CN103997037A - 用于电力系统的负荷调控方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力系统的负荷调控方法和系统，包括：分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量；将各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量转换为各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量；获取各负荷调控级别下各用电设备的实际备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量；接收电力系统的负荷调控信号，根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则；根据所述负荷调控导则，调控各用户端对应的用电设备的用电状态。实施本发明，可快速有效地调控电力系统的负荷，提高电力系统的安全性，同时提高电力系统的可扩展性。

Description

用于电力系统的负荷调控方法和系统

技术领域

本发明涉及领域电力技术领域，特别是涉及一种用于电力系统的负荷调控方法和系统。

背景技术

在电力系统可靠性受威胁时，电力用户端接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或用电成本上升的信号后，改变其固有的用电状态，可达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并短期抑制用电成本上升。在目前的电力系统中，通常通过调控中心(需求响应中心)制定各用电器的响应用电状态，以达到平衡电力系统负荷、减少电力系统安全运行压力的目的。

但是，上述用于电力系统的负荷调控方法，调控中心的操作量大，制定速度慢，无法快速有效的调整电力系统负荷，使得电力系统的安全性降低。

发明内容

基于此，有必要针对上述用于电力系统的负荷调控方法，无法快速有效的调整电力系统负荷，使得电力系统的安全性降低的问题，提供一种用于电力系统的负荷调控方法和系统。

一种用于电力系统的负荷调控方法，包括以下步骤：

分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量；

通过以下所述公式分别在各用户端将其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量转换为各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量：

$Q_{\mathrm{id}}^{\left(l\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)},& l=0\\ \max \{Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}-Q_{\mathrm{is}}^{(l-1)},0\}& l>0\end{array}\right.;$

其中，l为负荷调控级别的标号，i各用电设备的标号，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的实际备用容量，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量；

分别在各用户端获取各负荷调控级别下各用电设备的实际备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量；

分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号，并根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则；

根据所述负荷调控导则，调控各用户端对应的用电设备的用电状态。

一种用于电力系统的负荷调控系统，包括：

第一获取模块，用于分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量；

第二获取模块，用于通过以下所述公式分别在各用户端将其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量转换为各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量：

$Q_{\mathrm{id}}^{\left(l\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)},& l=0\\ \max \{Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}-Q_{\mathrm{is}}^{(l-1)},0\}& l>0\end{array}\right.;$

其中，l为负荷调控级别的标号，i各用电设备的标号，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的实际备用容量，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量；

生成模块，用于分别在各用户端获取各负荷调控级别下各用电设备的实际备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量；

导则模块，用于分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号，并根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则；

调控模块，用于根据所述负荷调控导则，调控各用户端对应的用电设备的用电状态。

上述用于电力系统的负荷调控方法和系统，分别通过各用户端获取对应的各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量和接收负荷调控信号，然后根据负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量确定用电设备的用电量的负荷调控导则，并调控各用户端对应的用电设备的用电状态，即可快速有效地调控电力系统的负荷，提高电力系统的安全性，同时提高电力系统的可扩展性。

附图说明

图1是本发明用于电力系统的负荷调控方法第一实施方式的流程示意图；

图2是本发明用于电力系统的负荷调控方法第二实施方式的流程示意图；

图3是本发明用于电力系统的负荷调控系统第一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1本发明用于电力系统的负荷调控方法第一实施方式的流程示意图。

本实施方式所述的用于电力系统的负荷调控方法，包括以下步骤：

步骤S101，分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量。

步骤S102，通过以下所述公式分别在各用户端将其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量转换为各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量：

$Q_{\mathrm{id}}^{\left(l\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)},& l=0\\ \max \{Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}-Q_{\mathrm{is}}^{(l-1)},0\}& l>0\end{array}\right.;$

其中，l为负荷调控级别的标号，i各用电设备的标号，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的实际备用容量，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量。

步骤S103，分别在各用户端获取各负荷调控级别下各用电设备的实际备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量。

步骤S104，分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号，并根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则。

步骤S105，根据所述负荷调控导则，调控各用户端对应的用电设备的用电状态。

本实施方式所述的用于电力系统的负荷调控方法，分别通过各用户端获取对应的各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量和接收负荷调控信号，然后根据负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量确定用电设备的用电量的负荷调控导则，并调控各用户端对应的用电设备的用电状态，即可快速有效地调控电力系统的负荷，提高电力系统的安全性，同时提高电力系统的可扩展性。

其中，对于步骤S101，每个用户端对应的用电设备优选地为通过同一网关与电力系统通信的用电设备设置。所述用电设备包括家庭用电设备和集体单位的用电设备，家庭用电设备包括空调、台灯、日光灯、充电器、饮水机等用电设备中的至少一种。

优选地，所述负荷调控级别包括直接参与、峰荷参与、紧急参与，可为各负荷级别赋予级别标识。如：直接参与为0、峰荷参与为1、紧急参与为2。其中，紧急参与的级别最高，峰荷参与的级别次高，直接参与的级别最低。

在其他实施方式中，还可以采用本领域技术人员惯用的其他技术手段划分负荷调控级别。

进一步地，各用电设备都有对应每个负荷调控级别的用电状态，以及用电状态对应的备用容量(该用电状态节与最大用电状态比节约的用电量)如：空调的三个用电状态：保持温度27度对应的负荷调控级别为峰荷参与级别，对应的备用容量为200；保持温度30度对应的负荷调控级别为峰荷参与级别，对应的备用容量为300；关闭对应的负荷调控级别为紧急参与级别，对应的备用容量为1200。

在一个实施例中，在所述分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量的步骤之前，还包括以下步骤：

将通过同一网关与电力系统通信的用电设备设置为与同一用户端对应的用电设备。

在另一个实施例中，分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量的步骤包括以下步骤：

获取每个用电设备的各种用电状态、以及各种用电状态对应的备用容量和负荷调控级别。

将对应负荷调控级别相同的用电状态对应的备用容量划分为同一容量集。

将各容量集中数值最大的备用容量作为各用电设备在对应负荷调控级别下的最大备用容量。

在其他实施例中，假设用电设备存在多个用电状态，每个用电状态的备用容量为其中l为用电状态对应的负荷调控级别，j∈{1,2,...,n_l}为用电状态的标识(编号)，那么可以通过以下所述方式，获取各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量：

$Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}={\max }_{j\∈S_i}{\mathrm{\ΔQ}}_{\mathrm{js}}^{\left(l\right)};$

其中，i为用电设备的标识，S_i为标识为i的用电设备的用电状态集合，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量。

对于步骤102，可通过对应负荷调控级别，对各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量进行解耦后，获得各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量，可去除较高的负荷调控级别对应的备用容量中包含的较低的负荷调控级别对应的备用容量。

对于步骤103，各用户端获取的各负荷调控级别的总备用容量，为对应每个负荷调控级别，每个用户端能够向负荷调控中心(需求响应中心)提供的总备用容量(或能够为电力系统降低的用电负荷)。

对于步骤104，所述负荷调控信号优选地可包括负荷级别(负荷调控级别的标识)和调控比例，所述调控比例的数值范围为0至1，或者为0至4095，接收到后除以4095得到数值为0至1的调控比例，所述负荷调控导则用于标识待调控的用电设备需要调控至的用电状态。

在一个实施例中，在所述分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号的步骤之前，还包括以下步骤：

向各个用户端发送包括负荷级别和调控比例的负荷调控信号。

优选地，负荷调控中心根据电力系统的可靠性状况和/或供电成本参数(电价)确定所述负荷调控信号，确定好负荷调控信号后，所述负荷调控中心分别向各用户端对应的网关发送所述负荷调控信号，所述网关将所述负荷调控信号转发至各用户端。

在另一个实施例中，根据接收的负荷调控信号和每个负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则的步骤包括以下步骤：

从接收的负荷调控信号中获取负荷级别和调控比例；

将低于所述负荷级别的负荷调控级别对应的用电状态作为待执行的用电状态；

根据所述调控比例和与所述负荷级别相同的负荷调控级别的总备用容量，生成所述负荷调控导则。

本实施例中，将对应的负荷调控级别低于所述负荷级别的用电状态均定为待执行的用电状。

对于步骤105，根据所述负荷调控导则，可将各用户端中所述负荷调控导则所标识的需要调控的用电设备从当前用电状态的调控至所述负荷调控导则中标识的用电状态。

在一个实施例中，可将低于所述负荷级别的负荷调控级别下的用电设备调控到对应所述负荷调控级别的用电状态，根据与所述负荷级别对应的负荷调控导则，调控与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的用电设备的用电状态。

请参阅图2，图2是本发明用于电力系统的负荷调控方法第二实施方式的流程示意图。

本实施方式所述的用于电力系统的负荷调控方法与第一实施方式的区别在于：所述根据所述调控比例和与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量，生成所述负荷调控导则的步骤还包括以下步骤：

步骤S201，将与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量和调控比例代入包括如下所述优化函数的优化模型：

$\begin{array}{cc}\max & \mathrm{\Δ}{Q}_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_{\mathrm{js}}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}{x}_j\end{array}$

$\begin{array}{cc}s.t.& \mathrm{\Δ}{Q}_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}\≤r_{\mathrm{signal}}\·{Q_d}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}\\ & \underset{j\∈S_i}{\mathrm{\Σ}}{x}_j\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\}\\ & x_j\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\}\end{array};$

其中，j为用电状态的标号，l_signal为所述负荷调控信号中的负荷级别，γ_signal为所述负荷调控信号中的调控比例，为调控后的各用电状态的备用容量的总量，为标号为j的用电状态在所述负荷级别下的备用容量，为与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量，x_j用于标识是否执行标号为j的用电状态的执行标识，S_i为标号为i的用电设备的用电状态集合；

步骤S202，对所述优化模型进行求解，获取每个用电状态的x_j，生成与所述负荷级别对应的负荷调控导则。

本实施方式通过上述优化模型，可更精确有效的负荷调控导则，进而更有效地调控电力系统的负荷，提高电力系统的安全性，同时提高电力系统的可扩展性。

其中，对于步骤S201，调控后的各用电状态的备用容量的总量为调控后的各用电状态对应的备用容量的总和。x_j为1表示执行标号为j的用电状态(将对应的用电设备调整到标号为j的用电状态)，x_j为0表示不执行标号为j的用电状态(无需将对应的用电设备调整到标号为j的用电状态)。S_i包括标号为i的用电设备的所有用电状态，标号为i的用电状态在所述负荷级别下只能调控至一个用电状态。

对于步骤S202，与所述负荷级别对应的负荷调控导则优选地为所述负荷级别对应的各用电状态的执行标识，可用1标识执行，可用0标识不执行。

在一个实施例中，对所述优化模型进行求解，获取作为对应每个用电设备的x_j，生成所述负荷调控导则的步骤还包括以下步骤：

通过以下所述公式将标号为j的用电状态在所述负荷级别下的备用容量离散化为0至4095间的整数值：

$w_j=\mathrm{round}(4095\·\frac{\mathrm{\Δ}{Q}_{\mathrm{js}}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}}{Q_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}});$

初始化动态规划数组A[n,r_signal]，其中，边界条件为A[0,Y]＝0,A[j,0]＝0；

通过以下所述公式，对标号为i＝1,2,...,n的每个用电设备的每种参与响应量Y＝1,2,...,r_signal，计算用电设备j在参与响应量不超过γ_signal时的最大参与响应量：

$A[i,Y]=\max \left\{A\right[i-1,Y],A[i-1,Y-w_j]+w_j\},j\&Element;S_i^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)},w_j<Y;$

获取最优动态规划组，并通过回溯法将获取的最优规划组转换为各用电状态在所述负荷级别下的执行标识，生成所述负荷调控导则。

以下所述为本发明用于电力系统的负荷调控方法第三实施方式。本实施方式与第一实施方式和第二实施方式的区别为：本实施方式将本发明的负荷调控方法应用于电力系统中的需求响应系统，以抑制电价上升。用电设备可包括空调、台灯、日光灯、充电器和饮水机，负荷调控级别包括直接参与、峰荷参与、紧急参与和从不参与，空调在峰荷参与级别下的用电状态及备用容量为：保持温度27度-200、保持温度30度-300，空调在紧急参与级别下的用电状态及备用容量为：关闭空调-1200，台灯在从不参与级别下的用电状态及备用容量为：关闭台灯-50，日光灯在峰荷参与级别下的用电状态及备用容量为：关闭日光灯-200，充电器在直接参与级别下的的用电状态及备用容量为：关闭充电器-60，饮水机在直接参与级别下的用电状态及备用容量为：关闭饮水机-0。

各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量如表1所示：

各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量和各负荷调控级别的总备用容量如表2所示：

所述负荷调控信号为(l_signal,r_signal)＝(1,3600)时，与标号为1的级别对应的负荷调控级别下的负荷调控导则如表3所示：

最优解为3276，通过回溯可以得到最优策略集为{1,3}，该用户针对这个响应信号做出的l_signal＝1下的调整量为200+200＝400，获取所述负荷调控导则的数据迭代过程如表4所示：

请参阅图3，图3本发明用于电力系统的负荷调控系统第一实施方式的结构示意图。

本实施方式所述的用于电力系统的负荷调控系统，包括第一获取模块100、第二获取模块200、生成模块300、导则模块400和调控模块500，其中：

第一获取模块100，用于分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量。

第二获取模块200，用于通过以下所述公式分别在各用户端将其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量转换为各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量：

$Q_{\mathrm{id}}^{\left(l\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)},& l=0\\ \max \{Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}-Q_{\mathrm{is}}^{(l-1)},0\}& l>0\end{array}\right.;$

其中，l为负荷调控级别的标号，i各用电设备的标号，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的实际备用容量，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量。

生成模块300，用于分别在各用户端获取各负荷调控级别下各用电设备的实际备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量.

导则模块400，用于分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号，并根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则。

调控模块500，用于根据所述负荷调控导则，调控各用户端对应的用电设备的用电状态。

本实施方式所述的用于电力系统的负荷调控系统，分别通过各用户端获取对应的各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量和接收负荷调控信号，然后根据负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量确定用电设备的用电量的负荷调控导则，并调控各用户端对应的用电设备的用电状态，即可快速有效地调控电力系统的负荷，提高电力系统的安全性，同时提高电力系统的可扩展性。

其中，对于第一获取模块，每个用户端对应的用电设备优选地为通过同一网关与电力系统通信的用电设备设置。所述用电设备包括家庭用电设备和集体单位的用电设备，家庭用电设备包括空调、台灯、日光灯、充电器、饮水机等用电设备中的至少一种。

优选地，所述负荷调控级别包括直接参与、峰荷参与、紧急参与，可为各负荷级别赋予级别标识。如：直接参与为0、峰荷参与为1、紧急参与为2。其中，紧急参与的级别最高，峰荷参与的级别次高，直接参与的级别最低。

在其他实施方式中，还可以采用本领域技术人员惯用的其他技术手段划分负荷调控级别。

进一步地，各用电设备都有对应每个负荷调控级别的用电状态，以及用电状态对应的备用容量(该用电状态节与最大用电状态比节约的用电量)如：空调的三个用电状态：保持温度27度对应的负荷调控级别为峰荷参与级别，对应的备用容量为200；保持温度30度对应的负荷调控级别为峰荷参与级别，对应的备用容量为300；关闭对应的负荷调控级别为紧急参与级别，对应的备用容量为1200。

在一个实施例中，还包括预置模块，用于将通过同一网关与电力系统通信的用电设备设置为与同一用户端对应的用电设备。

在另一个实施例中，第一获取模块100可用于：

获取每个用电设备的各种用电状态、以及各种用电状态对应的备用容量和负荷调控级别；

将对应负荷调控级别相同的用电状态对应的备用容量划分为同一容量集；

将各容量集中数值最大的备用容量作为各用电设备在对应负荷调控级别下的最大备用容量。

在其他实施例中，假设用电设备存在多个用电状态，每个用电状态的备用容量为其中l为用电状态对应的负荷调控级别，j∈{1,2,...,n_l}为用电状态的标识(编号)，那么可以通过以下所述方式，获取各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量：

$Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}={\max }_{j\&Element;S_i}\mathrm{\&Delta;}{Q}_{\mathrm{js}}^{\left(l\right)};$

其中，i为用电设备的标识，S_i为标识为i的用电设备的用电状态集合，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量。

对于第二获取模块200，可通过对应负荷调控级别，对各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量进行解耦后，获得各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量，可去除较高的负荷调控级别对应的备用容量中包含的较低的负荷调控级别对应的备用容量。

对于生成模块300，各用户端获取的各负荷调控级别的总备用容量，为对应每个负荷调控级别，每个用户端能够向负荷调控中心(需求响应中心)提供的总备用容量(或能够为电力系统降低的用电负荷)。

对于导则模块400，所述负荷调控信号优选地可包括负荷级别(负荷调控级别的标识)和调控比例，所述调控比例的数值范围为0至1，或者为0至4095，接收到后除以4095得到数值为0至1的调控比例，所述负荷调控导则用于标识待调控的用电设备需要调控至的用电状态。

在一个实施例中，还包括发送模块，用于向各个用户端发送包括负荷级别和调控比例的负荷调控信号。

优选地，负荷调控中心根据电力系统的可靠性状况和/或供电成本参数(电价)确定所述负荷调控信号，确定好负荷调控信号后，所述负荷调控中心分别向各用户端对应的网关发送所述负荷调控信号，所述网关将所述负荷调控信号转发至各用户端。

在另一个实施例中，导则模块400可用于：

从接收的负荷调控信号中获取负荷级别和调控比例。

将低于所述负荷级别的负荷调控级别对应的用电状态作为待执行的用电状态。

根据所述调控比例和与所述负荷级别相同的负荷调控级别的总备用容量，生成所述负荷调控导则。

本实施例中，将对应的负荷调控级别低于所述负荷级别的用电状态均定为待执行的用电状。

对于调控模块500，根据所述负荷调控导则，可将各用户端中所述负荷调控导则所标识的需要调控的用电设备从当前用电状态的调控至所述负荷调控导则中标识的用电状态。

在一个实施例中，可将低于所述负荷级别的负荷调控级别下的用电设备调控到对应所述负荷调控级别的用电状态，根据与所述负荷级别对应的负荷调控导则，调控与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的用电设备的用电状态。

以下所述是本发明用于电力系统的负荷调控系统第二实施方式。

本实施方式所述的用于电力系统的负荷调控系统与第一实施方式的区别在于：导则模块400还可用于：

将与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量和调控比例代入包括如下所述优化函数的优化模型：

$\begin{array}{cc}\max & \mathrm{\&Delta;}{Q}_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&Delta;}{Q}_{\mathrm{js}}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}{x}_j\end{array}$

$\begin{array}{cc}s.t.& \mathrm{\&Delta;}{Q}_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}\&le;r_{\mathrm{signal}}\&CenterDot;{Q_d}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}\\ & \underset{j\&Element;S_i}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_j\&Element;\left\{\mathrm{0,1}\right\}\\ & x_j\&Element;\left\{\mathrm{0,1}\right\}\end{array};$

其中，j为用电状态的标号，l_signal为所述负荷调控信号中的负荷级别，γ_signal为所述负荷调控信号中的调控比例，为调控后的各用电状态的备用容量的总量，为标号为j的用电状态在所述负荷级别下的备用容量，为与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量，x_j用于标识是否执行标号为j的用电状态的执行标识，S_i为标号为i的用电设备的用电状态集合；

对所述优化模型进行求解，获取每个用电状态的x_j，生成与所述负荷级别对应的负荷调控导则。

本实施方式通过上述优化模型，可更精确有效的负荷调控导则，进而更有效地调控电力系统的负荷，提高电力系统的安全性，同时提高电力系统的可扩展性。

其中，对于导则模块400，调控后的各用电状态的备用容量的总量为调控后的各用电状态对应的备用容量的总和。x_j为1表示执行标号为j的用电状态(将对应的用电设备调整到标号为j的用电状态)，x_j为0表示不执行标号为j的用电状态(无需将对应的用电设备调整到标号为j的用电状态)。S_i包括标号为i的用电设备的所有用电状态，标号为i的用电状态在所述负荷级别下只能调控至一个用电状态。

进一步地，与所述负荷级别对应的负荷调控导则优选地为所述负荷级别对应的各用电状态的执行标识，可用1标识执行，可用0标识不执行。

在一个实施例中，导则模块400还可进一步用于：

通过以下所述公式将标号为j的用电状态在所述负荷级别下的备用容量离散化为0至4095间的整数值：

$w_j=\mathrm{round}(4095\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;}{Q}_{\mathrm{js}}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}}{Q_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}});$

初始化动态规划数组A[n,r_signal]，其中，边界条件为A[0,Y]＝0,A[j,0]＝0；

通过以下所述公式，对标号为i＝1,2,...,n的每个用电设备的每种参与响应量Y＝1,2,...,r_signal，计算用电设备j在参与响应量不超过γ_signal时的最大参与响应量：

$A[i,Y]=\max \left\{A\right[i-1,Y],A[i-1,Y-w_j]+w_j\},j\&Element;S_i^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)},w_j<Y;$

获取最优动态规划组，并通过回溯法将获取的最优规划组转换为各用电状态在所述负荷级别下的执行标识，生成所述负荷调控导则。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于电力系统的负荷调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量；

通过以下所述公式分别在各用户端将其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量转换为各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量：

$Q_{\mathrm{id}}^{\left(l\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)},& l=0\\ \max \{Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}-Q_{\mathrm{is}}^{(l-1)},0\}& l>0\end{array}\right.;$

其中，l为负荷调控级别的标号，i为各用电设备的标号，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的实际备用容量，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量；

分别在各用户端获取各负荷调控级别下各用电设备的实际备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量；

分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号，并根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则；

根据所述负荷调控导则，调控各用户端对应的用电设备的用电状态。

2.根据权利要求1所述的用于电力系统的负荷调控方法，其特征在于，分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量的步骤包括以下步骤：

获取每个用电设备的各种用电状态、以及各种用电状态对应的备用容量和负荷调控级别；

将对应负荷调控级别相同的用电状态对应的备用容量划分为同一容量集；

将各容量集中数值最大的备用容量作为各用电设备在对应负荷调控级别下的最大备用容量。

3.根据权利要求1所述的用于电力系统的负荷调控方法，其特征在于，根据接收的负荷调控信号和每个负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则的步骤包括以下步骤：

从接收的负荷调控信号中获取负荷级别和调控比例；

将低于所述负荷级别的负荷调控级别对应的用电状态作为待执行的用电状态；

根据所述调控比例和与所述负荷级别相同的负荷调控级别的总备用容量，生成与所述负荷级别对应的负荷调控导则。

4.根据权利要求3所述的用于电力系统的负荷调控方法，其特征在于，所述根据所述调控比例和与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量，生成所述负荷调控导则的步骤还包括以下步骤：

将与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量和调控比例代入包括如下所述优化函数的优化模型：

$\begin{array}{cc}\max & \mathrm{\&Delta;}{Q}_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&Delta;}{Q}_{\mathrm{js}}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}{x}_j\end{array}$

$\begin{array}{cc}s.t.& \mathrm{\&Delta;}{Q}_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}\&le;r_{\mathrm{signal}}\&CenterDot;{Q_d}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}\\ & \underset{j\&Element;S_i}{\mathrm{\&Sigma;}}{x}_j\&Element;\left\{\mathrm{0,1}\right\}\\ & x_j\&Element;\left\{\mathrm{0,1}\right\}\end{array};$

其中，j为用电状态的标号，l_signal为所述负荷调控信号中的负荷级别，γ_signal为所述负荷调控信号中的调控比例，为调控后的各用电设备的备用容量的总量，为标号为j的用电状态在所述负荷级别下的备用容量，为与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量，x_j用于标识是否执行标号为j的用电状态的执行标识，S_i为标号为i的用电设备的用电状态集合；

对所述优化模型进行求解，获取每个用电状态的x_j，生成与所述负荷级别对应的负荷调控导则。

5.根据权利要求4所述的用于电力系统的负荷调控方法，其特征在于，对所述优化模型进行求解，获取作为对应每个用电设备的x_j，生成所述负荷调控导则的步骤还包括以下步骤：

通过以下所述公式将标号为j的用电状态在所述负荷级别下的备用容量离散化为0至4095间的整数值：

$w_j=\mathrm{round}(4095\&CenterDot;\frac{\mathrm{\&Delta;}{Q}_{\mathrm{js}}^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}}{Q_d^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)}});$

初始化动态规划数组A[n,r_signal]，其中，边界条件为A[0,Y]＝0,A[j,0]＝0；

通过以下所述公式，对标号为i＝1,2,...,n的每个用电设备的每种参与响应量Y＝1,2,...,r_signal，计算用电设备j在参与响应量不超过γ_signal时的最大参与响应量：

$A[i,Y]=\max \left\{A\right[i-1,Y],A[i-1,Y-w_j]+w_j\},j\&Element;S_i^{\left(l_{\mathrm{signal}}\right)},w_j<Y;$

获取最优动态规划组，并通过回溯法将获取的最优规划组转换为各用电状态在所述负荷级别下的执行标识，生成与所述负荷级别对应的负荷调控导则。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的用于电力系统的负荷调控方法，其特征在于，在所述分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量的步骤之前，还包括以下步骤：

将通过同一网关与电力系统通信的用电设备设置为与同一用户端对应的用电设备。

7.根据权利要求5所述的用于电力系统的负荷调控方法，其特征在于，在所述分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号的步骤之前，还包括以下步骤：

向各个用户端发送包括负荷级别和调控比例的负荷调控信号。

8.一种用于电力系统的负荷调控系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于分别在各用户端获取其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量；

第二获取模块，用于通过以下所述公式分别在各用户端将其对应的各用电设备在各负荷调控级别下的最大备用容量转换为各用电设备在各负荷调控级别下的实际备用容量：

$Q_{\mathrm{id}}^{\left(l\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{Q}_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)},& l=0\\ \max \{Q_{\mathrm{is}}^{\left(l\right)}-Q_{\mathrm{is}}^{(l-1)},0\}& l>0\end{array}\right.;$

其中，l为负荷调控级别的标号，i各用电设备的标号，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的实际备用容量，为标号为i的用电设备在l负荷调控级别下的最大备用容量；

生成模块，用于分别在各用户端获取各负荷调控级别下各用电设备的实际备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量；

导则模块，用于分别在各用户端接收电力系统的负荷调控信号，并根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取用于调控各用户端对应的用电设备的用电量的负荷调控导则；

调控模块，用于根据所述负荷调控导则，调控各用户端对应的用电设备的用电状态。

9.根据权利要求8所述的用于电力系统的负荷调控系统，其特征在于，第一获取模块还用于：

获取每个用电设备的各种用电状态、以及各种用电状态对应的备用容量和负荷调控级别；

将对应负荷调控级别相同的用电状态对应的备用容量划分为同一容量集；

将各容量集中数值最大的备用容量作为各用电设备在对应负荷调控级别下的最大备用容量。

10.根据权利要求8或9所述的用于电力系统的负荷调控系统，其特征在于，所述导则模块还用于：

从接收的负荷调控信号中获取负荷级别和调控比例；

将低于所述负荷级别的负荷调控级别对应的用电状态作为待执行的用电状态；

根据所述调控比例和与所述负荷级别相同的负荷调控级别的总备用容量，生成与所述负荷级别对应的负荷调控导则。