含建筑相變儲能系統(tǒng)的微網(wǎng)日前調(diào)度

收稿日期：2022-02-14

通信作者：李孝均（1996—），男，碩士，主要從事微網(wǎng)運行方面的研究。1027535446@qq.com

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0166 文章編號：0254-0096（2023）06-0084-07

摘 要：為了實現(xiàn)供暖領(lǐng)域煤改電，解決風(fēng)電消納問題，引入建筑相變儲能系統(tǒng)，提高微網(wǎng)日前調(diào)度靈活性與經(jīng)濟(jì)性。考慮相變材料變溫特性，建立集成于建筑內(nèi)部的相變儲能系統(tǒng)模型，綜合考慮室內(nèi)外擾動量對建筑熱平衡的影響，構(gòu)建以相變儲能地板、室內(nèi)空氣以及建筑墻體為主體的建筑精細(xì)化熱平衡模型。在此基礎(chǔ)上，建構(gòu)以發(fā)電成本、購售電成本與棄風(fēng)成本為總成本，計及建筑熱平衡的微網(wǎng)日前調(diào)度模型。針對模型中的非線性約束與微分約束，利用分段線性化與差分化，將所提模型轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃問題，并通過算例驗證所提模型的經(jīng)濟(jì)性與有效性。

關(guān)鍵詞：相變材料；微網(wǎng)；建筑熱平衡；風(fēng)電消納；日前調(diào)度

中圖分類號：TK513.5" " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

中國在2020年聯(lián)合國大會上明確提出力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，在2060年前實現(xiàn)碳中和。在《“碳達(dá)峰、碳中和”行動方案》中，國網(wǎng)將電能替代放在重要位置，力求拓展電能替代的廣度與深度。中國北方地區(qū)供暖需求大，采暖所耗的一次能源以煤炭為主，據(jù)清華大學(xué)建筑節(jié)能中心測算，2018年北方城鎮(zhèn)供暖能耗已達(dá)2.12億t標(biāo)煤，碳排放量高達(dá)5.5億t。在北方地區(qū)，風(fēng)電資源十分豐富，實現(xiàn)供暖領(lǐng)域的電能替代可減少碳排放并解決風(fēng)電消納等問題。

供暖領(lǐng)域的電能替代是利用電熱泵、空調(diào)以及電暖氣對建筑進(jìn)行供暖，保證用戶舒適度。對于微網(wǎng)中的建筑，室溫受熱源以及室外環(huán)境影響，具有一定熱惰性［1-2］。文獻(xiàn)［3］基于建筑等效熱容熱阻模型，構(gòu)建一階狀態(tài)模型來描述室溫與供暖功率的關(guān)系。文獻(xiàn)［4］綜合考慮熱力網(wǎng)管與建筑物的熱動態(tài)特性，極大拓寬了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)峰能力上下限。文獻(xiàn)［5-6］在調(diào)度模型中引入建筑熱平衡模型，提高了調(diào)度經(jīng)濟(jì)性。上述文獻(xiàn)均驗證了考慮建筑的蓄熱特性能有效增加微網(wǎng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性。

相變材料（phase change material，PCM）是一種新型儲熱材料，具有儲能密度高、壽命長、價格低等優(yōu)點。相變材料與建筑材料兼容，可作為建筑溫控材料與建筑墻體、地板以及天花板等圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合。文獻(xiàn)［7］對加裝相變儲能地板的建筑進(jìn)行數(shù)值模擬，分析相變儲能地板對室溫的影響。文獻(xiàn)［8］利用集成于居民建筑的相變儲能墻體，解決微網(wǎng)富余新能源消納問題。文獻(xiàn)［9］考慮太陽輻射等熱力不確定因素對建筑電力側(cè)與熱力側(cè)的影響，構(gòu)建電-熱聯(lián)合魯棒模型，將模型分段線性化進(jìn)行求解，驗證了模型的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。上述文獻(xiàn)分析了利用相變材料實現(xiàn)建筑節(jié)能、耦合電-熱系統(tǒng)的可行性。

本文將相變儲能地板引入微網(wǎng)。在分析相變材料變溫特性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建建筑相變儲能系統(tǒng)模型。綜合考慮內(nèi)外擾動因素，精細(xì)化描述建筑各圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱過程，將所建立的建筑精細(xì)化熱平衡模型引入微網(wǎng)日前調(diào)度模型中。由于模型中存在非線性約束與微分約束，通過一系列等價轉(zhuǎn)換，將模型轉(zhuǎn)化為線性模型予以求解。最后，通過算例驗證本文模型的經(jīng)濟(jì)性與有效性。

1 建筑相變儲能系統(tǒng)介紹

相變儲能系統(tǒng)［10］由熱源與相變圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成，依靠熱泵、電鍋爐等設(shè)備加熱相變材料，相變材料通過熱傳導(dǎo)對建筑進(jìn)行供暖，在供暖的同時實現(xiàn)儲能功能。本文所構(gòu)建相變儲能系統(tǒng)的熱源為熱泵，相變圍護(hù)結(jié)構(gòu)為相變儲能地板。

1.1 相變材料特性

相變材料［11-13］可在溫度變化極小的情況下通過轉(zhuǎn)換物理狀態(tài)存儲或釋放潛熱，其轉(zhuǎn)換物理狀態(tài)的過程即為相變過程。理想的相變材料需滿足無污染、相變焓高、相變溫度合適、導(dǎo)熱性能良好、相變過程性質(zhì)穩(wěn)定、價格便宜等要求。相變材料在熔點附近具有相變區(qū)間，區(qū)間范圍內(nèi)其比熱容遠(yuǎn)大于常規(guī)蓄熱材料?？衫枚魏瘮?shù)擬合相變材料比熱容［14］與溫度的關(guān)系：

[cp=aT2p+bTp+cTminp≤Tp≤Tmaxp] （1）

式中：[cp]——相變材料比熱容；[a、b、c]——曲線擬合參數(shù)；[Tp、Tmaxp、Tminp]——相變材料溫度與相變區(qū)間上下限。

利用[H]表示相變材料的儲熱狀態(tài)，[H]為1時相變材料熱量蓄滿，[H]為0時相變材料儲熱量為0。[H]與相變材料溫度呈非線性關(guān)系：

[St=mpTminpTtpcpdTpHt=StSmax] （2）

式中：[St、Smax]——相變材料所儲熱能與最大儲熱量；[mp]——相變材料的質(zhì)量；[Ht]——儲熱狀態(tài)。

1.2 相變儲能地板結(jié)構(gòu)

相變儲能地板結(jié)構(gòu)如圖1所示，由下至上分別為隔熱層、填充層與地板層，相變材料鋪設(shè)于填充層。熱泵通過熱水管道對相變材料進(jìn)行加熱。相變材料通過導(dǎo)熱實現(xiàn)熱能向上傳遞。

2 建筑精細(xì)化熱平衡模型

建筑精細(xì)化熱平衡模型較復(fù)雜，建筑相鄰圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在傳熱現(xiàn)象，構(gòu)建建筑熱平衡模型的關(guān)鍵在于解析建筑各圍護(hù)結(jié)構(gòu)間的換熱關(guān)系以及建筑耗熱特性。以相變儲能地板、室內(nèi)空氣、建筑墻體為主體，構(gòu)建建筑精細(xì)化熱平衡模型。為了便于分析，引入室外空氣綜合溫度［15］來等效太陽輻射、室外環(huán)境溫度對建筑熱平衡的影響。建筑熱平衡如圖2所示。

2.1 相變儲能地板熱平衡方程

相變儲能地板作為建筑的組成部分，既起到溫控作用又有儲能作用。作為建筑溫控結(jié)構(gòu)，相變儲能地板通過熱傳導(dǎo)使室溫維持在舒適溫度內(nèi)，作為建筑儲熱結(jié)構(gòu)，相變儲能地板可實現(xiàn)熱能大容量、長時間的存儲/釋放。相變儲能地板導(dǎo)熱模型可近似等價為基于厚度的一維傳熱模型，熱平衡方程為：

[St+1-St=qthp-Ttp-TtfRp+RfcfmfdTfdt=Ttp-TtfRp+Rf-qtf-air-qtf-wallqtf-air=hf-airAf（Ttf-Ttin）qtf-wall=hf-wallAf（Ttf-Ttinwall）] （3）

式中：[qthp]——熱泵熱功率；[Rp、Rf]——填充層與地板層熱阻；[cf、mf、Ttf、Af]——地板層比熱容、質(zhì)量、溫度與面積；[qtf-air、qtf-wall]——地板層與室內(nèi)空氣、內(nèi)墻的換熱功率；[hf-air、hf-wall]——地板層與室內(nèi)空氣、墻體的換熱系數(shù)；[Ttin、Ttinwall]——室溫、內(nèi)墻溫度。

令[Cf=cfmf]、[Rpf=Rp+Rf]對式（3）進(jìn)行離散化和差分化，可得相變儲能地板熱平衡方程為：

[Tt+1f=Ttfe-a1ΔtCf+b1a11-e-a1ΔtCfa1=Afhf-wall+hf-air+1Rpfb1=Afhf-airTtin+hf-wallTtinwall+TtpRpf] （4）

式中：[Cf、Rpf]——等效比熱容與等效熱阻；[a1、b1]——等效參數(shù)。

2.2 墻體熱平衡方程

建筑墻體具有較大的熱容性，將墻體分為外墻與內(nèi)墻，利用一維傳熱模型構(gòu)建墻體熱平衡方程。內(nèi)墻溫度受室內(nèi)空氣對流、地板層導(dǎo)熱以及外墻導(dǎo)熱影響，外墻溫度主要受內(nèi)墻導(dǎo)熱以及環(huán)境溫度的影響，墻體熱平衡方程為：

[0.5cwρwAwallδwdTtinwalldt=qtf-wall+qtair-wall-qtin-out0.5cwρwAwallδwdTtoutwalldt=qtin-out-qtout-windqtair-wall=hinAwallTtin-Ttinwallqtin-out=Ttinwall-TtoutwallRwqtout-wind=houtAwallTtoutwall-Ttout] （5）

式中：[cw、ρw、Awall、δw]——墻體的比熱容、密度、面積和厚度；[qtair-wall、qtin-out、qtout-wind]——室內(nèi)空氣與內(nèi)墻對流換熱功率、內(nèi)外墻導(dǎo)熱功率、外墻與室外空氣對流換熱功率；[hin、hout]——內(nèi)墻與外墻的對流換熱系數(shù)；[Ttoutwall、Ttout]——外墻溫度與室外空氣綜合溫度；[Rw]——墻體熱阻。

2.3 室內(nèi)空氣熱平衡方程

對室內(nèi)空氣進(jìn)行得失熱量分析，室內(nèi)空氣耗熱主要包括門窗耗熱以及冷風(fēng)滲入耗熱；得熱量主要包括室內(nèi)空氣與內(nèi)墻、地板層對流換熱以及建筑內(nèi)部得熱。室內(nèi)空氣熱平衡模型為：

[cairmairdTindt=qtf-air+qtin-qtair-wall-qtdoor-qtwindow-qtwindqtdoor=βKdAdTtin-Ttoutqtwindow=KwAwTtin-Ttoutqtwind=cairρa(bǔ)irNtVTtin-Ttout] （6）

式中：[cair、mair、ρa(bǔ)ir]——空氣比熱容、質(zhì)量與密度；[qtin]——建筑內(nèi)部得熱功率；[qtdoor、qtwindow、qtwind]——門戶與窗戶耗熱功率、冷風(fēng)滲透耗熱功率；[β]——冷風(fēng)侵入附加率；[Kd、Kw]——門戶、窗戶傳熱系數(shù)；[Ad、Aw]——門戶、窗戶面積；[Nt、V]——換氣次數(shù)與換氣體積。

3 微網(wǎng)日前調(diào)度模型

本文構(gòu)建一個含建筑相變儲能系統(tǒng)的微網(wǎng)。微網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，微網(wǎng)通過聯(lián)絡(luò)線與上級電網(wǎng)連接，網(wǎng)內(nèi)含風(fēng)電、柴油發(fā)電機(jī)及熱泵等單元。微網(wǎng)調(diào)度中心與用戶統(tǒng)一簽訂合同，采用集中控制策略，調(diào)度中心下發(fā)調(diào)度指令給各戶相變儲能系統(tǒng)，控制熱泵輸出熱功率，對建筑熱負(fù)荷進(jìn)行綜合調(diào)控。

3.1 目標(biāo)函數(shù)

以發(fā)電成本、購售電成本與棄風(fēng)成本為總成本，建立優(yōu)化調(diào)度模型，目標(biāo)函數(shù)為：

[minCall=Cde+Cgrid+Ccurt] （7）

[Cde=t=1TCtd+utonpon+utoffpoffCtd=κ1（Ptde）2+κ2Ptde+κ3Cgrid=t=1TctbuyPtbuy-ctsalePtsaleCcurt=t=1TcwPtw，loss] （8）

式中：[Cde、Cgrid、Ccurt]——柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電成本、購售電成本與棄風(fēng)成本；[T]——調(diào)度時段數(shù)；[Ctd、Ptde]——柴油機(jī)燃料成本與發(fā)電功率；[uton、utoff]——啟停標(biāo)志位；[pon、poff]——單次啟停機(jī)成本；[κ1、κ2、κ3]——柴油機(jī)成本曲線參數(shù)；[ctbuy、ctsale]——購售電價；[Ptbuy、Ptsale]——購售電功率；[cw、Ptw，loss]——棄風(fēng)懲罰系數(shù)與棄風(fēng)功率。

3.2 約束條件

本文所構(gòu)建調(diào)度模型需滿足建筑熱平衡約束以及設(shè)備出力約束、能量供需平衡約束等約束。

1）風(fēng)電約束

[Ptwind=Ptw+Ptw，loss] （9）

式中：[Ptwind、Ptw]——風(fēng)電預(yù)測功率與調(diào)度功率。

2）柴油機(jī)約束

[uton-utoff=Itde-It-1deuton+utoff≤1ItdePminde≤Ptde≤ItdePmaxde] （10）

式中：[Itde]——柴油機(jī)狀態(tài)變量；[Pmaxde、Pminde]——柴油機(jī)發(fā)電功率上下限。

3）功率平衡約束

[Ptline+Ptw+Ptde=Pthp+Ptload] （11）

式中：[Ptline]——聯(lián)絡(luò)線功率；[Pthp、Ptload]——熱泵功率以及電負(fù)荷。

4）聯(lián)絡(luò)線交互功率約束

[Ptline=ItbuyPtbuy-ItsalePtsalePminline≤Ptline≤Pmaxline0≤Itbuy+Itsale≤1] （12）

式中：[Itbuy、Itsale]——0、1變量，表示微網(wǎng)與上級電網(wǎng)交互狀態(tài)；[Pmaxline、Pminline]——聯(lián)絡(luò)線功率上下限。

5）熱泵約束

[qthp=ηhpPthpPminhp≤Pthp≤Pmaxhp] （13）

式中：[ηhp]——熱泵效率；[Pmaxhp、Pminhp]——熱泵最大、最小功率。

6）室溫約束

[Tminin≤Ttin≤Tmaxin] （14）

式中：[Tmaxin、Tminin]——用戶舒適度區(qū)間上下限。

3.3 求解方法

本文約束（如式（2）所示）為非線性約束，參照文獻(xiàn)［16］對約束進(jìn)行線性化處理；約束（式（5）、式（6））帶有微分，參照約束（如式（3）所示）進(jìn)行差分化處理。本文模型即可轉(zhuǎn)化為線性模型，可運用求解器Cplex進(jìn)行求解。

4 算例分析

4.1 算例參數(shù)

微網(wǎng)內(nèi)共80戶居民，各戶建筑尺寸為12 m×10 m×3 m。每戶均配置建筑相變儲能系統(tǒng)，相變材料選定為芒硝基定型復(fù)合材料［17］，其潛熱為234 kJ/kg，相變區(qū)間為26.0～31.7 ℃，用戶舒適溫度區(qū)間為20～24 ℃。主網(wǎng)電價采用分時電價［18］，網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)容量為700 kW，熱泵容量為500 kW，電熱轉(zhuǎn)換系數(shù)取2.6。調(diào)度總時間為24 h，單位調(diào)度時間為15 min。

4.2 調(diào)度方案比對

為驗證本文所建立的微網(wǎng)日前調(diào)度模型的優(yōu)越性與經(jīng)濟(jì)性，本節(jié)通過與文獻(xiàn)［19］所建立的一階熱平衡模型進(jìn)行對比分析，設(shè)計以下4種方案：

方案1：將建筑熱負(fù)荷視為確定性負(fù)荷，基于日前預(yù)測參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。

方案2：考慮建筑的蓄熱特性，采用建筑一階熱平衡模型，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。

方案3：考慮建筑的蓄熱特性，采用建筑精細(xì)化熱平衡模型，其供暖地板填充層材料為常規(guī)材料。

方案4：在方案3的基礎(chǔ)上，將常規(guī)材料替換為相變材料。

4.2.1 調(diào)度結(jié)果分析

各方案風(fēng)電出力及熱泵功率如圖4所示。方案2～4建筑各結(jié)構(gòu)溫度如圖5所示。方案1中，熱泵功率嚴(yán)格受到建筑熱負(fù)荷制約，時刻與其保持相等，多余風(fēng)電僅能售賣給上級電網(wǎng)，且由于聯(lián)絡(luò)線限額約束，夜間部分時段存在棄風(fēng)情況，這說明方案1無法有效消納風(fēng)電。方案2考慮了建筑熱平衡，熱泵熱出力未受到建筑熱負(fù)荷的嚴(yán)格制約，不再是一

條固定的曲線，而是一個可調(diào)節(jié)的柔性區(qū)間，運行靈活性明顯增加。熱泵耗電高峰與風(fēng)電出力具有較高相關(guān)性。當(dāng)風(fēng)電出力較高時，熱泵通過增加制熱功率來消納風(fēng)電，建筑溫度整體呈上升趨勢，風(fēng)電出力處于低谷時，熱泵減小制熱功率，建筑溫度整體呈下降趨勢。對比方案1和方案2，棄風(fēng)量從1309 kWh降為0 kWh，驗證了考慮建筑自身的蓄能特性有效地拓寬了風(fēng)電消納空間。

方案3采用建筑精細(xì)化熱平衡模型，熱泵出力與方案2相近，呈夜間高午時低的特性。方案2將整個建筑看作一個質(zhì)點，利用建筑平均溫度來代替室內(nèi)溫度并不全面，具有一定局限性。由圖5可知，方案3室溫在夜間迅速升高，很快到達(dá)舒適溫度區(qū)間上限，熱泵出力隨即減小，各圍護(hù)結(jié)構(gòu)比熱容遠(yuǎn)大于空氣比熱容，其溫度變化趨勢較平緩，富余風(fēng)電無法全部轉(zhuǎn)化為熱能儲存，仍存在一定的棄風(fēng)現(xiàn)象。外墻結(jié)構(gòu)受室外溫度與太陽輻射等室外因素影響較大，內(nèi)墻體、地板與室內(nèi)空氣受供暖的影響更大。一階建筑熱平衡模型所模擬的建筑溫度變化相對緩慢，未充分考慮各結(jié)構(gòu)間的熱量交換，無法反映實際工況下建筑各結(jié)構(gòu)溫度的變化。

在方案4中，夜間風(fēng)電發(fā)電量充足，相變儲能系統(tǒng)在夜間儲熱量足以支撐全天消耗。在00：00—06：00時段以及20：00—24：00時段，電負(fù)荷維持在相對較低水平，熱泵維持在較高耗電水平，熱泵所產(chǎn)生的部分熱能用于維持室溫，剩余部分由相變材料進(jìn)行存儲，相變材料溫度上升趨勢明顯，建筑各結(jié)構(gòu)溫度也整體呈上升趨勢。在06：00—19：00時段，電負(fù)荷維持在相對較高水平，熱泵基本處于關(guān)停狀態(tài)，建筑相變儲能系統(tǒng)由主動式系統(tǒng)變?yōu)楸粍邮较到y(tǒng)。相變材料利用溫差實現(xiàn)熱量傳遞，在釋放潛熱的同時溫度逐漸下降。對比方案3與方案4，建筑各圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度波動趨勢較為相近，方案4溫度波動更平緩，溫度波動范圍較小。方案3溫度波動較劇烈是因為填充層在00：00—02：00時段過早完成蓄熱，地板層溫度迅速升高，從而導(dǎo)致室溫過高，較長時段保持在24 ℃。由于所蓄熱量不足，白天熱泵功率減小后，室溫迅速下降，且長時間保持在20 ℃。對于方案4，相變儲能地板在相變過程中會吸收潛熱，地板層溫度與室溫緩慢上升，在熱泵關(guān)停后，相變儲能地板釋放潛熱，地板層溫度與室溫緩慢下降。在整個調(diào)度周期內(nèi)，室溫最高為23.9 ℃，最低溫度為20.8 ℃，室溫變化波動僅有3.1 ℃，始終保持在20～24 ℃用戶舒適溫度內(nèi)，證明建筑相變儲能系統(tǒng)可有效保證室內(nèi)用戶舒適度。在整個調(diào)度時段相變材料溫度始終維持在相變區(qū)間范圍內(nèi)，未發(fā)生熱能過充或者耗盡的情況，且一天的首末調(diào)度時刻溫度相等，說明建筑相變儲能系統(tǒng)可長時間大容量地進(jìn)行儲熱。

相較于方案3，方案4棄風(fēng)量從483.5 kWh降為0 kWh，微網(wǎng)全天售電量由1415.2 kWh降為620.5 kWh，減少56.1%，微網(wǎng)的風(fēng)電自我消納能力大幅增強(qiáng)。建筑相變儲能系統(tǒng)有效改善了建筑熱負(fù)荷的時間分布特性，使微網(wǎng)實現(xiàn)對風(fēng)電的充分利用，避免棄風(fēng)以及低價售電等情況，增加了系統(tǒng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性。

4.2.2 經(jīng)濟(jì)性分析

4種方案調(diào)度成本如表1所示，可知方案4經(jīng)濟(jì)性最佳。方案2～4中，考慮建筑熱平衡后，熱泵運行更靈活，3種方案調(diào)度成本均低于方案1。

對比方案1與方案4，對鋪設(shè)建筑相變儲能系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。網(wǎng)內(nèi)共鋪設(shè)80套地暖設(shè)備，每套熱管以及建筑材料計0.3萬元；相變材料計0.75萬元；人力鋪設(shè)成本計0.2萬元，總成本為100萬元。一個調(diào)度周期內(nèi)方案4較于方案1可降低成本5299元，每年供暖期為3個月，每年可削減成本共47.69萬元，投資回收期為2.1 a，遠(yuǎn)低于相變材料30 a以上的使用壽命。若考慮平緩建筑溫度波動、減少二氧化碳排放以及參與電網(wǎng)削峰填谷帶來的潛在收益等因素，方案4具有更優(yōu)的競爭力。

5 結(jié) 論

針對中國北方地區(qū)碳排放量高、風(fēng)電消納困難等問題，本文以電熱微網(wǎng)為研究對象，提出含建筑相變儲能系統(tǒng)的微網(wǎng)調(diào)度模型，利用建筑相變儲能系統(tǒng)提高微網(wǎng)風(fēng)電消納水平，保證建筑供暖。并通過電熱聯(lián)合仿真分析了建筑熱力特性，驗證了調(diào)度模型的有效性與經(jīng)濟(jì)性，獲得以下主要結(jié)論：

1）建筑一階熱平衡模型無法充分反映建筑的實際熱工況。本文所構(gòu)建的建筑精細(xì)化熱平衡模型能綜合考慮各擾動因素，充分考慮各結(jié)構(gòu)間的熱量交換，能準(zhǔn)確反映建筑各結(jié)構(gòu)溫度變化。

2）建筑相變儲能系統(tǒng)可參與微網(wǎng)運行調(diào)度，密切跟隨風(fēng)電出力起伏變動，能作為大容量、長時間的儲熱元件，減少微網(wǎng)棄風(fēng)現(xiàn)象，進(jìn)一步降低微網(wǎng)的綜合運行成本。

3）在調(diào)度周期內(nèi)，室溫能保持在20～24 ℃人體舒適區(qū)間范圍內(nèi)，未出現(xiàn)長時間維持在舒適溫度區(qū)間邊界的情況，證明建筑相變儲能系統(tǒng)在保持室溫均勻程度方面要優(yōu)于常規(guī)供暖地板系統(tǒng)，有效保證了室內(nèi)用戶舒適度。建筑相變儲能系統(tǒng)的投資回收期僅為2.1 a，遠(yuǎn)低于其使用壽命，具有較高經(jīng)濟(jì)價值。

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DAY-AHEAD SCHEDULING OF MICRO-GRID WITH BUILDING PHASE CHANGE ENERGY STORAGE SYSTEM

Li Xiaojun1，Zhu Lan2， Weng Xiuliang3

（1. State Grid Zhejiang Electric Power Co.， Ltd.， Cangnan County Power Supply Bureau， Wenzhou 325800， China；

2. School of Electrical Engineering， Shanghai University of Electric Power， Shanghai 200090， China；

3. State Grid Zhejiang Electric Power Co.， Ltd.，" Pingyang County Power Supply Bureau， Wenzhou 325400， China）

Abstract：In order to realize the transformation from coal to electricity in the heating field and solve the problem of wind power consumption， building phase change energy storage system is introduced to improve the flexibility and economy of micro grid day ahead scheduling. The model of phase change energy storage system integrated in the building is established by analyzing the temperature change characteristics of phase change energy storage materials. Comprehensively considering indoor and outdoor disturbance factors， a refined building heat balance model with a building phase-change energy storage system for indoor air and building wall is constructed. On this basis， a micro grid day ahead scheduling model is constructed， which takes the power generation cost， power purchasing and selling and wind abandonment cost as the total cost and considers building heat balance. For the nonlinear and differential constraints in the model， the proposed model is transformed into a mixed integer linear programming problem by using piecewise linearization and difference differentiation. An example is given to verify the economy and effectiveness of the model.

Keywords：phase change materials； micro-grid； building heat balance； wind power consumption； day-ahead scheduling