提出一种考虑配网功率约束及可靠供暖的园区蓄热式电采暖双层优化配置方法。首先，基于园区内不同楼宇用热特性，建立基于RC网络的单体房间-单体楼宇-楼宇群的三级热负荷预测模型，并对蓄热式电采暖系统设备建模；同时，建立考虑配电网传输功率约束模型及停电时段的供暖负荷模型；最后，以经济性为目标，以配电网传输功率限制、故障态下“停电不停暖”为约束，构建一种考虑配电网传输功率约束及可靠供暖的蓄热式电采暖双层优化配置方法，上层以蓄热式电采暖年总成本最小为目标，求解电采暖系统设备容量，下层以用户年运行成本最小为目标，求解电采暖系统运行方案。算例结果表明，所提方法可在考虑配电网功率约束的情况下，降低配电网负荷峰谷差及用电同时率，同时能够基于蓄热式电采暖的蓄热量，实现“停电不停暖”，有效提升配电网运行安全性及用户供暖可靠性。

给出一种典型的蓄热电采暖系统结构示意图，系统由热泵、蓄热水箱、散热器、热泵循环水泵、热网循环水泵、动力用蓄电池和暖气管道组成，其中热泵为制热设备，蓄热水箱为蓄热设备，蓄电池用于故障停电时驱动热网循环水泵使蓄热水箱继续供热。

本文构建的考虑配电网时空特性与承载能力的蓄热式电采暖双层优化配置方法，上层模型以系统年总成本最小为优化目标，结合下层调度模型所得的最优调度方案求解蓄热式电采暖热泵和蓄热水箱容量，输出规划方案即各设备容量；根据上层规划模型所定设备容量，下层模型以年运维成本最小为目标，求解园区最优调度方案包括各设备出力。

场景1—3系统典型日热负荷优化调度方案如图3所示，电负荷优化调度方案如图4所示。场景1下，由热泵满足所有热负荷，电采暖接入，需在每个时刻按热负荷需求相应从电网购电以满足所有增加电负荷，因此购电量随热负荷变化存在较大的波动性。而场景2通过装设蓄热设备，可通过储能降低在电价峰值的购电量，合理安排购电计划，实现削峰填谷。

考虑配电网最大传输功率，在场景1中由于热泵供热量需与热负荷实时平衡，电采暖负荷随热负荷波动，在考虑配电网基础电负荷的情况下，部分时刻电采暖负荷将超过配电网最大传输功率，需要对电网进行扩容，以增加供电量，使成本大幅增加。场景2中蓄热设备的增加虽然使得电采暖系统有一定的削峰填谷能力，但仍在部分时刻超过配电网承载能力，不过越限幅度小于场景1，需要在电网微增容情况下才能保障配电网安全运行。且2种场景下用电同时率都处于较高水平，因此电采暖的加入使得配电网容易出现在基础用电高峰叠加电采暖负荷高峰的情况，对配电网安全运行带来极大挑战。

由标准化灵敏度分析结果可知，蓄热式电采暖设备容量受多种参数影响，但对各参数变化的敏感程度不同。电采暖系统设备容量对电价及设备投资成本等价格参数变化的敏感程度较低。在非价格参数中，电采暖系统设备容量及各成本均对负荷变化最为敏感， 停电时长次之，对购电量上限的敏感程度在三者中最低。

本文提出一种考虑配电网时空特性与承载能力的蓄热式电采暖双层优化配置方法，通过算例仿真分析得到如下结论。

1） 蓄热式电采暖可以通过蓄热水箱起到一定削峰填谷作用，缩小配电网负荷峰谷差，降低用能费用。

2） 以配电网传输功率约束为限制时，可避免在用电高峰时刻叠加大量电采暖负荷，降低用电同时率， 有效缓解负荷高峰时刻配电网运行压力，保障配电网运行安全性。

3） 以故障态下“停电不停暖”作为约束，虽然增加了蓄热设备投资成本，但可通过充分利用蓄热设备，在停电时段维持供暖，保障用户热负荷需求。

4） 由灵敏度分析可知，负荷是影响电采暖系统优化配置方案的关键因素，负荷预测精度对优化配置方案实用性有重要影响。

下一步工作将考虑系统热负荷需求不确定性，细化蓄热式电采暖系统规划方案。

作者简介