Построение стохастической модели бытовой нагрузки на примере водонагревателя

Цель - представить разработанную модель, реализованную в среде программы Mathcad, которая позволяет генерировать поток событий, имитирующий работу реального водонагревателя. Проведен анализ характеристик режимов работы нагрузки энергосистемы, моделируемой случайными величинами и процессами. Для получения вероятностно-статистической модели потребления электрической энергии отдельной нагрузки проведено экспериментальное исследование работы бытового водонагревателя мощностью 2 кВт. Данные режимов работы водонагревателя получены разработанным устройством для измерения и фиксации потребляемой мощности однофазной электрической нагрузки до 5 кВт. Используемое устройство реализовано на основе микроконтроллера ATmega328 и позволяет измерять и записывать полученные значения на SD-карту. Функциональная схема данного устройства рассмотрена в работе. В результате проведенного экспериментального исследования длительностью 30 дней получена числовая последовательность событий, которая послужила основой для построения модели. Статистический анализ дает основание полагать, что законы распределения вероятностей последовательности длительности включенного состояния и пауз могут быть отнесены к экспоненциальному распределению. Исходя из этой предпосылки, создана модель, реализованная в среде программы Mathcad. На основе двух сгенерированных последовательностей, имеющих экспоненциальное распределение с заданными параметрами, генерируется поток событий, моделирующий работу водонагревателя. В заключении работы дается уточнение относительно длительности интервалов моделирования. В частности, при интервалах моделирования от 24 ч и более модель позволяет получить достоверные результаты, но при моделировании малых интервалов (от 20 ч и менее) необходимо учитывать изменение режима работы водонагревателя в зависимости от времени суток. В качестве примера приведены оценки параметров экспоненциального распределения для дневного и ночного режимов работы водонагревателя.

стохастическая модель, моделирование энергопотребления, измерение потребляемой мощности, режим работы водонагревателя