CN104538956B - 一种衡量电力用户对电网调峰资源利用率的计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种衡量电力用户对电网调峰资源利用率的计量方法，属于电网调度运行计量领域，该方法为：采集电力用户所有计量电表过去一年的日用电曲线，对采集的数据进行预处理，生成过去一年的每日用电曲线；统计该电力用户的各日用电量、各月用电量，计算该电力用户日用电量、月用电量的波动系数，并对其实施标幺化处理；将所有每日用电曲线合成一条代表该电力用户的典型日用电曲线；计算电力用户典型日用电曲线的峰谷差率、日负荷率、日用电曲线与电网典型日负荷曲线之间的相关系数，并对其实施标幺化处理；计算衡量该电力用户对电网调峰资源利用率的综合指标。该方法具有很强的实用性。

Description

一种衡量电力用户对电网调峰资源利用率的计量方法

技术领域

本发明属于电网调度运行中电力用户侧计量领域，特别提供了一种能够衡量电力用户用电曲线形状差异化对电网调峰资源利用率的计量方法。

背景技术

在电网调度运行中，电力系统调度人员根据系统负荷曲线的变化情况，采用发电成本最小化为目标、安全公平等条件为约束，以发电机组作为调峰资源和调峰手段，对电力系统进行实时平衡调度。随着智能电表技术的发展普及，电力用户侧在电网调度运行中的作用日益凸显。电力用户种类繁多，通常可以划分为大工业用户、一般工业用户、商业用户、居民用户和农业用户五种类型。各类型电力用户的用电曲线、用电量特征差异明显，如何有效计量不同类型电力用户对电网调峰资源的利用率成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种衡量电力用户对电网调峰资源利用率的计量方法，该方法在电网调度运行中对各电力用户的用电曲线形状实施差异化评估，可为电力系统调度人员对电力系统进行实时平衡调度提供可靠依据。

本发明提出一种衡量电力用户对电网调峰资源利用率的计量方法，其特征在于，该方法利用电力用户用电曲线形状的差异评估该电力用户对电网调峰资源的利用率，该方法主要包括以下步骤：

1)利用电力用户不同户号的计量电表，采集所有计量电表过去一年的日用电曲线，对采集的数据进行预处理、辨识并剔除坏数据，生成所有计量电表过去一年的每日用电曲线；

2)根据预处理后生成的每日用电曲线统计电力用户的各日用电量、各月用电量，计算该电力用户日用电量的波动系数月用电量的波动系数

3)对该电力用户日用电量的波动系数月用电量的波动系数进行标幺化处理，用以衡量不同电力用户典型日用电量、月用电量的离散程度，得到标幺化的日用电量波动系数ψ_d、月用电量波动系数ψ_m，均为极小型指标；

4)采用均值法或聚类分析法将经预处理后的所有每日用电曲线合成一条代表该电力用户的典型日用电曲线x；

5)计算该电力用户典型日用电曲线x的峰谷差率δ；

6)对峰谷差率δ进行标幺化处理，用以衡量不同电力用户典型日用电曲线峰谷差率的优劣，得到标幺化的峰谷差率α(将直观地反映该电力用户的日用电曲线在所有电力用户提交的日用电曲线中峰谷差的高低程度)，α为极大型指标；

7)计算电力用户典型日用电曲线x的日负荷率η，日负荷率η在[0,1]区间上取值，用以反映电力用户典型日用电曲线的平坦程度；

8)对日负荷率η进行标幺化处理，用以衡量不同电力用户典型日用电曲线日负荷率的优劣，得到标幺化的日负荷率β(将直观地反映该电力用户的日用电曲线在所有电力用户提交的日用电曲线日负荷率的高低)，β为极大型指标；

9)采集电网典型日负荷曲线p，计算电力用户典型日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p之间的相关系数μ，相关系数μ在[-1,1]区间上取值，若0≤μ≤1，代表日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p正相关，电力用户的日用电曲线会增加电网调峰压力；若-1≤μ≤0，代表日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p负相关，电力用户的日用电曲线能缓解电网调峰压力；

10)对相关系数μ进行标幺化处理，用于体现不同电力用户日用电曲线对电网调峰压力的作用，得到标幺化的相关系数γ(将直观地反映该电力用户的日用电曲线在所有电力用户提交的日用电曲线中对电网调峰造成影响的好坏程度)，γ为极小型指标；

11)以标幺化的日用电量波动系数ψ_d、月用电量波动系数ψ_m、峰谷差率α、日负荷率β、相关系数γ为基础数据，根据ψ_d、ψ_m、α、β、γ各指标的极大、极小类型，计算该电力用户的典型日用电曲线对电网调峰资源利用率的综合指标Φ_i；该综合指标的计算结果在[0,1]区间内，Φ_i为极大型指标，用以衡量该电力用户对电网调峰资源的利用程度。

本发明的有益效果如下：

本发明充分利用智能电网环境下电力用户的智能电表中存储的历史量测信息，针对常规电网调度运行过程中的经济性与电力本身物理特性之间的矛盾，提出了能够反映电力用户用电曲线形状差异化对电网调峰资源利用率的计量方法，并设计了相应的技术指标、综合指标计算方法。该计量方法及计算结果将用于在电网调度运行过程中修正电力用户在负荷管理中的排序，从而在追求电网调度运行经济性最优的同时，兼顾了实际电网的调峰需求。该方法充分利用了智能电网环境下智能电表的量测数据信息，为深入挖掘电力用户用电数据的物理特性与经济价值提供了有效的计量方法；考虑了实际电网运行特性和电力用户用电曲线的物理特性，与实际电网调度运行的业务需要结合紧密，可以作为一个功能模块简便地插入现有的电力调度运行决策支持系统之中，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本发明的方法流程框图。

具体实施方式

下面结合附图1和实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式可用以解释本发明，但并不限定本发明。

本发明提供了一种衡量电力用户对电网调峰资源利用率的计量方法，该方法流程如图1所示，该方法利用电力用户用电曲线形状的差异评估该电力用户对电网调峰资源的利用率，具体实施方式包括以下步骤：

1)利用电力用户不同户号的计量电表，采集所有计量电表过去一年的日用电曲线，对采集的数据进行预处理、辨识并剔除坏数据，生成所有计量电表过去一年的每日用电曲线。

2)根据预处理后生成的每日用电曲线，统计电力用户的各日用电量q、各月用电量Q，计算该电力用户日用电量的波动系数月用电量的波动系数具体计算方法如式(1)、(2)：

波动系数分别以日用电量q、各月用电量Q的方差作为衡量电力用户日用电量、月用电量波动程度的计量指标，取值越大，表明电力用户的日用电量、月用电量波动范围越大。

3)对该电力用户日用电量的波动系数月用电量的波动系数进行标幺化处理，用以衡量不同电力用户典型日用电量、月用电量的离散程度，得到标幺化的日用电量波动系数ψ_d、月用电量波动系数ψ_m，均为极小型指标；

4)采用均值法或聚类分析法将经预处理后的所有每日用电曲线合成一条代表该电力用户的典型日用电曲线x。

5)计算电力用户典型日用电曲线的峰谷差率δ，具体计算公式如式(3)：

$\mathrm{\δ}=\frac{P_{\max }-P_{\min }}{P_{\max }}\×100\%---\left(3\right)$

式中，P_max、P_min分别为电力用户典型日用电曲线的最大、最小负荷。峰谷差δ的取值在[0,1]区间上，反映了电力用户典型日用电曲线的峰谷特性，将直接影响到电网调度运行中各机组的调峰深度；

6)为了衡量不同电力用户典型日用电曲线峰谷差率的优劣，对峰谷差率α进行标幺化处理，具体计算公式如式(4)：

$\mathrm{\α}=\frac{\mathrm{\δ}}{{\mathrm{\δ}}_{\max }}---\left(4\right)$

该标幺值α直观地反映了该电力用户的日用电曲线在所有电力用户提交的日用电曲线中峰谷差的高低程度，α为极大型指标。α越接近于0，对电网调峰深度要求越高；α越接近于1，对电网调峰深度要求越低；

7)计算电力用户典型日用电曲线的日负荷率η，具体计算公式如式(5)：

$\mathrm{\η}=\frac{\stackrel{\‾}{P}}{P_{\max }}\×100\%---\left(5\right);$

式中，P_max分别为电力用户典型日用电曲线的平均负荷与最大负荷。日负荷率η的取值在[0,1]区间上，反映了电力用户典型日用电曲线的平坦程度，η越小，代表电力用户典型日用电曲线的波动性越强，大型工业用户典型日用电曲线的日负荷率通常在0.8～1，居民用户典型日用电曲线的日负荷率则通常在0.6～0.8之间。

8)为了衡量不同电力用户典型日用电曲线峰谷差率的优劣，对日负荷率η进行标幺化处理，计算公式如式(6)：

$\mathrm{\β}=\frac{\mathrm{\η}}{{\mathrm{\η}}_{\max }}---\left(6\right)$

该标幺值β直观地反映了该电力用户的日用电曲线在所有电力用户提交的日用电曲线日负荷率的高低，β为极大型指标。β越接近于1，对电网调峰资源利用越少，有利于电网调峰；β越接近于0，对电网调峰资源利用越高，不利于电网调峰；

9)采集电网典型日负荷曲线p，计算电力用户典型日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p之间的相关系数μ，具体计算公式如式(7)：

$\mathrm{\μ}=\frac{\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}(x_t-\stackrel{\‾}{x})(p_t-\stackrel{\‾}{p})}{\sqrt{\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{(x_t-\stackrel{\‾}{x})}^2\underset{t=1}{\overset{24}{\mathrm{\Σ}}}{(p_t-\stackrel{\‾}{p})}^2}}---\left(7\right)$

式中，x_t、分别为电力用户典型日用电曲线的逐时段负荷、平均负荷；p_t、分别为电网典型日负荷曲线的逐时段负荷、平均负荷。相关系数μ的取值在[-1,1]区间上，若0≤μ≤1，代表该电力用户的日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p正相关，该电力用户的日用电曲线会增加电网调峰压力；若-1≤μ≤0，代表该电力用户的日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p负相关，该电力用户的日用电曲线能缓解电网调峰压力；

10)为了体现不同电力用户日用电曲线对电网调峰压力的作用，对相关系数μ实施标幺化处理，具体计算公式如式(8)：

$\mathrm{\γ}=\left(\frac{\mathrm{\μ}+1}{2}\right)/\left(\frac{{\mathrm{\μ}}_{\max }+1}{2}\right)=\frac{\mathrm{\μ}+1}{{\mathrm{\μ}}_{\max }+1}---\left(8\right)$

上式首先将μ从[-1,1]区间映射至[0,1]区间，再以所有电力用户中的最大相关系数为基值，计算相关系数标幺值。该标幺值γ直观地反映了该电力用户的日用电曲线在所有电力用户提交的日用电曲线中对电网调峰造成影响的好坏程度，γ为极小型指标。γ越接近于1，对电网调峰越不利；γ越接近于0，对电网调峰越有利，呈现“反调峰”作用。

11)以标幺化的日用电量波动系数ψ_d、月用电量波动系数ψ_m、峰谷差率α、日负荷率β、相关系数γ为基础，根据其极大、极小类型，计算电力用户的典型日用电曲线对电网调峰资源利用率的综合指标Φ，计算公式如式(9)：

$\mathrm{\Φ}=\frac{\mathrm{\α\β}}{{\mathrm{\γ\ψ}}_d{\mathrm{\ψ}}_m}---\left(9\right)$

综合指标Φ综合考虑了电力用户典型日用电曲线的峰谷差率、日负荷率和与电网典型日负荷曲线的相关系数。该指标计算结果在[0,1]区间内，为标幺化综合指标，可以有效地反映各电力用户在所有电力用户中对电网调峰资源的利用程度。Φ为极大型指标，Φ越接近于1，对电网调峰资源利用程度越高；Φ越接近于0，对电网调峰资源利用程度越低。

至此，本发明所提方法实施完毕。

由以上具体实施步骤可见，本发明充分利用智能电网环境下电力用户的智能电表中存储的历史量测信息，针对常规电网调度运行过程中的经济性与电力本身物理特性之间的矛盾，提出能够反映电力用户用电曲线形状差异化对电网调峰资源利用率的计量方法，并设计了相应的技术指标、综合指标计算方法。该计量方法及计算结果将用于在电网调度运行过程中修正电力用户在负荷管理中的排序，从而在追求电网调度运行经济性最优的同时，兼顾了实际电网的调峰需求。该方法充分利用了智能电网环境下智能电表的量测数据信息，为深入挖掘电力用户用电数据的物理特性与经济价值提供了有效的计量方法；考虑了实际电网运行特性和电力用户用电曲线的物理特性，与实际电网调度运行的业务需要结合紧密，可以作为一个功能模块简便地插入现有的电力调度运行决策支持系统之中，具有很强的实用性。

以上实施步骤仅用以说明而非限制本发明的技术方法。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种衡量电力用户对电网调峰资源利用率的计量方法，其特征在于，该方法利用电力用户用电曲线形状的差异评估该电力用户对电网调峰资源的利用率，该方法主要包括以下步骤：

1)利用电力用户不同户号的计量电表，采集所有计量电表过去一年的日用电曲线，对采集的数据进行预处理、辨识并剔除坏数据，生成所有计量电表过去一年的每日用电曲线；

2)根据预处理后生成的每日用电曲线统计电力用户的各日用电量、各月用电量，计算该电力用户日用电量的波动系数月用电量的波动系数

3)对该电力用户日用电量的波动系数月用电量的波动系数进行标幺化处理，用以衡量不同电力用户典型日用电量、月用电量的离散程度，得到标幺化的日用电量波动系数ψ_d、月用电量波动系数ψ_m，均为极小型指标；

4)采用均值法或聚类分析法将经预处理后的所有每日用电曲线合成一条代表该电力用户的典型日用电曲线x；

5)计算该电力用户典型日用电曲线x的峰谷差率δ；

6)对峰谷差率δ进行标幺化处理，用以衡量不同电力用户典型日用电曲线峰谷差率的优劣，得到标幺化的峰谷差率α，α为极大型指标；

7)计算电力用户典型日用电曲线x的日负荷率η，日负荷率η在[0,1]区间上取值，用以反映电力用户典型日用电曲线的平坦程度；

8)对日负荷率η进行标幺化处理，用以衡量不同电力用户典型日用电曲线日负荷率的优劣，得到标幺化的日负荷率β，β为极大型指标；

9)采集电网典型日负荷曲线p，计算电力用户典型日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p之间的相关系数μ，相关系数μ在[-1,1]区间上取值，若0≤μ≤1，代表电力用户典型日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p正相关，电力用户典型日用电曲线会增加电网调峰压力；若-1≤μ≤0，代表电力用户典型日用电曲线x与电网典型日负荷曲线p负相关，电力用户的典型日用电曲线能缓解电网调峰压力；

10)对相关系数μ进行标幺化处理，用于体现不同电力用户典型日用电曲线对电网调峰压力的作用，得到标幺化的相关系数γ，γ为极小型指标；

11)以标幺化的日用电量波动系数ψ_d、月用电量波动系数ψ_m、峰谷差率α、日负荷率β、相关系数γ为基础数据，根据ψ_d、ψ_m、α、β、γ各指标的极大、极小类型，计算该电力用户的典型日用电曲线对电网调峰资源利用率的综合指标Φ_i；该综合指标的计算结果在[0,1]区间内，Φ_i为极大型指标，用以衡量该电力用户对电网调峰资源的利用程度。