优化模型。本文以碳税定价政策作为环境成本价格背景,采用显式模型预测控制(Explicit Model Predictive Control,EMPC)技术对模型进行调控求解。最后,通过算例仿真对比分析可知,本文所提调控策略可以实现对采暖设备高效调控。在保证分散式电采暖住宅中舒适性的同时,对室内电器负荷运行热增益进行利用后,分散式电采暖集群的采暖运行成本降低了14.03%,采暖相关碳排量减少了12.04%。可见采用本方法可以实现电采暖系统运行经济性、低碳化目标,同时因为本方法在日内阶段调控速度较快,可以用于分散式采暖用户集群的实时调控。
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