基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动方法、装置与流程

本发明电力控制领域，尤其涉及一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动方法、装置。

背景技术：

1、双碳目标推动终端用能向低碳化发展，城市发展呈现产业区域聚集、负荷高密度化态势，以能源站为主体的集中供用能发展迅猛。

2、高密度建筑场景有其特有的性质，密度建筑的热惯性通常指建筑材料和结构对温度变化的响应速度。高密度建筑由于通常具有更多的热质量(如混凝土、砖块等)和较少的表面积，因此具有较高的热惯性，这意味着在室内温度发生变化时，高密度建筑需要更长的时间来升温或降温，但也能更好地保持稳定的室内温度，这种性质有助于提高建筑的能效性能，减少能源消耗。

3、但是在现有的技术方案中，并没有针对高密度建筑的能效特性，有针对性地与电网进行互动，造成电网的整体运行效率偏低。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动方法、装置，通过考虑目标区域内高密度建筑的所用建筑材料、建筑结构、分布密度，并结合内高密度建筑的历史用户居住情况、历史用电数据以及历史天气数据确定用户用电模型，来确定未来时间段内考虑温度控制的用电数据；基于所述未来时间段内考虑温度控制的用电数据，根据与目标区域内高密度建筑相关联的不同能源站的能源属性，向对应的电网发送未来时间段内的需求响应数据，以实现与电网进行互动，提高了电网的整体运行效率。

2、第一方面，本发明提供了一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动方法，该方法包括：

3、获取目标区域内高密度建筑的所用建筑材料、建筑结构、分布密度；

4、获取目标区域内高密度建筑的历史用户居住情况、历史用电数据以及历史天气数据；

5、基于建筑材料和建筑结构确定高密度建筑的保温系数；

6、基于建筑结构和分布密度确定高密度建筑的外部温度影响系数；

7、基于历史用户居住情况、历史用电数据以及历史天气数据确定用户用电模型；

8、获取目标区域内高密度建筑在未来时间段内的用户居住情况以及天气数据；

9、根据用户用电模型，基于未来时间段内的用户居住情况以及天气数据确定未来时间段内的用电数据；

10、基于用电数据中包括的用电用途以及用电用途对应的用电时间，结合保温系数，确定建筑温度控制用电第一调整数据；

11、基于未来时间段内的天气数据对应的天气类型、天气类型对应的温度区间、天气类型对应的持续时间、不同天气类型的相邻关系以及外部温度影响系数，确定建筑温度控制用电第二调整数据；

12、基于未来时间段内的用电数据、建筑温度控制用电第一调整数据以及建筑温度控制用电第二调整数据，确定未来时间段内考虑温度控制的用电数据；

13、基于未来时间段内考虑温度控制的用电数据，根据与目标区域内高密度建筑相关联的不同能源站的能源属性，向对应的电网发送未来时间段内的需求响应数据。

14、在第一方面的一些实现方式中，基于建筑材料和建筑结构确定高密度建筑的保温系数，满足公式：

15、

16、其中，kb为建筑的保温系数，n为建筑材料的种类，αi为第i种建筑材料的热导率，βi为第i种建筑材料的厚度，ρ为建筑的分布密度，v为建筑的建筑结构。

17、在第一方面的一些实现方式中，基于建筑结构和分布密度确定高密度建筑的外部温度影响系数，包括：

18、基于建筑结构确定捕获阳光的能力，其中，建筑结构包括每户住宅的窗户面积s、客厅与卧室布局b1、厨房与浴室布局b2以及每户住宅的高度h；

19、基于分布密度确定目标区域内高密度建筑之间的温度互相影响系数；

20、基于捕获阳光的能力与温度互相影响系数确定外部温度影响系数。

21、在第一方面的一些实现方式中，基于建筑结构确定捕获阳光的能力，包括：

22、基于每户住宅的窗户面积s确定每户的阳光照射系数；

23、基于客厅与卧室布局b1确定每户的生活起居区的阳光影响系数；

24、基于厨房与浴室布局b2确定每户的操作室的阳光影响系数；

25、基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数；

26、基于每户的阳光照射系数，结合室内的阳光影响系数、每户住宅的高度hm以及住宅的总高度ha，确定捕获阳光的能力；

27、基于分布密度确定目标区域内高密度建筑之间的温度互相影响系数，包括：

28、基于分布密度，建筑分布情况，确定建筑的风散热系数；

29、基于建筑的风散热系数确定目标区域内高密度建筑之间的温度互相影响系数。

30、在第一方面的一些实现方式中，确定捕获阳光的能力满足公式：

31、

32、其中，is为目标区域内高密度建筑捕获阳光的能力指数，n为目标区域内住宅总数，si为第i户住宅的窗户总面积，b1i为第i户住宅客厅与卧室的布局指数，b2i为第i户住宅厨房与浴室的布局指数，b1*和分别为参考客厅与卧室和厨房与浴室布局指数，αi为第i户住宅的阳光照射系数，β1和β2分别为生活起居区和操作室的阳光影响系数，γ和θ为常数，用于调节阳光影响系数的非线性关系，hmi为第i户住宅的高度，ha为第i户住宅对应住宅的总高度。

33、在第一方面的一些实现方式中，基于客厅与卧室布局b1确定每户的生活起居区的阳光影响系数，包括：

34、基于客厅与卧室布局情况，确定朝阳的卧室与客厅占对应住宅面积的比例；

35、当朝阳的卧室与客厅占对应住宅面积的比例大于第一阈值且小于第二阈值时，确定每户的生活起居区的阳光影响系数为a1；

36、当朝阳的卧室与客厅占对应住宅面积的比例大于第二阈值时，确定每户的生活起居区的阳光影响系数为a2；

37、基于厨房与浴室布局b2确定每户的操作室的阳光影响系数，包括：

38、基于厨房与浴室布局情况，确定厨房与浴室占对应住宅面积的比例；

39、基于厨房与浴室占对应住宅面积的比例确定每户的操作室的阳光影响系数；

40、基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数，包括：

41、当对应住宅面积小于第一面积时，基于第一影响系数，确定基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数；

42、当对应住宅面积大于第一面积且小于第二面积时，基于第二影响系数，确定基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数；

43、当对应住宅面积大于第三面积时，基于第三影响系数，确定基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数。

44、在第一方面的一些实现方式中，基于用电数据中包括的用电用途以及用电用途对应的用电时间，结合保温系数，确定建筑温度控制用电第一调整数据，满足公式：

45、

46、其中，d(t)为建筑温度控制用电第一调整数据，ε(t)为时刻t的天气参数，τ为常数，χ(t)为时刻t的用电用途数据，kb为保温系数，λ(t)为时刻t时保温系数对应的指数衰减系数，ω为角频率。

47、在第一方面的一些实现方式中，基于未来时间段内的天气数据对应的天气类型、天气类型对应的温度区间、天气类型对应的持续时间、不同天气类型的相邻关系以及外部温度影响系数，确定建筑温度控制用电第二调整数据，包括：

48、基于天气数据对应的天气类型、天气类型对应的温度区间、天气类型对应的持续时间，确定整体体感数据；

49、基于未来时间段内不同天气类型的相邻关系，以及相邻的天气类型对应的持续时间确定体感差异数据；

50、基于整体体感数据、体感差异数据以及外部温度影响系数，确定建筑温度控制用电第二调整数据；

51、其中，基于未来时间段内不同天气类型的相邻关系，以及相邻的天气类型对应的持续时间确定体感差异数据，包括：基于未来时间段内相邻的天气类型确定天气变化体感数据；基于相邻的天气类型对应的持续时间确定天气变化体感影响因子；基于天气变化体感数据和天气变化体感影响因子确定体感差异数据；

52、体感差异数据满足公式：

53、

54、其中，δe(t)为时刻t的体感差异数据，η为外部温度影响系数，nw为天气类型的总数，nd为持续时间的离散化级别数，wi为第i种天气类型的权重系数，λj为第j级持续时间的权重系数，wi(t)为时刻t的天气类型为第i种，wj(t)为时刻t之前的某个时间为第i级持续时间，τij(t)为wi(t)从开始到wj(t)的时间间隔，φ(wi(t),wj(t),τij(t))为天气变化体感数据函数，为天气变化体感影响因子函数，γ(wi(t),wj(t))为时刻s的天气类型对应的体感影响函数。

55、第二方面，本发明提供了一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动装置，该装置包括：

56、获取模块，用于获取目标区域内高密度建筑的所用建筑材料、建筑结构、分布密度；

57、获取模块，还用于获取目标区域内高密度建筑的历史用户居住情况、历史用电数据以及历史天气数据；

58、处理模块，用于基于建筑材料和建筑结构确定高密度建筑的保温系数；

59、处理模块，还用于基于建筑结构和分布密度确定高密度建筑的外部温度影响系数；

60、处理模块，还用于基于历史用户居住情况、历史用电数据以及历史天气数据确定用户用电模型；

61、获取模块，还用于获取目标区域内高密度建筑在未来时间段内的用户居住情况以及天气数据；

62、处理模块，还用于根据用户用电模型，基于未来时间段内的用户居住情况以及天气数据确定未来时间段内的用电数据；

63、处理模块，还用于基于用电数据中包括的用电用途以及用电用途对应的用电时间，结合保温系数，确定建筑温度控制用电第一调整数据；

64、处理模块，还用于基于未来时间段内的天气数据对应的天气类型、天气类型对应的温度区间、天气类型对应的持续时间、不同天气类型的相邻关系以及外部温度影响系数，确定建筑温度控制用电第二调整数据；

65、处理模块，还用于基于未来时间段内的用电数据、建筑温度控制用电第一调整数据以及建筑温度控制用电第二调整数据，确定未来时间段内考虑温度控制的用电数据；

66、发送模块，用于基于未来时间段内考虑温度控制的用电数据，根据与目标区域内高密度建筑相关联的不同能源站的能源属性，向对应的电网发送未来时间段内的需求响应数据。

67、在第二方面的一些实现方式中，基于建筑材料和建筑结构确定高密度建筑的保温系数，满足公式：

68、

69、其中，kb为建筑的保温系数，n为建筑材料的种类，αi为第i种建筑材料的热导率，βi为第i种建筑材料的厚度，ρ为建筑的分布密度，v为建筑的建筑结构。

70、在第二方面的一些实现方式中，处理模块，还用于基于建筑结构确定捕获阳光的能力，其中，建筑结构包括每户住宅的窗户面积s、客厅与卧室布局b1、厨房与浴室布局b2以及每户住宅的高度h；

71、基于分布密度确定目标区域内高密度建筑之间的温度互相影响系数；

72、基于捕获阳光的能力与温度互相影响系数确定外部温度影响系数。

73、在第二方面的一些实现方式中，处理模块，还用于基于每户住宅的窗户面积s确定每户的阳光照射系数；

74、基于客厅与卧室布局b1确定每户的生活起居区的阳光影响系数；

75、基于厨房与浴室布局b2确定每户的操作室的阳光影响系数；

76、基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数；

77、基于每户的阳光照射系数，结合室内的阳光影响系数、每户住宅的高度hm以及住宅的总高度ha，确定捕获阳光的能力；

78、基于分布密度确定目标区域内高密度建筑之间的温度互相影响系数，包括：

79、基于分布密度，建筑分布情况，确定建筑的风散热系数；

80、基于建筑的风散热系数确定目标区域内高密度建筑之间的温度互相影响系数。

81、在第二方面的一些实现方式中，确定捕获阳光的能力满足公式：

82、

83、其中，is为目标区域内高密度建筑捕获阳光的能力指数，n为目标区域内住宅总数，si为第i户住宅的窗户总面积，b1i为第i户住宅客厅与卧室的布局指数，b2i为第i户住宅厨房与浴室的布局指数，b1*和分别为参考客厅与卧室和厨房与浴室布局指数，αi为第i户住宅的阳光照射系数，β1和β2分别为生活起居区和操作室的阳光影响系数，γ和θ为常数，用于调节阳光影响系数的非线性关系，hmi为第i户住宅的高度，ha为第i户住宅对应住宅的总高度。

84、在第二方面的一些实现方式中，处理模块，还用于基于客厅与卧室布局情况，确定朝阳的卧室与客厅占对应住宅面积的比例；

85、当朝阳的卧室与客厅占对应住宅面积的比例大于第一阈值且小于第二阈值时，确定每户的生活起居区的阳光影响系数为a1；

86、当朝阳的卧室与客厅占对应住宅面积的比例大于第二阈值时，确定每户的生活起居区的阳光影响系数为a2；

87、基于厨房与浴室布局b2确定每户的操作室的阳光影响系数，包括：

88、基于厨房与浴室布局情况，确定厨房与浴室占对应住宅面积的比例；

89、基于厨房与浴室占对应住宅面积的比例确定每户的操作室的阳光影响系数；

90、基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数，包括：

91、当对应住宅面积小于第一面积时，基于第一影响系数，确定基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数；

92、当对应住宅面积大于第一面积且小于第二面积时，基于第二影响系数，确定基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数；

93、当对应住宅面积大于第三面积时，基于第三影响系数，确定基于每户的生活起居区的阳光影响系数与操作室的阳光影响系数之间的关联程度，确定室内的阳光影响系数。

94、在第二方面的一些实现方式中，基于用电数据中包括的用电用途以及用电用途对应的用电时间，结合保温系数，确定建筑温度控制用电第一调整数据，满足公式：

95、

96、其中，d(t)为建筑温度控制用电第一调整数据，ε(t)为时刻t的天气参数，τ为常数，χ(t)为时刻t的用电用途数据，kb为保温系数，λ(t)为时刻t时保温系数对应的指数衰减系数，ω为角频率。

97、在第二方面的一些实现方式中，处理模块，还用于基于天气数据对应的天气类型、天气类型对应的温度区间、天气类型对应的持续时间，确定整体体感数据；

98、基于未来时间段内不同天气类型的相邻关系，以及相邻的天气类型对应的持续时间确定体感差异数据；

99、基于整体体感数据、体感差异数据以及外部温度影响系数，确定建筑温度控制用电第二调整数据；

100、其中，基于未来时间段内不同天气类型的相邻关系，以及相邻的天气类型对应的持续时间确定体感差异数据，包括：基于未来时间段内相邻的天气类型确定天气变化体感数据；基于相邻的天气类型对应的持续时间确定天气变化体感影响因子；基于天气变化体感数据和天气变化体感影响因子确定体感差异数据。

101、在第二方面的一些实现方式中，体感差异数据满足公式：

102、

103、其中，δe(t)为时刻t的体感差异数据，η为外部温度影响系数，nw为天气类型的总数，nd为持续时间的离散化级别数，wi为第i种天气类型的权重系数，λj为第j级持续时间的权重系数，wi(t)为时刻t的天气类型为第i种，wj(t)为时刻t之前的某个时间为第i级持续时间，τij(t)为wi(t)从开始到wj(t)的时间间隔，φ(wi(t),wj(t),τij(t))为天气变化体感数据函数，为天气变化体感影响因子函数，γ(wi(t),wj(t))为时刻s的天气类型对应的体感影响函数。

104、本发明实施例提供了一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动方法、装置，通过考虑目标区域内高密度建筑的所用建筑材料、建筑结构、分布密度，并结合内高密度建筑的历史用户居住情况、历史用电数据以及历史天气数据确定用户用电模型，来确定未来时间段内考虑温度控制的用电数据；基于未来时间段内考虑温度控制的用电数据，根据与目标区域内高密度建筑相关联的不同能源站的能源属性，向对应的电网发送未来时间段内的需求响应数据，以实现与电网进行互动，提高了电网的整体运行效率。

技术特征：

1.一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述建筑材料和建筑结构确定高密度建筑的保温系数，满足公式：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述建筑结构和分布密度确定高密度建筑的外部温度影响系数，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述建筑结构确定捕获阳光的能力，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定捕获阳光的能力满足公式：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于客厅与卧室布局b1确定每户的生活起居区的阳光影响系数，包括：

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述用电数据中包括的用电用途以及用电用途对应的用电时间，结合所述保温系数，确定建筑温度控制用电第一调整数据，满足公式：

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于未来时间段内的天气数据对应的天气类型、天气类型对应的温度区间、天气类型对应的持续时间、不同天气类型的相邻关系以及所述外部温度影响系数，确定建筑温度控制用电第二调整数据，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述体感差异数据满足公式：

10.一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动装置，其特征在于，所述装置包括：

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述基于所述建筑材料和建筑结构确定高密度建筑的保温系数，满足公式：

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述基于所述建筑结构和分布密度确定高密度建筑的外部温度影响系数，包括：

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述基于所述建筑结构确定捕获阳光的能力，包括：

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述确定捕获阳光的能力满足公式：

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述基于客厅与卧室布局b1确定每户的生活起居区的阳光影响系数，包括：

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述基于所述用电数据中包括的用电用途以及用电用途对应的用电时间，结合所述保温系数，确定建筑温度控制用电第一调整数据，满足公式：

17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，基于未来时间段内的天气数据对应的天气类型、天气类型对应的温度区间、天气类型对应的持续时间、不同天气类型的相邻关系以及所述外部温度影响系数，确定建筑温度控制用电第二调整数据，包括：

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述体感差异数据满足公式：

技术总结
本发明涉及电力控制领域，尤其涉及一种基于高密度建筑用能特性的全电能源站电网互动方法、装置，该方法通过考虑目标区域内高密度建筑的所用建筑材料、建筑结构、分布密度，并结合内高密度建筑的历史用户居住情况、历史用电数据以及历史天气数据确定用户用电模型，来确定未来时间段内考虑温度控制的用电数据；基于所述未来时间段内考虑温度控制的用电数据，根据与目标区域内高密度建筑相关联的不同能源站的能源属性，向对应的电网发送未来时间段内的需求响应数据，以实现与电网进行互动，提高了电网的整体运行效率。

技术研发人员：周喜超,窦真兰,王楠,张春雁,周敏,彭勇,袁一鸣,杨斌,赵锦,傅超然,李振
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23