CN105958640A - 一种居民用户需求响应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种居民用户需求响应系统，包括需求响应平台、通信网络与用户基础设施，其中用户基础设施主要包括智能电表、互动终端与负荷控制设备。用户通过互动终端预先设定基准电价、响应方案、被控电器、控制方式、需求响应优先级，形成基于其用电习惯深度定制的控制策略。智能电表根据基准电价将实时电价分为4个区间，在不同的电价区间自动选取不同的响应方案。基于激励的需求响应事件期间，智能电表接收到需求响应指令，根据用户预先设定的控制方式、需求响应优先级改变被控电器的运行状态。本发明能够监控到每个家用电器的实时用电情况，做到更精细的控制；实现了基于用户习惯对控制策略的深度定制，提升用户满意度。

Description

一种居民用户需求响应系统
技术领域
本发明属于电力需求响应领域，具体涉及一种居民用户需求响应系统。
背景技术
电能不同于一般商品的特点是其不能大规模存储，这就要求保证电能的实时平衡，即每一时刻发电量相等用电量。保证电能实时平衡的传统方式是发展积极发电厂及电网，来无条件满足用电侧需求。然后，高峰时段的用电量一般远多于低谷时段的用电量，为满足高峰负荷需求而建设的大量发电厂、电网基础设施往往利用率较低，经济效益较差。通过削减高峰时段用电负荷，从需求侧来维持电能的平衡，能够减缓对发电、输电的投资速度，提高电力系统可靠性，维护电力市场稳定，是一种越来越受重视的手段。
需求响应(DR)是电力市场中的用户针对市场价格信号或激励机制做出响应，并改变正常电力消费模式的市场参与行为。居民用户负荷是需求响应项目的重要参与部分，一般对其采用直接控制的方式，在电网紧急时刻或用电高峰时段通过直接关断用户家用电器来削减负荷。这种方式对居民用户的生活影响较大，限制了居民用户的参与积极性。
发明内容
本发明克服了现有居民用户需求响应项目的不足，提供了一种能够让居民用户深度参与需求响应方式制定的系统，为用户提供基于实时电价与激励的个性化负荷削减方式。
为了实现上述目标，本发明采用的方案是，一种居民用户需求响应系统包括：需求响应平台、通信网络与用户基础设施，其中用户基础设施主要包括智能电表、互动终端与负荷控制设备；
上述需求响应平台主要由服务器、存储器、交换机及相关软件组成，主要功能为计划制定、用户接入、指令发布、计量及校核、统计与结算等；
上述通信网络采用光纤专网与LTE230MHz无线专网，实现需求响应平台与居民用户智能电表的双向通信；
上述智能电表必须具备双向计量、双向通信、计量时段短(15min～1h)多种计量值(有功、无功、电压、频率)、远程自动抄表、远程编程设定与软件升级等功能；
上述互动终端包括处理器芯片、通信模块、存储器、互动触摸屏、外壳等硬件。互动终端主要有通信、显示与设置功能；
上述负荷控制设备包括智能插座、空调温控器与热水器温控器；
互动终端与智能电表通信，来获取需要显示的信息，并将用户设置上传到智能电表；互动终端正面左上角为信号灯，通过不同的颜色直观的显示实时电价所处的不同等级；信号灯的右侧显示实时电价数值；如图2所示，正常状态下，显示屏通过柱状图实时显示各个主要家庭电器的实时负荷、历史用电数据以及节能建议措施。如图3所示，在需求响应期间，屏幕显示需求响应指令、负荷削减目标、正在执行的响应措施、响应度评价，以及需求响应建议。用户可以通过互动终端的触摸显示屏设置4个电价区间，设置4个不同的电器控制方案，设置家用电器控制的优先级等；
负荷控制设备包括智能插座、空调温控器与热水器温控器。智能插座可以通过无线通信接收智能电表的开关指令对家用电器进行开关控制，并且能够采集电压、电流、有功等用电信息，发送给智能电表；空调温控器与热水器温控器可以与智能电表通信，接收其控制命令来调节温度，一般通过替换普通空调与热水器的温控器来实现上述功能；
本发明与传统居民用户需求响应系统相比有以下优点：
(1)本发明采用互动终端实现用户对响应模式的定制功能，与传统的直接控制手段相比能够按照用户习惯的用电方式来参与需求响应，提升用户满意度；
(2)本发明具备各个用电设备电压、电流、有功的实时测量功能，能够分析到每个家用电器的实时用电情况，做出更精细的控制；
(3)本发明能够提供基于电价的自动需求响应与基于激励的自动需求响应的技术支撑，并且为用户手动响应提供响应建议，满足用户需求响应全面需求；
(4)本发明具备响应评价功能，通过实时监测用户负荷，在需求响应事件期间动态评估响应效果，促进响应目标的完成。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明的系统原理图；
图2为互动终端的正常显示界面；
图2中：1为信号灯、2为实时电价显示、3为预测电价曲线、4为家用电器实时用电监测柱状图、5为用电建议信息；
图3为互动终端需求响应事件期间显示界面；
图3中：1为信号灯、2为实时电价显示、3为需求响应信息、4为响应程度评价、5为用电建议；
图4为居民用户基于实时电价的需求响应方案；
图5为居民用户基于实时电价的需求响应逻辑图；
图6为居民家用电器响应度优先级；
图7为居民用户基于激励的需求响应逻辑图；
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体的，本发明包括基于实时电价的需求响应与基于激励的需求响应两部分，下面分别来阐述。
(1)基于实时电价的需求响应
步骤1，用户通过互动终端设置三个基准电价：P1、P2、P3，其中，P1＞P2＞P3；
步骤2，用户通过互动终端配置4个需求响应方案，如图4所示。从方案1到方案4，对家用电器的用电限制逐步加强。图中为示例，具体配置方式由用户来自主设定；
步骤3，如图5所示，根据步骤1与步骤2的设定，智能电表根据基准电价判断实时电价所处的区间，进而自动选择用户设定好的需求响应方案，给负荷控制设备发控制命令，使家用电器自动对电价做出响应。
(2)基于激励的需求响应
步骤1，用户选择参加需求响应项目；
步骤2，用户根据其用电习惯通过互动终端选定需求响应事件中被控制的家用电器、控制方式，并设定其需求响应优先级。如图6所示，具体措施包括调低空调温度、关闭热水器、关闭部分照明、停用洗衣机、关闭冰箱除霜、关闭空调等；
步骤3，需求响应指令的执行。在需求响应事件期间，用户智能电表收到需求响应平台发送的需求响应指令，通过负荷控制设备自动对其作出响应；
步骤3.1，智能电表收到需求响应指令，分析出目标负荷与响应时长；
步骤3.2，将智能电表监测到的当前实时负荷与目标负荷做对比，若当前实时负荷大于目标负荷，则根据智能插座监测到的家用电器工作状态确定是否还有控制手段(步骤2中用户设定的被控制的家用电器与控制方式)，若当前实时负荷小于等于目标负荷则不做控制；
步骤3.3，步骤3.2中通过智能插座监测到的家用电器工作状态确定是否还有控制手段，若还有控制手段，则按照步骤2设定的负荷响应优先级控制负荷做出响应，若没有控制手段，则通过互动终端的信号灯闪烁警示；
步骤3.4，步骤3.3中控制负荷后，返回步骤3.2；
步骤3.5，当满足负荷控制目标或在警示状态，每过5分钟延时返回到返回步骤3.2；
步骤3.6，需求响应结束，按照智能电表安排逐步恢复电器正常使用。
另外，用户可以通过互动终端的用电建议随时手动优化用电行为，而需求响应系统通过监测用户负荷变化调整控制措施。
本发明实现了基于用户习惯对控制策略的深度定制，并具备很好的灵活性，提升用户满意度，将促进居民用户需求响应的应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种居民用户需求响应系统包括：需求响应平台、通信网络与用户基础设施，其中用户基础设施主要包括互动终端、智能电表与负荷控制设备；
上述需求响应平台主要由服务器、存储器、交换机及相关软件组成，主要功能为计划制定、用户接入、指令发布、计量及校核、统计与结算等；上述通信网络采用光纤专网与LTE230MHz无线专网，实现需求响应平台与居民用户智能电表的双向通信；上述互动终端包括处理器芯片、通信模块、存储器、互动触摸屏、外壳等硬件；互动终端主要有通信、显示与设置功能；上述智能电表必须具备双向计量、双向通信、计量时段短(15min～1h)、多种计量值(有功、无功、电压、频率)、远程自动抄表、远程编程设定与软件升级等功能；上述负荷控制设备包括智能插座、空调温控器与热水器温控器。
2.根据权利要求1所述的系统，互动终端的显示功能，互动终端具备信号灯，通过不同的颜色直观的显示实时电价的几个等级，互动终端显示实时电价、主要家庭电器的实时负荷、历史用电数据、节能建议措施、需求响应指令、负荷削减目标、正在执行的响应措施、响应度评价，以及需求响应建议。
3.根据权利要求1所述的系统，互动终端的设置功能，用户通过互动终端预先设定基准电价、响应方案、被控电器、控制方式、需求响应优先级等措施。
4.根据权利要求1所述的系统，可以通过互动终端深度定制智能电表的控制策略，包括基于实时电价的控制策略与基于激励的控制策略。
5.根据权利要求5所述的系统，基于实时电价的控制策略，智能电表根据基准电价将实时电价分为若干个区间，不同的电价区间自动采用不同的响应方案。
6.根据权利要求5所述的系统，基于激励的控制策略，智能电表接收到需求响应指令，根据用户预先设定的控制方式、需求响应优先级改变被控电器的运行状态。
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