CN103793794B - 需求侧管理的自动需求响应评价系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种需求侧管理的自动需求响应评价系统及方法，包括数据采集模块，用户需求响应实施效果评估模块，用户模拟结算模块，用户考核备案模块和区域电网响应能力评估模块；实现了对需求响应数据的合理评估，为需求响应的改进提供了依据，有利于不断提升需求响应的实施效果，充分发挥了需求响应在区域能源优化中的重要作用。

Description

需求侧管理的自动需求响应评价系统及方法

技术领域

本发明涉及一种需求侧管理的自动需求响应评价系统及方法。

背景技术

需求侧管理是指所设计的电力企业行动规划和设计方案，通过这些设计方案对电网活动进行规划、执行和监控，这些电网活动按电网期望的负荷波形变化去影响用户的用电。作为需求侧管理手段之一的需求响应策略，是指电力用户响应供电企业电价等经济激励政策，引导用户调整用电方式，转移部分电力负荷到电网低谷时段以确保电网电力平衡的运作机制。其中需求响应评价系统在数据收集的基础上,对数据进行合理的筛选、对比、统计、分析和处理，并做出一系列决策，包括负荷特性分析、基线分析、负荷预测、经济性分析、负荷控制管理等，可以充分调动电力需求侧资源参与电网调节，有效缓解电力供需的矛盾和提高系统可靠性，减缓电网设施的投资压力。

但目前对需求侧管理的需求响应评价方法以及效果上仍存在以下不足：

一、由于缺少准确的基础数据,目前需求响应系统中的负荷特性指标主要依靠经验估算,负荷预测的准确性不高。

二、由于电力用户数量众多，负荷特性分析涉及的数据量非常巨大，目前需求响应系统缺少合理的筛选方法，数据分析的精确度不高。

三、目前需求侧管理中需求响应评价效果受数据的时滞性、非线性、反馈性、动态性、数据不充分性以及人为因素等复杂因素的影响，缺少量化分析。

四、现有的需求侧管理系统负荷管理手段相对单一、相关理论和技术手段尚未形成完整的体系。

因此，如何从系统的、运动的观点出发，对需求响应进行量化分析，优化电网负荷管理，提升用户负荷评价分析水平，成为了亟待解决的一个问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种需求侧管理的自动需求响应评价系统及方法，实现了对需求响应数据的合理评估，为需求响应的改进提供了依据，有利于不断提升需求响应的实施效果，充分发挥了需求响应在区域能源优化中的重要作用。

为更好的理解本发明的发明内容，需要对各个专业名词进行解释，具体如下：

1.用户需求响应合同数据，指在电力公司与用户针对需求响应实施而制定的框架性约定基础上,对用户根据自身需求制定的响应约束定义进行筛选后的具有法律效力的用户需求响应约束数据。

2.用户负荷数据，指用户需求响应期间的有功功率。

3.用户负荷控制数据，指负荷控制时段及负荷控制容量。

4.用户基线数据，指用户在事故期间不实施需求响应的情况下，可能消耗的负荷，为可调负荷分析和模拟计算提供数据，用户基线=气象调整因子*未计及气象调整因子的电力用户基线。其中：未计及气象调整因子的电力用户基线分为工作日和周末两类场景。

5.气象调整因子，指事故发生前2h的平均用电量与所选的典型日对应该时段的总平均用电量的比值, 为了防止此值过大或过小，一般对其范围限定为0.8~1.2。

6.未计及气象调整因子的电力用户基线（工作日），指:①从事故发生前2d向前选择对应事故时段10d的历史负荷。历史负荷不包括周末、节假日、事故日及那些对应事故时段的平均用电量小于10d相应时段的总平均用电量75%的日子。（从事故发生的前2d开始选择是为了避开事故前1d用户可能的投机行为）；②从10d中再选择对应事故时段的总用电量最大的5d，这是为了避免低估基本负荷；③对所选择的5d历史数据计算事故时段每h的负荷平均值，即用户在事故时段的基本负荷。

7.未计及气象调整因子的电力用户基线（周末），指：①选择最近3个类似的周末日，不排除节假日；②从3d中选择平均用电量较大的2 d作为计算基本负荷的典型日；③在周末事故期间每h的基本负荷就是2个典型日对应该小时的用电量平均值。

8.用户实际负荷曲线数据，指在需求响应事件日用户实际的负荷曲线。

9.响应总电量，是指在每次需求响应事件后，统计用户因实施需求响应而改变的用电量，其中不包括用户超出“用户反馈响应容量”的部分。

10.用户反馈响应容量，指用户实施需求响应前计划的需求响应容量。

11.响应可靠度值，指以15分钟或5分钟为单位，响应容量超过用户反馈响应容量的90%的比例。

12.响应时间比，指实际响应时间与响应持续时间之比，最大值为1。

13.响应实际开始时间，指在需求响应事件开始后，当响应容量第一次超过用户反馈响应容量的20%时，即为响应实际开始时间。

14.实际响应时间，指在事件期间内，从响应容量超过用户反馈响应容量的20%的时间段。

15.最大响应能力，指区域内所有用户最大理想响应容量之和。

16.平均响应可靠度，指区域内所有用户的响应可靠度之和/用户数。

17.可响应容量，指为最大响应能力与平均响应可靠度的乘积，用于可视化展示。

18.响应完成率，指评估区域电网完成区域电网理想响应容量的概率。

19.实施需求响应给电网、社会带来的效益，指根据全网收益、全网支出，计算得出全网净收益。

20.全网收益，包括可靠性收益、可避免容量成本、可避免电量成本、环境效益。

21.可避免容量成本，可以通过减少发电燃料消耗、少建或者缓建的变电站和输电线路的平均造价确定。

22.可避免电量成本，可以根据购电均价确定。

23.环境效益，是由于实施需求响应减少使用矿物燃料的发电侧少发的电量。

24.全网支出，指用户需求响应净收益、减少电费支出。

25.减少电费支出，指用户参与实施基于价格的需求响应项目，放弃或转移高电价时段的负荷用电带来的电费支出的减少。

26.用户历史负荷数据，指通过定时采用的方式得到的数据，表明用户在某段时间类的负载情况。

27.用户第J次需求响应结算数据，指用户第J次实施需求响应后的财务数据，包括激励收益、惩罚费用以及净收益。其中激励收益=激励单价*响应总电量，激励单价源自“用户需求响应合同”；惩罚费用=惩罚单价*（用户反馈响应容量-响应总电量），惩罚单价源自“用户需求响应合同”。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

需求侧管理的自动需求响应评价系统，其特征在于，包括数据采集模块，用户需求响应实施效果评估模块，用户模拟结算模块，用户考核备案模块和区域电网响应能力评估模块；

数据采集模块，用于从自动需求响应终端采集区域内用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据；当采集到用户需求响应合同数据时，对数据格式进行转换后分别传送给用户需求响应实施效果评估模块、用户模拟结算模块和区域电网响应能力评估模块；当采集到用户负荷数据以及用户负荷控制数据时，对数据格式进行转换后传送给用户需求响应实施效果评估模块；

用户需求响应实施效果评估模块，用于根据用户历史负荷数据以及用户实际负荷曲线数据，结合用户需求响应合同数据计算负荷削减量、响应总电量、用户第J次响应效果，并且将响应总电量、用户第J次响应效果数据传送给用户模拟结算模块，将用户第J次响应效果数据传送给用户考核备案模块；

用户模拟结算模块，接收用户需求响应实施效果评估模块输入的响应总电量、用户第J次响应效果数据，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据的约定，计算出用户第J次需求响应结算数据，并将计算结果传送给用户考核备案模块；

用户考核备案模块，接收用户需求响应实施效果评估模块输入的用户第J次响应效果数据以及用户模拟结算模块输入的用户第J次需求响应结算数据，统计出用户需求响应效果总数据、用户需求响应结算总数据，并将用户需求响应效果总数据传送给区域电网响应能力评估模块；

区域电网响应能力评估模块，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据，结合用户考核备案模块输入的用户需求响应效果总数据计算出区域电网响应能力评估数据。

其评价方法包括如下步骤：

S1：数据采集模块从自动需求响应终端采集区域内用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据，将用户需求响应合同数据传送给用户需求响应实施效果评估模块、用户模拟结算模块和区域电网响应能力评估模块；将用户负荷数据以及用户负荷控制数据传送给用户需求响应实施效果评估模块；

S2：用户需求响应实施效果评估模块根据用户历史负荷数据以及用户实际负荷曲线数据，结合用户需求响应合同数据计算负荷削减量、响应总电量、用户第J次响应效果，并且将响应总电量、用户第J次响应效果数据传送给用户模拟结算模块，将用户第J次响应效果数据传送给用户考核备案模块；

S3：用户模拟结算模块接收用户需求响应实施效果评估模块输入的响应总电量、用户第J次响应效果数据，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据的约定，计算出用户第J次需求响应结算数据，并将计算结果传送给用户考核备案模块；

S4：用户考核备案模块接收用户需求响应实施效果评估模块输入的用户第J次响应效果数据以及用户模拟结算模块输入的用户第J次需求响应结算数据，统计出用户需求响应效果总数据、用户需求响应结算总数据，并将用户需求响应效果总数据传送给区域电网响应能力评估模块；

S5：区域电网响应能力评估模块根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据，结合用户考核备案模块输入的用户需求响应效果总数据计算出区域电网响应能力评估数据。

本发明的有益效果是：

1.实现了对需求响应数据的合理评估，为需求响应的改进提供了依据，有利于不断提升需求响应的实施效果，充分发挥了需求响应在区域能源优化中的重要作用。

2.实现了区域电网内需求侧的协调互动，有效降低区域电网的综合损耗，减少峰值负荷需求，有效降低电网的峰谷差，提高电网资产的利用率，减缓电网备用容量的建设。

3.实现用户侧需求侧之间的协调控制以及与电网的协同互动，通过需求响应激励机制的作用，有效调动用户参与电网互动的主动性，电网对用户的负荷控制手段将由直接负荷控制逐步转变为柔性负荷控制，减少了有序用电直接负荷控制对电力用户的影响。

附图说明

图1是本发明需求侧管理的自动需求响应评价系统的结构示意图；

图2是本发明用户需求响应实施效果评估模块的基本流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，需求侧管理的自动需求响应评价系统包括数据采集模块，用户需求响应实施效果评估模块，用户模拟结算模块，用户考核备案模块和区域电网响应能力评估模块。

图1中虚线框里的自动需求响应终端是现有技术中一种能够接受外部控制指令，并结合本地优化策略进行响应的电力终端。其中，数据采集模块，用于从自动需求响应终端采集区域内用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据。用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据以一定的格式从自动需求响应终端输入至数据采集模块，输入格式可以由数据源厂家和本发明实施者协商定制。或者当自动需求响应终端中有用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据时主动上传到数据采集模块。

当采集到用户需求响应合同数据时，对数据格式进行转换后分别传送给用户需求响应实施效果评估模块、用户模拟结算模块和区域电网响应能力评估模块；当采集到用户负荷数据以及用户负荷控制数据时，对数据格式进行转换后传送给用户需求响应实施效果评估模块。其中转换后的数据格式具体由本发明实施者定制，主要便于后期数据计算处理。

用户需求响应实施效果评估模块，用于根据用户历史负荷数据以及用户实际负荷曲线数据，结合用户需求响应合同数据计算负荷削减量、响应总电量、用户第J次响应效果，并且将响应总电量、用户第J次响应效果数据传送给用户模拟结算模块，将用户第J次响应效果数据传送给用户考核备案模块。其中用户第J次响应效果包括响应可靠度值、响应效果等级值、响应可靠度、响应效果等级。

所述响应效果等级值，指根据响应时间比、响应可靠度和用户反馈容量三类因素，权重按照0.2、0.5和0.3计算，即，响应效果等级值=0.2*响应时间比+0.5*响应可靠度+0.3*用户反馈容量/理想响应容量，所述理想响应容量，指按照用户最大的可响应能力情况下执行的响应容量。

所述响应可靠度，指若响应可靠度为[0.8，1.0]，即为“守信信用用户”；若响应可靠度为[0.5，0.8）即为“一般信用用户”；若响应可靠度为[0，0.5）即为“警示信用用户”。

所述响应效果等级，指若响应效果等级值为[0.8，1.0]，即表示“响应效果好”；若响应效果等级值为[0.5，0.8）即表示“响应效果较好”；若响应效果等级值为[0，0.5）即表示“响应效果差”。

用户模拟结算模块，接收用户需求响应实施效果评估模块输入的响应总电量、用户第J次响应效果数据，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据的约定，计算出用户第J次需求响应结算数据，并将计算结果传送给用户考核备案模块。

用户考核备案模块，接收用户需求响应实施效果评估模块输入的用户第J次响应效果数据以及用户模拟结算模块输入的用户第J次需求响应结算数据，统计出用户需求响应效果总数据、用户需求响应结算总数据，并将用户需求响应效果总数据传送给区域电网响应能力评估模块。

区域电网响应能力评估模块，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据，结合用户考核备案模块输入的用户需求响应效果总数据计算出区域电网响应能力评估数据。所述区域电网响应能力评估包括最大响应能力、平均响应可靠度、可响应容量、响应完成率。

优选需求侧管理的自动需求响应评价系统还包括全网需求响应实施效益分析模块，所述全网需求响应实施效益分析模块接收区域电网响应能力评估模块输入的区域电网响应能力评估数据，分析实施需求响应给电网、社会带来的效益。

相对应的，需求侧管理的自动需求响应评价方法，包括如下步骤：

S1：数据采集模块从自动需求响应终端采集区域内用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据，将用户需求响应合同数据传送给用户需求响应实施效果评估模块、用户模拟结算模块和区域电网响应能力评估模块；将用户负荷数据以及用户负荷控制数据传送给用户需求响应实施效果评估模块；

S2：用户需求响应实施效果评估模块根据用户历史负荷数据以及用户实际负荷曲线数据，结合用户需求响应合同数据计算负荷削减量、响应总电量、用户第J次响应效果，并且将响应总电量、用户第J次响应效果数据传送给用户模拟结算模块，将用户第J次响应效果数据传送给用户考核备案模块；

S3：用户模拟结算模块接收用户需求响应实施效果评估模块输入的响应总电量、用户第J次响应效果数据，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据的约定，计算出用户第J次需求响应结算数据，并将计算结果传送给用户考核备案模块；

S4：用户考核备案模块接收用户需求响应实施效果评估模块输入的用户第J次响应效果数据以及用户模拟结算模块输入的用户第J次需求响应结算数据，统计出用户需求响应效果总数据、用户需求响应结算总数据，并将用户需求响应效果总数据传送给区域电网响应能力评估模块；

S5：区域电网响应能力评估模块根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据，结合用户考核备案模块输入的用户需求响应效果总数据计算出区域电网响应能力评估数据。

优选在步骤S5之后还包括步骤S6：全网需求响应实施效益分析模块接收区域电网响应能力评估模块输入的区域电网响应能力评估数据，分析实施需求响应给电网、社会带来的效益。

其中，如图2所示，步骤S2具体包括以下步骤:

步骤200：接收来自数据采集模块的用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据，按照本发明实施者定制的数据格式将数据进行数据格式转换。

步骤201：根据用户历史负荷数据计算用户基线,所述用户基线=气象调整因子*未计及气象调整因子的电力用户基线，其中未计及气象调整因子的电力用户基线分为工作日和周末两类场景。

步骤202：根据在需求响应事件日用户实际负荷数据形成用户实际负荷曲线。

步骤203：根据用户基线数据和需求响应事件日用户实际负荷曲线数据计算出负荷削减量，即计算出当日少用的负荷。

步骤204：根据用户基线数据和需求响应事件日用户实际负荷曲线数据计算出用户响应总电量。

步骤205：根据用户基线数据和需求响应事件日用户实际负荷曲线数据计算出用户第J次响应效果。

步骤206：将响应总电量、用户第J次响应效果数据输入用户模拟结算模块。

步骤207：将用户第J次响应效果数据输入用户考核备案模块。

实现了对需求响应数据的合理评估，为需求响应的改进提供了依据，有利于不断提升需求响应的实施效果，充分发挥了需求响应在区域能源优化中的重要作用；实现了区域电网内需求侧的协调互动，有效降低区域电网的综合损耗，减少峰值负荷需求，有效降低电网的峰谷差，提高电网资产的利用率，减缓电网备用容量的建设；实现用户侧需求侧之间的协调控制以及与电网的协同互动，通过需求响应激励机制的作用，有效调动用户参与电网互动的主动性，电网对用户的负荷控制手段将由直接负荷控制逐步转变为柔性负荷控制，减少了有序用电直接负荷控制对电力用户的影响。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.需求侧管理的自动需求响应评价系统，其特征在于，包括数据采集模块，用户需求响应实施效果评估模块，用户模拟结算模块，用户考核备案模块和区域电网响应能力评估模块；

数据采集模块，用于从自动需求响应终端采集区域内用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据；当采集到用户需求响应合同数据时，对数据格式进行转换后分别传送给用户需求响应实施效果评估模块、用户模拟结算模块和区域电网响应能力评估模块；当采集到用户负荷数据以及用户负荷控制数据时，对数据格式进行转换后传送给用户需求响应实施效果评估模块；

用户需求响应实施效果评估模块，用于根据用户历史负荷数据以及用户实际负荷曲线数据，结合用户需求响应合同数据计算负荷削减量、响应总电量、用户第J次响应效果，并且将响应总电量、用户第J次响应效果数据传送给用户模拟结算模块，将用户第J次响应效果数据传送给用户考核备案模块；

用户模拟结算模块，接收用户需求响应实施效果评估模块输入的响应总电量、用户第J次响应效果数据，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据的约定，计算出用户第J次需求响应结算数据，并将计算结果传送给用户考核备案模块；

用户考核备案模块，接收用户需求响应实施效果评估模块输入的用户第J次响应效果数据以及用户模拟结算模块输入的用户第J次需求响应结算数据，统计出用户需求响应效果总数据、用户需求响应结算总数据，并将用户需求响应效果总数据传送给区域电网响应能力评估模块；

区域电网响应能力评估模块，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据，结合用户考核备案模块输入的用户需求响应效果总数据计算出区域电网响应能力评估数据；

其中，用户第J次响应效果包括响应可靠度值、响应效果等级值、响应可靠度、响应效果等级；

区域电网响应能力评估包括最大响应能力、平均响应可靠度、可响应容量、响应完成率。

2.根据权利要求1所述的需求侧管理的自动需求响应评价系统，其特征在于，还包括全网需求响应实施效益分析模块，所述全网需求响应实施效益分析模块接收区域电网响应能力评估模块输入的区域电网响应能力评估数据，分析实施需求响应给电网、社会带来的效益。

3.需求侧管理的自动需求响应评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：数据采集模块从自动需求响应终端采集区域内用户需求响应合同数据、用户负荷数据以及用户负荷控制数据，将用户需求响应合同数据传送给用户需求响应实施效果评估模块、用户模拟结算模块和区域电网响应能力评估模块；将用户负荷数据以及用户负荷控制数据传送给用户需求响应实施效果评估模块；

S2：用户需求响应实施效果评估模块根据用户历史负荷数据以及用户实际负荷曲线数据，结合用户需求响应合同数据计算负荷削减量、响应总电量、用户第J次响应效果，并且将响应总电量、用户第J次响应效果数据传送给用户模拟结算模块，将用户第J次响应效果数据传送给用户考核备案模块；

S3：用户模拟结算模块接收用户需求响应实施效果评估模块输入的响应总电量、用户第J次响应效果数据，根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据的约定，计算出用户第J次需求响应结算数据，并将计算结果传送给用户考核备案模块；

S4：用户考核备案模块接收用户需求响应实施效果评估模块输入的用户第J次响应效果数据以及用户模拟结算模块输入的用户第J次需求响应结算数据，统计出用户需求响应效果总数据、用户需求响应结算总数据，并将用户需求响应效果总数据传送给区域电网响应能力评估模块；

S5：区域电网响应能力评估模块根据数据采集模块输入的用户需求响应合同数据，结合用户考核备案模块输入的用户需求响应效果总数据计算出区域电网响应能力评估数据；

其中，用户第J次响应效果包括响应可靠度值、响应效果等级值、响应可靠度、响应效果等级；

区域电网响应能力评估包括最大响应能力、平均响应可靠度、可响应容量、响应完成率。

4.根据权利要求3所述的需求侧管理的自动需求响应评价方法，其特征在于，在步骤S5之后还包括步骤S6：全网需求响应实施效益分析模块接收区域电网响应能力评估模块输入的区域电网响应能力评估数据，分析实施需求响应给电网、社会带来的效益。

5.根据权利要求3或4所述的需求侧管理的自动需求响应评价方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤:

步骤01：根据用户历史负荷数据计算用户基线,所述用户基线＝气象调整因子*未计及气象调整因子的电力用户基线，其中未计及气象调整因子的电力用户基线分为工作日和周末两类场景；

步骤02：根据在需求响应事件日用户实际负荷数据形成用户实际负荷曲线；

步骤03：根据用户基线数据和需求响应事件日用户实际负荷曲线数据计算出负荷削减量、响应总电量、用户第J次响应效果；

步骤04：将响应总电量、用户第J次响应效果数据传送给用户模拟结算模块，将用户第J次响应效果数据传送给用户考核备案模块。