已知室内空气等效热容110000、墙体等效热容18600000000,建筑面积为80平方米,8:00-21:00电价为0.56,21:00-8:00电价为0.32,削峰时段16:00-20:00的补偿价格为1.3元,填谷时段0:00-4:00的补偿价格为0.65元室内空气和墙体内侧的等效热阻分别为0.0012、墙体外侧和室外空气的等效热阻0.0093,室内温度、墙体温度、室外温度,电采暖设备制热功率,电采暖设备的额定功率,S(t)为电采暖设备的开关状态,温度在18-22摄氏度内波动,用matlab2021聚合商组织住宅区600户电采暖负荷参与电网削峰填谷(削峰时段、填谷时段及补偿价格见附件B),需确定削峰或填谷时段内可持续提供的最大调节功率值。问题4所解出的各时点可上调、下调功率结果是基于单纯满足温控区间约束条件的电采暖设备开关状态决定的,电采暖负荷参与功率调节将改变其原有的开关状态,进而影响后续可调节功率的时变特性。请计算600户电采暖负荷在削峰时段可提供的持续最大向下调节功率值程序
时间: 2024-02-13 09:05:41 浏览: 53
由题目给出的信息,我们可以列出以下的能量平衡方程:
$$
C_{air}\frac{dT_{air}}{dt} = \frac{1}{R_{air,in}}(T_{wall}-T_{air}) + \frac{P_{heat}-P_{loss}}{A} \\
C_{wall}\frac{dT_{wall}}{dt} = \frac{1}{R_{wall,in}}(T_{air}-T_{wall}) + \frac{1}{R_{wall,out}}(T_{out}-T_{wall})
$$
其中,$C_{air}$ 和 $C_{wall}$ 分别是室内空气和墙体的等效热容,$R_{air,in}$、$R_{wall,in}$ 和 $R_{wall,out}$ 分别是室内空气和墙体内侧、墙体外侧和室外空气的等效热阻,$A$ 是建筑面积,$T_{air}$、$T_{wall}$ 和 $T_{out}$ 分别是室内空气、墙体和室外空气的温度,$P_{heat}$ 是电采暖设备的制热功率,$P_{loss}$ 是热损失功率。
我们可以利用 Matlab 的 ode45 函数求解该微分方程组,得到室内空气和墙体的温度随时间的变化曲线。然后,对于削峰时段和填谷时段,我们可以根据当前的温度和设定的温度范围(18-22摄氏度),来确定电采暖设备的开关状态 $S(t)$。最后,我们可以计算出在削峰时段可提供的持续最大向下调节功率值。
具体而言,我们可以采用以下的步骤:
1. 定义微分方程组:
```matlab
function dy = heat_eq(t, y, P_heat, R_air_in, R_wall_in, R_wall_out, C_air, C_wall, A)
% y(1) = T_air, y(2) = T_wall
P_loss = (y(2)-T_out) / R_wall_out;
dT_air_dt = 1 / C_air * ((y(2)-y(1)) / R_wall_in + (P_heat-P_loss) / A);
dT_wall_dt = 1 / C_wall * ((y(1)-y(2)) / R_wall_in + (T_out-y(2)) / R_wall_out);
dy = [dT_air_dt; dT_wall_dt];
end
```
2. 定义削峰和填谷时段的温度控制函数:
```matlab
function S = get_switch_status(t, T_air, T_wall)
if (t >= 16 && t <= 20) || (t >= 0 && t <= 4)
if T_air > 22 || T_wall > 22
S = 0;
elseif T_air < 18 && T_wall < 18
S = 1;
else
S = 0.5;
end
else
if T_air > 22 || T_wall > 22
S = 0;
elseif T_air < 18 && T_wall < 18
S = 1;
else
S = 0.5;
end
end
end
```
3. 定义求解微分方程组的函数:
```matlab
function [T_air, T_wall] = solve_heat_eq(P_heat, R_air_in, R_wall_in, R_wall_out, C_air, C_wall, A)
options = odeset('RelTol', 1e-6, 'AbsTol', 1e-6);
[t, y] = ode45(@(t, y) heat_eq(t, y, P_heat, R_air_in, R_wall_in, R_wall_out, C_air, C_wall, A), [0, 24*3600], [T_init_air, T_init_wall], options);
T_air = y(:, 1);
T_wall = y(:, 2);
end
```
4. 计算削峰时段可提供的持续最大向下调节功率值:
```matlab
P_max = 0;
for i = 1:length(t)
S = get_switch_status(t(i), T_air(i), T_wall(i));
P_adjust = P_rated * (S - S_init);
if P_adjust < 0 && abs(P_adjust) > P_max
P_max = abs(P_adjust);
end
end
```
其中,$P_{rated}$ 是电采暖设备的额定功率,$S_{init}$ 是初始开关状态。
最后,我们可以将以上的代码整合起来,得到完整的求解程序:
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