CN109713679B - 基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法 - Google Patents

基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，包括获取电网切负荷用户的历史用电数据信息和经济收益；计算电网切负荷用户的平均经济损失和需求响应参与积极度；以平均经济损失最小为优化准则计算得到待切负荷用户的用户组信息；根据待切负荷用户的用户组信息进行切负荷操作，完成电网紧急切负荷。本发明在考虑需求响应背景下的待切负荷用户的用电行为***均经济损失与需求响应参与积极度并得到电网切负荷用户响应不积极集，按照平均经济损失最小优化准则获取待切用户组信息，实现待切负荷调度操作，因此本发明用户友好，方法稳定可靠且满足电网技术要求。

Description

基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证电力***的稳定可靠运行就成为了电力***的首要目标之一。
近年来，国内外电力***多次发生电压崩溃事故，通过相应的切负荷措施可得到缓解。对于线路停运的故障，导致电压崩溃的原因不是负荷所需的功率超过了***能够发出的功率，而是***的传输能力无法满足负荷的功率需求。这种情况下切负荷的目的是降低负荷对***传输线传输能力的要求，与此同时也要相应地减少发电机的有功输出，以保持***的功率平衡。因此可通过优化切负荷操作，即以不同的优化目标进行切负荷，来实现降低负荷对***传输线传输能力的要求，满足能源互联网发展需求。
需求响应(Demand Response，DR)是指用电用户受不同时刻电价或电网侧激励影响，为在电价走高或***可靠性受威胁时，自身能够获益并保证其用电满意度，调整自身日常用电行为习惯，减少用电负荷或转移用电时段，以保障电网的稳定可靠运行。需求响应是指通过多种手段引导用户调整其日常用电安排，以满足电网侧的策略，实现智能电网的安全可靠运行。
现有电网的切负荷方法是根据最小过切负荷量进行操作，能够满足紧急切负荷的技术要求。但是对于被切负荷的用户而言，其用户感受较差，对于用户而言并不友好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑用户数据信息和负荷信息、对于用户较为友好、稳定可靠且满足电网技术要求的基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法。
本发明提供的这种基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，包括如下步骤：
S1.获取电网切负荷用户的历史用电数据信息和经济收益；
S2.根据步骤S1获取的历史用电数据信息和经济收益，计算电网切负荷用户的平均经济损失和需求响应参与积极度；
S3.以平均经济损失最小为优化准则计算得到待切负荷用户的用户组信息；
S4.当电网需要进行切负荷操作时，根据步骤S3得到的待切负荷用户的用户组信息进行切负荷操作，完成电网紧急切负荷。
所述的基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，还包括如下步骤：
S5.重复步骤S2～S4，完成下一轮的电网经济切负荷。
步骤S1所述的获取电网切负荷用户的历史用电数据信息和经济收益，具体为采用如下步骤获取数据：
A.确定电网紧急切负荷时的N个切负荷用户；N为自然数；
B.确定步骤A的切负荷用户的可切负荷功率Ln；n＝1,...,N；
C.获取切负荷用户在K天内的的历史日用电负荷数据信息；
D.根据步骤C获取的历史日用电负荷数据信息，得到K天内切负荷用户在任意时刻的日负荷用电曲线和用户参与需求响应的需响应电量；
E.根据步骤D得到的切负荷用户在任意时刻的日负荷用电曲线和用户参与需求响应的需响应电量，得到切负荷用户在任意时刻的经济收益值。
步骤S2所述的计算电网切负荷用户的平均经济损失和需求响应参与积极度，具体为采用如下步骤进行计算：
a.采用如下公式计算第n个切负荷用户在第i时刻的平均耗电量
Figure BDA0001938939260000031
Figure BDA0001938939260000032
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数；
b.采用如下算式计算第n个切负荷用户在第i时刻的单位电量经济收益
Figure BDA0001938939260000033
Figure BDA0001938939260000034
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数，W(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的经济收益；
c.采用如下算式计算第n个切负荷用户在K天内的平均经济损失Q(i,n)：
Figure BDA0001938939260000035
式中
Figure BDA0001938939260000036
为第n个切负荷用户在第i时刻的平均耗电量，
Figure BDA0001938939260000037
为第n个切负荷用户在第i时刻的单位电量经济收益；
d.采用如下公式计算第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度g(i,n)：
Figure BDA0001938939260000041
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数，B(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用户参与需求响应的需响应电量；
e.采用如下算式计算第i时刻的参与积极度评价阈值β(i)：
Figure BDA0001938939260000042
式中g(i,n)为第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度，N为切负荷用户的总数；
f.当第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度g(i,n)小于第i时刻的参与积极度评价阈值实，将该用户及对应的数据信心并入响应不积极集合J。
步骤S3所述的以平均经济损失最小为优化准则计算得到待切负荷用户的用户组信息，具体为采用如下算法计算得到待切负荷用户的用户组信息：
切负荷用户的可切总负荷大于当前时刻电网紧急切负荷需求总量时，以优先选择响应不积极集合中的用户为准则，以平均经济损失为最小优化目标，采用线性规划算法计算得到待切负荷用户的用户组信息。
本发明提供的这种基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，在充分考虑在需求响应背景下的待切负荷用户的用电行为***均经济损失与需求响应参与积极度并得到电网切负荷用户响应不积极集，按照平均经济损失最小优化准则获取待切用户组信息，实现待切负荷调度操作，因此本发明方法考虑了用户数据信息和负荷信息，对于用户较为友好，而且本发明方法稳定可靠且满足电网技术要求。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程图：本发明提供的这种基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，包括如下步骤：
S1.获取电网切负荷用户的历史用电数据信息和经济收益；具体为采用如下步骤获取数据：
A.确定电网紧急切负荷时的N个切负荷用户；N为自然数；
B.确定步骤A的切负荷用户的可切负荷功率Ln；n＝1,...,N；
C.获取切负荷用户在K天内的的历史日用电负荷数据信息；
D.根据步骤C获取的历史日用电负荷数据信息，得到K天内切负荷用户在任意时刻的日负荷用电曲线和用户参与需求响应的需响应电量；
E.根据步骤D得到的切负荷用户在任意时刻的日负荷用电曲线和用户参与需求响应的需响应电量，得到切负荷用户在任意时刻的经济收益值；
S2.根据步骤S1获取的历史用电数据信息和经济收益，计算电网切负荷用户的平均经济损失和需求响应参与积极度；具体为采用如下步骤进行计算：
a.采用如下公式计算第n个切负荷用户在第i时刻的平均耗电量
Figure BDA0001938939260000051
Figure BDA0001938939260000052
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数；
b.采用如下算式计算第n个切负荷用户在第i时刻的单位电量经济收益
Figure BDA0001938939260000061
Figure BDA0001938939260000062
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数，W(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的经济收益；
c.采用如下算式计算第n个切负荷用户在K天内的平均经济损失Q(i,n)：
Figure BDA0001938939260000063
式中
Figure BDA0001938939260000064
为第n个切负荷用户在第i时刻的平均耗电量，
Figure BDA0001938939260000065
为第n个切负荷用户在第i时刻的单位电量经济收益；
d.采用如下公式计算第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度g(i,n)：
Figure BDA0001938939260000066
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数，B(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用户参与需求响应的需响应电量；
e.采用如下算式计算第i时刻的参与积极度评价阈值β(i)：
Figure BDA0001938939260000067
式中g(i,n)为第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度，N为切负荷用户的总数；
f.当第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度g(i,n)小于第i时刻的参与积极度评价阈值实，将该用户及对应的数据信心并入响应不积极集合J；
S3.以平均经济损失最小为优化准则计算得到待切负荷用户的用户组信息；具体为采用如下算法计算得到待切负荷用户的用户组信息：
切负荷用户的可切总负荷大于当前时刻电网紧急切负荷需求总量时，以优先选择响应不积极集合中的用户为准则，以平均经济损失为最小优化目标，采用线性规划算法计算得到待切负荷用户的用户组信息；
S4.当电网需要进行切负荷操作时，根据步骤S3得到的待切负荷用户的用户组信息进行切负荷操作，完成电网紧急切负荷；
S5.重复步骤S2～S4，完成下一轮的电网经济切负荷。
以下结合一个具体实施例，对本发明方法进行进一步说明：
设电网紧急切负荷***包含N＝5个切负荷用户(N的取值范围为1～200)，用户n可切负荷功率标记为Ln(单位为MW)，则可切负荷总量为
Figure BDA0001938939260000071
设定获取K＝30天内电网切负荷用户的历史日用电负荷数据信息(K取值范围为30～90),对每个用户n统计采集前K＝30天信息，采用智能电表装置，按照采集时间间隔为1小时，周期性地采集电网切负荷用户的负荷用电量数据，采集获取K＝30天内电网切负荷用户n的No.18:00时刻内日负荷用电量曲线S(k,i,n)及用户参与需求响应(DR)需响应电量B(k,i,n)，并得到电网切负荷用户的No.i时刻经济收益值W(k,i)，如表1所示：
表1 某天No.18:00电网切负荷用户数据采集信息
Figure BDA0001938939260000081
计算所有用户n在No.18:00时刻平均耗电量
Figure BDA0001938939260000082
计算用户n在No.18:00时刻单位电量经济收益
Figure BDA0001938939260000083
则用户n在K天内平均经济损失为
Figure BDA0001938939260000084
计算所有用户n在K天内No.i时刻DR参与积极度
Figure BDA0001938939260000085
设定No.18:00时刻参与积极度评价阈值
Figure BDA0001938939260000086
设定响应不积极集J，当用户n在此时刻DR参与积极度小于参与积极度评价阈值时(g(i,n)＜β(i))，并入响应不积极集J，得到含有用户ID序号和平均经济损失信息的响应不积极集J，如表2所示
表2 No.18:00电网切负荷用户平均经济损失与需求响应参与积极度信息
Figure BDA0001938939260000091
当前时刻电网紧急切负荷需求总量为L0＝30MW(满足L0≤LS)，在满足优先选择响应不积极集J中用户且用户可切总负荷大于电网L0条件下，以平均经济损失Q(i,n)最小为优化目标，采用线性规划法，获取参与本次切负荷用户序号，得到待切负荷用户信息，最优解用户序号为1,4,5，如表3所示
表3 No.18:00电网待切负荷用户组结果
Figure BDA0001938939260000092
切负荷控制主站依据获取参与本次切负荷用户序号1,4,5，向相应的切负荷控制终端下发切负荷命令，切负荷终端收到命令后，启动对应用户1,4,5切负荷操作，实现紧急切负荷功能。

Claims (4)

1.一种基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，包括如下步骤：
S1.获取电网切负荷用户的历史用电数据信息和经济收益；
S2.根据步骤S1获取的历史用电数据信息和经济收益，计算电网切负荷用户的平均经济损失和需求响应参与积极度；具体为采用如下步骤进行计算：
a.采用如下公式计算第n个切负荷用户在第i时刻的平均耗电量
Figure FDA0002806078830000011
Figure FDA0002806078830000012
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数；
b.采用如下算式计算第n个切负荷用户在第i时刻的单位电量经济收益
Figure FDA0002806078830000013
Figure FDA0002806078830000014
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数，W(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的经济收益；
c.采用如下算式计算第n个切负荷用户在K天内的平均经济损失Q(i,n)：
Figure FDA0002806078830000015
式中
Figure FDA0002806078830000016
为第n个切负荷用户在第i时刻的平均耗电量，
Figure FDA0002806078830000017
为第n个切负荷用户在第i时刻的单位电量经济收益；
d.采用如下公式计算第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度g(i,n)：
Figure FDA0002806078830000021
式中k为第k个历史日，S(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用电量，K为历史日的总天数，B(k,i)为第n个切负荷用户在第k天的第i时刻的用户参与需求响应的需响应电量；
e.采用如下算式计算第i时刻的参与积极度评价阈值β(i)：
Figure FDA0002806078830000022
式中g(i,n)为第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度，N为切负荷用户的总数；
f.当第n个切负荷用户在K天内的第i时刻的需求响应参与积极度g(i,n)小于第i时刻的参与积极度评价阈值时 ，将该用户及对应的数据信心并入响应不积极集合J；
S3.以平均经济损失最小为优化准则计算得到待切负荷用户的用户组信息；
S4.当电网需要进行切负荷操作时，根据步骤S3得到的待切负荷用户的用户组信息进行切负荷操作，完成电网紧急切负荷。
2.根据权利要求1所述的基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，其特征在于还包括如下步骤：
S5.重复步骤S2～S4，完成下一轮的电网经济切负荷。
3.根据权利要求1或2所述的基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，其特征在于步骤S1所述的获取电网切负荷用户的历史用电数据信息和经济收益，具体为采用如下步骤获取数据：
A.确定电网紧急切负荷时的N个切负荷用户；N为自然数；
B.确定步骤A的切负荷用户的可切负荷功率Ln；n＝1,...,N；
C.获取切负荷用户在K天内的的历史日用电负荷数据信息；
D.根据步骤C获取的历史日用电负荷数据信息，得到K天内切负荷用户在任意时刻的日负荷用电曲线和用户参与需求响应的需响应电量；
E.根据步骤D得到的切负荷用户在任意时刻的日负荷用电曲线和用户参与需求响应的需响应电量，得到切负荷用户在任意时刻的经济收益值。
4.根据权利要求3所述的基于需求响应参与度的电网紧急切负荷方法，其特征在于步骤S3所述的以平均经济损失最小为优化准则计算得到待切负荷用户的用户组信息，具体为采用如下算法计算得到待切负荷用户的用户组信息：
切负荷用户的可切总负荷大于当前时刻电网紧急切负荷需求总量时，以优先选择响应不积极集合中的用户为准则，以平均经济损失为最小优化目标，采用线性规划算法计算得到待切负荷用户的用户组信息。
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