CN107734696A - 通信与能量调度交互方法及装置 - Google Patents
通信与能量调度交互方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107734696A CN107734696A CN201711080430.9A CN201711080430A CN107734696A CN 107734696 A CN107734696 A CN 107734696A CN 201711080430 A CN201711080430 A CN 201711080430A CN 107734696 A CN107734696 A CN 107734696A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- user
- demand response
- channel
- packet loss
- response model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 147
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 37
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 19
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 5
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 18
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 10
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004851 dishwashing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/04—Wireless resource allocation
- H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
- H04W72/0453—Resources in frequency domain, e.g. a carrier in FDMA
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/12—Wireless traffic scheduling
- H04W72/1263—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W72/00—Local resource management
- H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
- H04W72/54—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria
- H04W72/542—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on quality criteria using measured or perceived quality
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明提供一种通信与能量调度交互方法及装置，应用于调度侧设备。所述方法包括：根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率。根据信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。由此，通过考虑能量与通信之间的双向交互影响，可对信道进行动态分配，使数据丢包率最小，并根据丢包率调整多用户需求响应模型得到最优电价和最优需求响应性能指标。进而有效提升多用户需求响应性能及通信性能，稳定电价，降低用户用电成本。
Description
技术领域
本发明涉及电气与通信技术领域，具体而言，涉及一种通信与能量调度交互方法及装置。
背景技术
随着智能电网建设的不断推进，需求侧资源在配合电网削峰填谷、消纳可再生能源等方面的作用正在被重新认识，其核心特征是调度侧和用户侧的通信与能量可灵活地进行交互，使更多的电能用户不再是单一的能源消耗部分，而是更多地参与到电网调度中来。
需求响应(Demand Response，DR)是指电力用户针对电网调度侧发布的价格信号或激励机制做出响应，改变自身用电习惯，减少负荷高峰时期用电量，支撑电网可靠、高效、经济运行的短期行为，对整个电力行业及社会经济发展等方面都有着重要的战略作用。需求响应的实现涉及到各种用电信息的采集与传递，这必然需要通信设备的参与，通信质量的高低直接影响需求响应的性能。
在现有技术中，用户侧与调度侧的双向通信及能量传输的仿真测试未考虑通信与能量之间交互式影响。通常是在默认传输数据的信道不会发生丢包，或忽略丢包的情况下进行的，并且，在进行信道分配时，没有考虑电能用户参加需求响应的意愿，忽略参与需求响应的用户数目随时间变化的情况。信道分配没有进行动态优化，用户为了取得对信道控制权会激烈争夺信道，电能用户的负荷需求、新能源出力等通信信息更容易丢失，丢包率上升，造成多用户需求响应性能下降，电价升高，用户用电成本增加。同时，通信性能下降会影响电网对能量的合理分配，为了传输大量的通信数据必然要增加通信设备投资，增加通信成本。
发明内容
为了克服现有技术中的上述不足，本发明提供一种通信与能量调度交互方法及装置，其通过考虑能量对通信的影响，对信道进行动态分配，使数据丢包率最小。并且，考虑通信对能量的影响，根据优化后的丢包率对多用户需求响应模型进行调整，以得到最优电价和最优需求响应性能指标。可实现调度侧和用户侧的灵活交互。
本发明的第一目的在于提供一种通信与能量调度交互方法，所述方法应用于调度侧设备，所述调度侧设备通过认知无线电的信道和参与需求响应的用户侧***通信，所述方法包括：
根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率；
根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。
本发明的第二目的在于提供一种通信与能量调度交互装置，所述装置应用于调度侧设备，所述调度侧设备包括运行有能量管理***的控制单元，所述调度侧设备通过认知无线电的信道和参与需求响应的用户侧***通信，所述装置包括：
第一处理模块，用于根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率；
第二处理模块，用于根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。
相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
本发明较佳实施例提供一种通信与能量调度交互方法及装置，所述方法应用于调度侧设备，所述调度侧设备通过认知无线电的信道和参与需求响应的用户侧***通信，所述方法包括：根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率。根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。由此，通过考虑能量对通信的影响，对信道进行动态分配，使数据丢包率最小。并且，考虑通信对能量的影响，根据丢包率对多用户需求响应模型进行调整，以得到最优电价和最优需求响应性能指标。可实现调度侧和用户侧的灵活交互，有效提升多用户需求响应性能及通信性能，稳定电价，降低用户用电成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的智能电网的方框示意图。
图2是本发明较佳实施例提供的调度侧设备的方框示意图。
图3是本发明第一实施例提供的通信与能量调度交互方法的步骤流程图。
图4是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S110的子步骤流程图。
图5是本发明第一实施例提供的吸收马尔科夫链的示意图。
图6是本发明第一实施例提供的图4所示的子步骤S114的子步骤流程图。
图7是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S120的子步骤流程图之一。
图8是本发明第一实施例提供的图7所示的子步骤S121的子步骤流程图。
图9是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S120的子步骤流程图之二。
图10是参与需求响应用户数目随时间变化的条形图。
图11是采用静态信道分配和动态信道分配各自对应的丢包率对比图。
图12是通过动态信道分配在每个时间间隔里的分组情况条形图。
图13是采用静态信道分配和动态信道分配对电价影响的对比图。
图14是采用静态信道分配和动态信道分配对需求响应性能影响的对比图。
图15是本发明第二实施例提供的通信与能量调度交互装置的功能模块框图。
图标：10-智能电网；100-调度侧设备；110-存储器；120-处理器；130-网络模块；200-通信与能量调度交互装置；210-第一处理模块；220-第二处理模块；300-用户侧***；350-可再生能源装置；400-认知无线电；500-供电侧；600-输配电线路及变电站。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参照图1，图1是本发明较佳实施例提供的智能电网10的方框示意图。所述智能电网10包括：调度侧设备100、用户侧***300、可再生能源装置350、认知无线电400、供电侧500及输配电线路及变电站600。
在本实施例中，调度侧设备100用于对智能电网10进行统筹管理。所述调度侧设备100通过认知无线电400的信道与用户侧***300通信连接，以获取用户侧***300发送的用户负荷需求和/或数据信息等内容，所述调度侧设备100也可通过所述信道向用户侧***300下发数据信息。所述调度侧设备100还与供电侧500连接，可向供电侧500购买电能。
在本实施例中，所述调度侧设备100可以是一台服务器，或者是由多台服务器组成的集群。所述调度侧设备100运行有能量管理***(EMS)，能源管理***是通过合理计划利用能源，降低单位产品能源消耗，提高经济效益的信息化管控***。所述调度侧设备100可与大型储能装置连接，大型储能装置里的能量可以免费为用户侧供能，当大型储能装置的能量不足时，所述调度侧设备100会从供电侧500购买电能以满足用户需求。
在本实施例中，所述用户侧***300包括可再生能源装置350(比如，屋顶光伏板、小型风力发电机等)、小型储能装置、各类家庭负荷(比如，空调、洗衣机、洗碗机等)及智能电表。可再生能源装置350及小型储能装置可为各类家庭负荷供能。智能电表是智能电网10的智能终端，除了具备传统电表基本用电量的计量功能以外，还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能等。智能电表与调度侧设备100连接，智能电表不仅可以准确测量用电量，还可以将用电需求发送给调度侧设备100，接受来自调度侧设备100的价格信号。与可再生能源装置350连接的智能电表，还可对可再生能源装置350的输出数据进行准确测量，并反馈给调度侧设备100的EMS***，以使调度侧设备100制定合理的用电方案。
在本实施例中，输配电线路及变电站600用于对供电侧500输出的电能进行调节后输送给用户侧***300。
请参照图2，图2是本发明较佳实施例提供的调度侧设备100的方框示意图。所述调度侧设备100包括存储器110、通信与能量调度交互装置200、处理器120及网络模块130。
所述存储器110、处理器120及网络模块130相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线或信号线实现电性连接。存储器110中存储有通信与能量调度交互装置200，所述通信与能量调度交互装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器110中的软件功能模块，所述处理器120通过运行存储在存储器110内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。
其中，所述存储器110可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器110用于存储程序，所述处理器120在接收到执行指令后，执行所述程序。进一步地，上述存储器110内的软件程序以及模块还可包括操作***，其可包括各种用于管理***任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通信，从而提供其他软件组件的运行环境。
所述处理器120可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器120可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述网络模块130用于通过网络建立调度侧设备100与智能电网10中的其他外部设备(比如，用户侧***300的智能电表)之间的通信连接。
可以理解，图2所述的结构仅为示意，调度侧设备100还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
第一实施例
本发明提供一种通信与能量调度交互方法，所述方法应用于上述的调度侧设备100。所述调度侧设备100通过认知无线电400的信道和参与需求响应的用户侧***300通信。
请参照图3，图3是本发明第一实施例提供的通信与能量调度交互方法的步骤流程图。下面对通信与能量调度交互方法具体流程进行详细阐述。
步骤S110，根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***300数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率。
在本实施例中，受教育水平、家庭收入、住房类型等因素影响，不同的电能用户对需求响应的认知、接受程度、对需求响应实施的主观好感等情况都是不同的。并且不同用户对于智能电表的选择也有不同的偏好，对于早期用户可能会偏向于避免风险，对价格和安全性比较敏感，只有当响应收益大于成本时，用户才会参与需求响应。这些因素都会影响用户参与需求响应的意愿，由此，在不同时间内，参与需求响应的用户数目会随时间发生变化，而用户数目的变化会造成用户需求能量的变化，进而会对双向通信的数据传输产生影响，比如，用户数目增多时，如果不对信道分配动态优化，会造成频谱的利用率较低，使用户负荷需求、新能源出力等通信信息更容易丢失，丢包率上升。本方案通过考虑能量对通信的影响，可根据参与需求响应的用户数目随时间的变化情况对信道进行动态分配，使数据丢包率最小，提高多用户需求响应性能及通信性能。
请参照图4，图4是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S110的子步骤流程图。所述步骤S110包括子步骤S111、子步骤S112、子步骤S113及子步骤S114。
子步骤S111，获取每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***300的数目。
在本实施例中，所述时间间隔可根据实际需求进行动态设定，比如，可设定为一小时，则一天可分为24个时间间隔，调度侧设备100可在一天中获取24个时间间隔内参与需求响应的用户侧***300的数目。所述时间间隔也可根据需要设定为更小的时间，即使时间间隔很小，一旦参与的用户数目发生变化，运行于调度侧设备100的EMS***也可快速进行动态感知，延时短，用户体验好。
子步骤S112，根据用户侧***300数目的变化情况，对信道进行动态分配。
在时间间隔内，调度侧设备100运行的EMS***可动态感知参与需求响应的用户侧***300数目的变化情况，并快速进行信道优化计算，以对信道进行动态分配。
子步骤S113，计算信道经过动态分配后的概率转移矩阵。
下面对调度侧设备100计算所述概率转移矩阵(P)的具体过程进行说明。
在本实施例中，认知无线电400提供的信道对于用户侧***300来说只有两个状态，可用状态及不可用状态。本方案可利用，但不限于，离散马尔科夫链来描述两种状态，0表示信道可用状态，1则反之。则由两种状态的马尔科夫链得到的信道可用概率表示为：
在本实施例中，对于每个信道，每个参与需求响应的用户侧***300的地位都是一样的，可用Pcontrol表示用户取得控制权的概率，则有：Pcontrol＝1/n，其中，n表示参与对应信道竞争的用户侧***300的数量。另外，在数据传输过程中可能出现错误，出错概率可表示为Pfail。
在本实施例中，假设参与信道分配的用户侧***300共有N个，信道共有L条，可将N个用户分成L组，每个用户侧***300需要传输的数据包为M个，利用吸收马尔科夫链来描述每个信道的数据传输情况(假设M＝5)。请参照图5，图5是本发明第一实施例提供的吸收马尔科夫链的示意图。如图5所示，每个信道对应的概率转移矩阵P可表示为：
其中，对于P中元素Pm,m'，m、m'分别表示当前时间间隔和下一个时间间隔没有传输的数据包数量，一个数据包传输成功需要同时满足信道可用、取得对信道使用权及数据包在传输过程中没有出错三个条件。由此对于第j条信道的计算方法如下：
子步骤S114，根据所述概率转移矩阵计算每个时间间隔的信道平均丢包率。
请参照图6，图6是本发明第一实施例提供的图4所示的子步骤S114的子步骤流程图。所述子步骤S114包括子步骤S1141、子步骤S1142及子步骤S1143。
子步骤S1141，根据所述概率转移矩阵计算每个信道的数据包丢失总数。
在本实施例中，在k(k值可根据需求设定)个时间间隔后，可判定还没有传递的数据包已丢失，第j条信道的数据包丢失总数可用表示，计算公式如下：
其中，是丢包数初始概率分布，pj是概率转移矩阵。
子步骤S1142，根据所述数据包丢失总数计算对应信道的丢包率。
在本实施例中，第j条的丢包率μj为：
子步骤S1143，根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***300的数目及每个信道的丢包率计算每个时间间隔的信道平均丢包率。
在本实施例中，在不同时间间隔内参与需求响应的用户数目是不同的，由此，并不是安装有智能电表的用户都需要分配信道。假设第t个时间间隔内电表总数为：其中，NPV表示光伏发电电表数目、Nwind表示风力发电电表数目、表示参加信道分配的智能电表数目。则每个时间间隔的信道平均丢包率μt可表示如下。
其中，nj表示划分到第j个组内的用户侧***300数量。
请再次参照图3，所述方法还包括：
步骤S120，根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。
在本实施例中，本方案通过考虑通信对能量的影响，根据经过信道动态分配后计算得到的信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，以得到最优电价和最优需求响应性能指标。使电网可根据所述最优电价和最优需求响应性能指标制定合理的用电方案，对能量进行优化分配及调度。
请参照图7，图7是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S120的子步骤流程图之一。所述步骤S120包括子步骤S121、子步骤S122及子步骤S123。
子步骤S121，设定多用户需求响应模型。
请参照图8，图8是本发明第一实施例提供的图7所示的子步骤S121的子步骤流程图。所述子步骤S121包括子步骤S1211、子步骤S1212及子步骤S1213。
子步骤S1211，根据储能装置储能量、效用函数及未考虑丢包率得到的第二用户负荷需求及第二新能源出力计算得到用户侧目标函数。
在本实施例中，未考虑丢包率得到的第二用户负荷需求如下。
其中，表示参与需求响应的第n个用户侧***300在第k个时间间隔里的负荷需求。有上下限约束：n∈[1,2,..,N]，k∈[1,2,..,K]，N表示总的用户侧***300数目，K表示总时间间隔数。
在本实施例中，储能装置储能量包括：用户侧的小型储能装置储能量及调度侧的大型储能装置储能量。
在本实施例中，用户侧***300在第k个时间间隔的充放电能量可表示如下。
其中，表示储能装置在充电，表示在放电。
在本实施例中，用户侧的小型储能装置在第k个时间间隔的储能量如下。
若初始储能则有：
储能装置最大容量为bn,max，有：
在本实施例中，充放电的频率、速度及程度都会产生损耗影响储能装置的寿命，充放电损耗也需要考虑，其中，a1是充放电损耗系数，a1>0。
在本实施例中，调度侧的大型储能装置储能量表示如下。
其中，(x)+＝max{x,0}。(x)+用于与0比较大小，若x大于0，则取x的值，若x小于0，则取0。
在本实施例中，未考虑丢包率得到的第二新能源(即可再生能源)出力可表示如下。
其中，新能源出力上限为gn,max，有：
在本实施例中，可用表示第n个用户侧***300在第k个时间间隔内的效用函数，效用函数可以反映用户用电的满意程度，计算表达式如下。
其中，α、w是预先设定的参数，表示效用函数的饱和程度。
在本实施例中，根据上述计算过程得到的用户侧目标函数的计算公式如下。
子步骤S1212，根据能量损耗成本函数计算得到供电侧目标函数。
在本实施例中，供电侧500提供电能也会产生能量损耗，能量损耗成本函数的计算公式如下。
其中，ek是运行有EMS***的调度侧设备100从供电侧500购买的电量，c1、c2、c3是预先设定的参数。
在本实施例中，供电侧目标函数的计算公式如下。
其中，p是售电电价。
子步骤S1213，综合所述供电侧目标函数及用户侧目标函数，设定作为多用户需求响应模型的第一目标函数及对应的第一约束条件。
在本实施例中，由于本方案考虑通信与能量之间的交互式影响的目的在于使需求响应用户和供电侧500的利益都达到相对最优，由此，需要综合考虑供电侧目标函数及用户侧目标函数，设定作为多用户需求响应模型的第一目标函数及对应的第一约束条件，计算公式如下。
第一目标函数：
第一约束条件：
子步骤S122，基于每个时间间隔的信道平均丢包率得到第一用户负荷需求及第一新能源出力。
在本实施例中，数据在实际传输过程中会发生数据丢包，考虑丢包率的影响，调度侧设备100得到的第一用户负荷需求如下。
其中，μk是第k个时间间隔的丢包率，z1n是调度侧设备100接收到的用户负荷需求与实际负荷需求之间的误差，满足零均值正太分布，即 为z1n的方差，z1n≤z1,max。
同理，调度侧设备100接收到的第一新能源出力表示如下：
其中，z2n是调度侧设备100接收到的新能源出力与实际新能源出力之间的误差，满足零均值正太分布 为z2n的方差，且z2n≤z2,max。
子步骤S123，根据所述第一用户负荷需求及第一新能源出力对所述多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型。
在本实施例中，调度侧设备100会根据所述第一用户负荷需求及第一新能源出力对所述第一目标函数及对应的第一约束条件进行调整，得到作为新的多用户需求响应模型的第二目标函数及对应的第二约束条件。
在本实施例中，调度侧设备100利用动态信道分配技术进行丢包率优化，使丢包率尽可能达到最小值，考虑数据丢包后得到第一用户负荷需求及第一新能源出力。根据所述第一用户负荷需求及第一新能源出力得到作为新的多用户需求响应模型的第二目标函数及对应的第二约束条件如下。
第二目标函数：
第二约束条件：
请参照图9，图9是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S120的子步骤流程图之二。所述步骤S120还包括子步骤S124及子步骤S125。
子步骤S124，采用对偶分解算法对所述新的多用户需求响应模型进行求解，得到最优电价表达式及最优需求响应性能指标表达式。
在本实施例中，调度侧设备100可以采用，但不限于，对偶分解算法对新的多用户需求响应模型进行最优化问题求解。所述第二目标函数对应的拉格朗日函数如下。
其中，对比用户侧目标函数，可定义为需求响应性能指标，BDRM值越大，说明用户参与需求响应的效果越好。可用拉格朗日乘子表示电价。
在本实施例中，由对偶分解算法求得的最优电价表达式为：
得到的最优需求响应性能指标表达式为：
子步骤S125，根据所述最优电价表达式及最优需求响应性能指标表达式计算得到最优电价及最优需求响应性能指标。
在本实施例中，由上述两个表达式可知，丢包率μk会对电价和需求响应性能产生影响，即通信会对能量产生影响，数据丢失增多时，丢包率增大，电价会升高，需求响应性能会下降。本方案通过利用动态信道分配技术进行丢包率优化，使丢包率尽可能达到最小，再根据丢包率调整多用户需求响应模型，以求解得到最优电价及最优需求响应性能指标。电网根据所述最优电价和最优需求响应性能指标可制定出合理的用电方案，可对能量进行优化分配及调度，以保持电价稳定，提升需求响应性能。
请参照图10、图11、图12、图13及图14，图10是参与需求响应用户数目随时间变化的条形图，图11是采用静态信道分配和动态信道分配各自对应的丢包率对比图，图12是通过动态信道分配在每个时间间隔里的分组情况条形图，(设定为3条信道)图13是采用静态信道分配和动态信道分配对电价影响的对比图，图14是采用静态信道分配和动态信道分配对需求响应性能影响的对比图。在图11、图13及图14中，直线对应静态信道分配，起伏较大的波动线对应动态信道分配。
在本实施例中，对上图分析可知，如图11所示，采用动态信道分配求得的丢包率在每个时间间隔里明显低于静态信道分配的丢包率。对比不同时刻参与需求响应的用户数目与平均丢包率发现，参与信道分配的用户越少，丢包率越低，传送的信息越不容易丢失。当用户越多，如果不对信道分配动态优化，会造成频谱的利用率较低，没有取得信道使用权的用户发送的信息很容易丢失，丢包率也随之升高。通过动态信道分配，可降低丢包率。如图13所示，经计算得出动态分配相比于静态分配的电价减少了3.1821284099447％，动态信道分配的电价明显低于静态信道分配的电价。如图14所示，经计算得出动态分配相比于静态分配的需求响应性能提高了4.5118596209877％。相比于静态信道分配，在每个时间间隔内，通过动态信道分配，通信性能得到改善，使能量得到最优化调度。由此，通过通信与能量交互式调度，多用户需求响应性能得到明显提高。
第二实施例
请参照图15，图15是本发明第二实施例提供的通信与能量调度交互装置200的功能模块框图。所述装置应用于与调度侧设备100。所述装置包括：第一处理模块210及第二处理模块220。
第一处理模块210，用于根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***300数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率。
第二处理模块220，用于根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。
在本实施例中，所述第一处理模块210用于执行图3中的步骤S110，所述第二处理模块220用于执行图3中的步骤S120，关于所述第一处理模块210及第二处理模块220的具体描述可以参照步骤S110及步骤S120的描述。
综上所述，本发明较佳实施例提供一种通信与能量调度交互方法及装置，所述方法应用于调度侧设备，所述调度侧设备通过认知无线电的信道和参与需求响应的用户侧***通信，所述方法包括：根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率。根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。
由此，通过考虑能量对通信的影响，对信道进行动态分配，使数据丢包率最小。并且，考虑通信对能量的影响，根据丢包率对多用户需求响应模型进行调整，以得到最优电价和最优需求响应性能指标。可实现调度侧和用户侧的灵活交互，制定出合理的用电方案，可对能量进行优化分配及调度，可有效提升多用户需求响应性能及通信性能，稳定电价，降低用户用电成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种通信与能量调度交互方法，其特征在于，所述方法应用于调度侧设备，所述调度侧设备通过认知无线电的信道和参与需求响应的用户侧***通信，所述方法包括：
根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率；
根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率，包括：
获取每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***的数目；
根据用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配；
计算信道经过动态分配后的概率转移矩阵；
根据所述概率转移矩阵计算每个时间间隔的信道平均丢包率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述概率转移矩阵计算每个时间间隔的信道平均丢包率，包括：
根据所述概率转移矩阵计算每个信道的数据包丢失总数；
根据所述数据包丢失总数计算对应信道的丢包率；
根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***的数目及每个信道的丢包率计算每个时间间隔的信道平均丢包率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道平均丢包率对所述多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，包括：
设定多用户需求响应模型；
基于每个时间间隔的信道平均丢包率得到第一用户负荷需求及第一新能源出力；
根据所述第一用户负荷需求及第一新能源出力对所述多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述设定多用户需求响应模型，包括：
根据储能装置储能量、效用函数及未考虑丢包率得到的第二用户负荷需求及第二新能源出力计算得到用户侧目标函数；
根据能量损耗成本函数计算得到供电侧目标函数；
综合所述供电侧目标函数及用户侧目标函数，设定作为多用户需求响应模型的第一目标函数及对应的第一约束条件。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一用户负荷需求及第一新能源出力对所述多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，包括：
根据所述第一用户负荷需求及第一新能源出力对所述第一目标函数及对应的第一约束条件进行调整，得到作为新的多用户需求响应模型的第二目标函数及对应的第二约束条件。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的方法，其特征在于，所述求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标，包括：
采用对偶分解算法对所述新的多用户需求响应模型进行求解，得到最优电价表达式及最优需求响应性能指标表达式；
根据所述最优电价表达式及最优需求响应性能指标表达式计算得到最优电价及最优需求响应性能指标。
8.一种通信与能量调度交互装置，其特征在于，所述装置应用于调度侧设备，所述调度侧设备包括运行有能量管理***的控制单元，所述调度侧设备通过认知无线电的信道和参与需求响应的用户侧***通信，所述装置包括：
第一处理模块，用于根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率；
第二处理模块，用于根据所述信道平均丢包率对多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块根据每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配，并计算动态分配后每个时间间隔的信道平均丢包率的方式包括：
获取每个时间间隔内参与需求响应的用户侧***的数目；
根据用户侧***数目的变化情况，对信道进行动态分配；
计算信道经过动态分配后的概率转移矩阵；
根据所述概率转移矩阵计算每个时间间隔的信道平均丢包率。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块根据所述信道平均丢包率对所述多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型，求解所述新的多用户需求响应模型，得到最优电价及最优需求响应性能指标的方式包括：
设定多用户需求响应模型；
基于每个时间间隔的信道平均丢包率得到第一用户负荷需求及第一新能源出力；
根据所述第一用户负荷需求及第一新能源出力对所述多用户需求响应模型进行调整，得到新的多用户需求响应模型；
采用对偶分解算法对所述新的多用户需求响应模型进行求解，得到最优电价表达式及最优需求响应性能指标表达式；
根据所述最优电价表达式及最优需求响应性能指标表达式计算得到最优电价及最优需求响应性能指标。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711080430.9A CN107734696B (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 通信与能量调度交互方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711080430.9A CN107734696B (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 通信与能量调度交互方法及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107734696A true CN107734696A (zh) | 2018-02-23 |
| CN107734696B CN107734696B (zh) | 2019-10-29 |
Family
ID=61222609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711080430.9A Active CN107734696B (zh) | 2017-11-06 | 2017-11-06 | 通信与能量调度交互方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107734696B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050036456A1 (en) * | 2003-08-13 | 2005-02-17 | Rajiv Laroia | Methods and apparatus of transmitting user data using traffic channels |
| CN101277517A (zh) * | 2007-03-28 | 2008-10-01 | 中兴通讯股份有限公司 | 随机接入方法和装置 |
| CN102869018A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-09 | 东北大学秦皇岛分校 | 认知无线电中保证通信连续性的信道和功率联合分配方法 |
| CN104616082A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-13 | 国家电网公司 | 一种基于电价的需求响应效益及潜力评估方法 |
| CN105550946A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-04 | 东北电力大学 | 基于多智能体的居民用户参与自动需求响应的用电策略 |
| CN106971280A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-07-21 | 上海交通大学 | 智能电网中公司和用户的实时优化模型和需求响应方法 |
-
2017
- 2017-11-06 CN CN201711080430.9A patent/CN107734696B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050036456A1 (en) * | 2003-08-13 | 2005-02-17 | Rajiv Laroia | Methods and apparatus of transmitting user data using traffic channels |
| CN101277517A (zh) * | 2007-03-28 | 2008-10-01 | 中兴通讯股份有限公司 | 随机接入方法和装置 |
| CN102869018A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-09 | 东北大学秦皇岛分校 | 认知无线电中保证通信连续性的信道和功率联合分配方法 |
| CN104616082A (zh) * | 2015-02-11 | 2015-05-13 | 国家电网公司 | 一种基于电价的需求响应效益及潜力评估方法 |
| CN105550946A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-04 | 东北电力大学 | 基于多智能体的居民用户参与自动需求响应的用电策略 |
| CN106971280A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-07-21 | 上海交通大学 | 智能电网中公司和用户的实时优化模型和需求响应方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107734696B (zh) | 2019-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sarker et al. | Progress on the demand side management in smart grid and optimization approaches | |
| CN102097828B (zh) | 一种基于功率预测的风电优化调度方法 | |
| CN106846179B (zh) | 一种基于非合作博弈的居民负荷双层调度优化方法 | |
| Cai et al. | Promoting wind and photovoltaics renewable energy integration through demand response: Dynamic pricing mechanism design and economic analysis for smart residential communities | |
| CN114256836B (zh) | 一种新能源电站共享储能的容量优化配置方法 | |
| CN102855525A (zh) | 一种居民用户负荷预测分析***和方法 | |
| CN109462258A (zh) | 一种基于机会约束规划的家庭能量优化调度方法 | |
| CN104218683A (zh) | 一种闭环自学习需求响应***及方法 | |
| CN104408663A (zh) | 智能电网用户需求响应调度***及方法 | |
| CN114219212A (zh) | 一种计及泛在电力物联与边缘计算的需求侧资源柔性调度方法 | |
| CN114069700B (zh) | 一种基于能源互联网的区域综合能源调度控制*** | |
| Yang et al. | Bi-level decentralized control of electric heating loads considering wind power accommodation in real-time electricity market | |
| Hayati et al. | A two-stage stochastic optimization scheduling approach for integrating renewable energy sources and deferrable demand in the spinning reserve market | |
| Appino et al. | Storage scheduling with stochastic uncertainties: Feasibility and cost of imbalances | |
| Touzene et al. | Smart grid resources optimisation using service oriented middleware | |
| CN108321790A (zh) | 一种电网调控***及其工作方法 | |
| Benblidia et al. | Power dispatching in cloud data centers using smart microgrids: A game theory approach | |
| CN112700040A (zh) | 一种基于大数据分析的能源互联网调度*** | |
| Hou et al. | Market-based mechanisms for smart grid management: Necessity, applications and opportunities | |
| CN107734696A (zh) | 通信与能量调度交互方法及装置 | |
| CN116633022A (zh) | 一种基于氢储能的微电网协调控制*** | |
| Lopez et al. | Flexibility participation by prosumers in active distribution network operation | |
| CN115906608A (zh) | 一种基于博弈理论的虚拟电厂模型及优化运行方法 | |
| CN110298715A (zh) | 一种基于分布式储能的能源交易***和方法 | |
| CN101231523A (zh) | 一种灵敏负荷的控制***及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |