考虑停电时段用户热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法

张嘉睿; 穆云飞; 贾宏杰; 霍现旭; 李树鹏; 范瑞卿

doi:10.7500/AEPS20200331002

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考虑停电时段用户热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑停电时段用户热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法
- Day-ahead Optimal Scheduling Method for Regenerative Electric Heating Considering Thermal Demand of Users During Power Outage
- 电力系统自动化-方正平台 2020年44卷第21期页码：15-22
- 作者机构：
  
  1.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2.天津市智慧能源与信息技术重点实验室（天津大学），天津市 300072
  3.国网天津市电力公司，天津市 300010
  4.国网天津市电力公司武清供电分公司，天津市 301700
- 作者简介：
  
  张嘉睿（1995—），男，硕士研究生，主要研究方向：综合能源需求侧响应。E-mail：jerry_zhang@tju.edu.cn
  穆云飞（1984—），男，通信作者，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统稳定性分析、综合能源系统能量管理。E-mail：yunfeimu@tju.edu.cn
  贾宏杰（1973—），男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：综合能源系统及智能电网领域的建模、优化、分析及控制。E-mail：hjjia@tju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(SGTJDK00DWJS1900101)
- DOI：10.7500/AEPS20200331002
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-03-31，
  
  修回日期：2020-05-06，
  
  网络出版日期：2020-07-15，
  
  纸质出版日期：2020-11-10
- 稿件说明：
移动端阅览
张嘉睿,穆云飞,贾宏杰等.考虑停电时段用户热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法[J].电力系统自动化,2020,44(21):15-22.

ZHANG Jiarui,MU Yunfei,JIA Hongjie,et al.Day-ahead Optimal Scheduling Method for Regenerative Electric Heating Considering Thermal Demand of Users During Power Outage[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(21):15-22.
张嘉睿,穆云飞,贾宏杰等.考虑停电时段用户热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法[J].电力系统自动化,2020,44(21):15-22. DOI： 10.7500/AEPS20200331002.

ZHANG Jiarui,MU Yunfei,JIA Hongjie,et al.Day-ahead Optimal Scheduling Method for Regenerative Electric Heating Considering Thermal Demand of Users During Power Outage[J].Automation of Electric Power Systems,2020,44(21):15-22. DOI： 10.7500/AEPS20200331002.

摘要

文中提出一种考虑停电时段用户最小热需求的蓄热式电采暖日前优化调度方法。首先，建立含蓄热水箱的空气源热泵供暖系统模型和房屋热负荷模型。然后，提出一种电网故障场景下，综合考虑可维持供暖时长及用户舒适度的最小用热量计算方法。最后，以经济性为目标，以故障场景下的最小用热量为约束，构建一种考虑停电时段用户最小热需求的蓄热式电采暖日前优化调度模型。算例结果表明，所提方法可基于蓄热式电采暖的蓄热量，实现“停电不停暖”的同时，降低供暖费用，同时配合蓄热水箱容量提升或房屋围护结构改造，可有效提升用户供暖可靠性。

Abstract

Day-ahead optimal scheduling method for regenerative electric heating is proposed considering the minimum thermal demand of users during power outage period. Firstly

an air-source heat pump heating system model with hot water storage tank and a house heat load model are established. Then

a calculation method of minimum heat consumption that comprehensively considers the maintained heating duration and comfort of users is proposed in a failure scenario of power grid. Finally

a day-ahead optimal scheduling model of regenerative electric heating considering the minimum of heat demand for users during outage period is constructed

which takes economy as the goal and the minimum heat consumption in the fault scenario as the constraint. The case results show that the proposed method can achieve the goal of “heating supply guarantee during power outage” based on heat storage capacity of regenerative electric heating and reduce heating costs. At the same time

it can effectively improve the heating reliability of users together with the capacity improvement of heat storage tank or the reconstruction of building envelope.

关键词

Keywords

references

国家能源局 . 关于印发北方地区冬季清洁取暖规划（ 2017 — 2021 年）的通知［EB/OL］.［ 2020-04-27 ］. http：//www.gov.cn/xinwen/2017-12/20/content_5248855.html http://www.gov.cn/xinwen/2017-12/20/content_5248855.html .

National Energy Administration . Notice on the issue of winter clean heating plan for the northern region（ 2017 — 2021 ）［EB/OL］. ［ 2020-04-27 ］. http：//www.gov.cn/xinwen/2017-12/20/content_5248855.html http://www.gov.cn/xinwen/2017-12/20/content_5248855.html .

陈程，陈星莺，张健钊，等 . 考虑分时电价的地源热泵系统随机运行优化策略［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 12 ）： 57 - 64 .

CHEN Cheng ， CHEN Xingying ， ZHANG Jianzhao ， et al . Stochastic operational optimal strategy for ground source heat pump system under TOU price ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 12 ）： 57 - 64 .

范帅，郏琨琪，郭炳庆，等 . 分散式电采暖负荷协同优化运行策略［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 19 ）： 20 - 29 .

FAN Shuai ， JIA Kunqi ， GUO Binqing ， et al . Collaborative optimal operation strategy for decentralized electric heating loads ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 19 ）： 20 - 29 .

国家电网有限公司 . 关于落实停电不停暖技术措施保障持续供暖的通知［EB/OL］.［ 2018-04-01 ］. http：//www.chinaden.cn/news_nr.asp http://www.chinaden.cn/news_nr.asp ？Small_Class= 3 & id= 15965 .

State Grid Corporation of China . Notice on the implementation of technical measures for keep heating supply under power outage ［EB/OL］. ［ 2018-04-01 ］. http：//www.chinaden.cn/news_nr.asp http://www.chinaden.cn/news_nr.asp ？Small_Class= 3 & id= 15965 .

刘辉，刘强，张立，等 . 考虑需求侧协同响应的热电联供微网多目标规划［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 5 ）： 43 - 51 .

LIU Hui ， LIU Qiang ， ZHANG Li ， et al . Multi-objective planning for combined heat and power microgrid considering demand side cooperative response ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 5 ）： 43 - 51 .

BAETEN B ， ROGIERS F ， HELSEN L . Reduction of heat pump induced peak electricity use and required generation capacity through thermal energy storage and demand response ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 195 ： 184 - 195 .

TERLOUW T ， ALSKAIF T ， BAUER C ， et al . Optimal energy management in all-electric residential energy systems with heat and electricity storage ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 254 ： 1 - 20 .

刘洪，王亦然，李积逊，等 . 考虑建筑热平衡与柔性舒适度的乡村微能源网电热联合调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 9 ）： 50 - 58 .

LIU Hong ， WANG Yiran ， LI Jixun ， et al . Coordinated heat and power dispatch of micro-energy network of countryside considering heating balance model of building and flexible indoor comfort constraint ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 9 ）： 50 - 58 .

王婉璐，杨莉，王蕾，等 . 考虑供热网储热特性的电-热综合能源系统优化调度［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 21 ）： 45 - 55 .

WANG Wanlu ， YANG Li ， WANG Lei ， et al . Optimal dispatch of integrated electricity-heat energy system considering heat storage characteristics of heating network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 21 ）： 45 - 55 .

王明军，穆云飞，孟宪君，等 . 考虑热能输运动态特性的电–热综合能源系统优化调度方法［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 1 ）： 132 - 140 .

WANG Mingjun ， MU Yunfei ， MENG Xianjun ， et al . Optimal scheduling method for integrated electro-thermal energy system considering heat transmission dynamic characteristics ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 1 ）： 132 - 140 .

CHEN Y ， DESAI A ， SCHMIDT F ， et al . Electricity demand flexibility performance of a sorption-assisted water storage on building heating ［J］. Applied Thermal Engineering ， 2019 ， 156 ： 640 - 652 .

葛少云，刘静仪，刘洪，等 . 需求响应机制下含建筑虚拟储能的能源站经济调度［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 4 ）： 35 - 47 .

GE Shaoyun ， LIU Jingyi ， LIU Hong ， et al . Economic dispatch of energy station with building virtual energy storage in demand response mechanism ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 4 ）： 35 - 47 .

李亚平，姚建国，雍太有，等 . 居民温控负荷聚合功率及响应潜力评估方法研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 19 ）： 5519 - 5528 .

LI Yaping ， YAO Jianguo ， YONG Taiyou ， et al . Estimation approach to aggregated power and response potential of residential thermostat-ically controlled loads ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 19 ）： 5519 - 5528 .

北京市人民政府办公厅 . 关于印发《2018年北京市农村地区村庄冬季清洁取暖工作方案》的通知［EB/OL］.［ 2020-04-27 ］. http：//www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/201905/t20190522_61224.html http://www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/201905/t20190522_61224.html .

The General Office of the People’s Government of Beijing Municipal . Notice regarding the issuance of the 2018 winter cleaning and heating work plan for villages in Beijing rural areas ［EB/OL］. ［ 2020-04-27 ］. http：//www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/201905/t20190522_61224.html http://www.beijing.gov.cn/zhengce/zhengcefagui/201905/t20190522_61224.html .

DASHAMIR M ， RICHARD A B ， CHRISTINA J H . Sizing domestic air-source heat pump systems with thermal storage under varying electrical load shifting strategies ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 255 ： 1 - 14 .

CHRISTOPH J M ， ALI M . Concurrent optimization of thermal and electric storage in commercial buildings to reduce operating cost and demand peaks under time-of-use tariffs ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 254 ： 1 - 12 .

ROMERO-QUETE D ， GARCIA J . An affine arithmetic-model predictive control approach for optimal economic dispatch of combined heat and power microgrids ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 242 ： 1436 - 1447 .

栗子豪，吴文传，朱洁，等 . 基于机会约束的主动配电网热泵日前调度模型及可解性转换［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 11 ）： 24 - 31 .

LI Zihao ， WU Wenchuan ， ZHU Jie ， et al . Chance-constrained model for day-ahead heat pump scheduling in active distribution network and its tractability transformation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 11 ）： 24 - 31 .

靳小龙，穆云飞，贾宏杰，等 . 融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 2 ）： 581 - 591 .

JIN Xiaolong ， MU Yunfei ， JIA Hongjie ， et al . Optimal scheduling method for a combined cooling， heating and power building microgrid considering virtual storage system at demand side ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 2 ）： 581 - 591 .

中华人民共和国住房和城乡建设部 . 民用建筑热工设计规范： GB 50176—2016 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2016 .

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China . Code for thermal design of civil building ： GB 50176—2016 ［S］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2016 .

中华人民共和国住房和城乡建设部 . 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准： JGJ 26—2010 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2010 .

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China . Energy-saving design standards for residential buildings in severe cold and cold regions ： JGJ 26—2010 ［S］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2010 .

杜丽佳，靳小龙，何伟，等 . 考虑电动汽车和虚拟储能系统优化调度的楼宇微网联络线功率平滑控制方法［J］. 电力建设， 2019 ， 40 （ 8 ）： 26 - 33 .

DU Lijia ， JIN Xiaolong ， HE Wei ， et al . A tie-line power smoothing control method for an office building microgrid by scheduling thermal mass of the building and plug-in electric vehicles ［J］. Electric Power Construction ， 2019 ， 40 （ 8 ）： 26 - 33 .

许寅，王颖，和敬涵，等 . 多源协同的配电网多时段负荷恢复优化决策方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 2 ）： 123 - 131 .

XU Yin ， WANG Ying ， HE Jinghan ， et al . Optimal decision-making method for multi-period load restoration in distribution network with coordination of multiple sources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 123 - 131 .

殷爽睿，艾芊，王大鹏，等 . 考虑空调负荷虚拟储能的产消者鲁棒日前申报策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 4 ）： 24 - 37 .

YIN Shuangrui ， AI Qian ， WANG Dapeng ， et al . Day-ahead robust bidding strategy for prosumer considering virtual energy storage of air-conditioning load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 4 ）： 24 - 37 .

林俐，顾嘉，王铃 . 面向风电消纳的考虑热网特性及热舒适度弹性的电热联合优化调度［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3648 - 3661 .

LIN Li ， GU Jia ， WANG Ling . Optimal dispatching of combined heat-power system considering characteristics of thermal network and thermal comfort elasticity for wind power accommodation ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3648 - 3661 .

FANGER P O . Thermal comfort ［M］. New York ， USA： McGraw-Hillb Company ， 1970 ．

American Society of Heating ， Refrigerating and Air-Conditioning Engineers . Thermal environmental conditions for human occupancy ： 55 — 2017 ［EB/OL］. ［ 2020-05-01 ］. https：//www.doc88.com/p-9943543997205.html https://www.doc88.com/p-9943543997205.html .

刘大龙，刘加平，侯立强，等 . 气象要素对建筑能耗的效用差异性［J］. 太阳能学报， 2017 ， 38 （ 7 ）： 1794 - 1800 .

LIU Dalong ， LIU Jiaping ， HOU Liqiang ， et al . Different analysis of meteorological parameters affecting building energy consumption ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2017 ， 38 （ 7 ）： 1794 - 1800 .

KIRCHER K ， ZHANG M . Model predictive control of thermal storage for demand response ［C］// Proceedings of the American Control Conference， December 7-8 ， 2015 ， Melbourne ， Australia .

孙玫玲，袁闪闪，张宇峰，等 . 基于精细化气象预报的供热调控技术研究进展［J］. 建筑科学， 2019 ， 35 （ 10 ）： 182 - 190 .

SUN Meiling ， YUAN Shanshan ， ZHANG Yufeng ， et al . A review of research process in heating regulation technology based on fine meteorological forecast ［J］. Building Science ， 2019 ， 35 （ 10 ）： 182 - 190 .

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