考虑供电安全的电热泵聚类分组和分档运行控制策略

发布时间：2021-11-03 08:41

　　"电能替代"工程实施后,电热泵的大规模接入使得配电网出现重载、过载现象,影响了用户的正常用电。以状态序列控制模型为基础,以保证配电网安全运行为目的对电热泵采取直接负荷控制。采用适用于电热泵控制分组的改进K-means聚类算法,使具有相似控制特性的电热泵分为同一个控制组进行状态序列控制;通过改变单机的分档运行模式引起聚类结果的改变,并运用局部搜索算法对电热泵的运行模式进行寻优组合,进一步合理地削减电热泵负荷并提高配电网安全性。算例分析比较了不考虑及考虑分档运行的控制策略下聚类结果的差异。 

【文章来源】：电工电能新技术. 2020,39(03)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

单个热泵的基本工作过程

由计算的启停时间，可以得到电热泵的控制周期tc=toff+ton。状态序列控制就是将n台电热泵负荷平均分为tc组进行轮控[10]，以tc=10min为例的轮控策略如图2所示。每组负荷在一个控制周期内处于“开启”状态(灰色)的时间为ton，处于“关停”状态(白色)的时间为toff。当室温到达温度最小值时开启电热泵，室温到达最大设定温度时关断电热泵。即通过改变电热泵的运行状态控制室温始终保持于区间[Tmax,Tmin]内。

建立的数学模型属于多目标多约束的离散组合优化问题，即从有限个离散型的状态变量中选取最好的状态组合，以使目标函数达到最优的数学问题。如果采用枚举法寻找，则计算次数过大，耗时较长且可能出现“组合爆炸”的情况。故需要采用计算量小、耗时短的寻优算法。本文采用局部搜索算法，局部搜索算法的基本思想为:在搜索过程中，始终选择当前点的邻居中与离目标最近者的方向搜索。其算法流程如图3所示。采用局部搜索法对各单机的档位选择进行组合寻优的过程中，其中的领域动作指改变一台电热泵的运行模式，其产生邻居解指该机组新工作模式下的控制周期及相应的新的聚类结果。算法通过额定模式向半额定模式或反向来判断搜索方向，减少搜索无用的运行模式组合，从而达到避免搜索次数因机组台数增加而呈现指数倍增长的“组合爆炸”现象。


本文编号：3473382