CN106099924A - 一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，其技术特点在于包括以下步骤：步骤1、在需求响应事件开始启动计时后，设定最小功率值；步骤2、分别采集所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值，并与各自响应后设定的最小功率值进行比较，若所述该采集的实时功率值小于响应后设定的最小功率值，则将该响应后设定的最小功率替换为所述采集实时功率值；步骤3、不断循环采集各条支路的实时功率值并与其对应支路当前的最小功率值进行比较和替换，直到需求响应事件结束；步骤4、求解其各条支路的实际负荷调节值。本发明可以与常规的负荷预测方式互为补充，相互验证负荷削减量，以减少负荷削减量的认证分歧。
Description
技术领域
本发明属于电力负荷调节技术领域，尤其是一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法。
背景技术
需求响应是指电力用户针对电价信号或激励机制作出响应并改变正常电力消费模式的参与行为，可以有助于电网的优化运行。其中，激励机制的实施包含两个关键要素：一是负荷削减的补偿定价，二是负荷削减量的计算核定。主要目的在于通过负荷削减量的计算与确认，合理发放补贴，调动用户积极性参与需求响应。
对于负荷削减量的直观认定是实际负荷与负荷基准值的差值。但由于需求响应当日的负荷基准值实际并不存在，需要根据历史数据进行估算，目前关于负荷基准值的估算方法如下：
(1)平均法：即采用需求响应事件前几天的小时负荷值进行线性拟合。这类方法仅对历史负荷数据进行统计、分析及运算，而没有考虑气象信息对基线负荷的影响。
(2)确定天气模型法：即采用确定的公式，用当地小时温度去预测负荷。这类方法虽然考虑了气象因素，但是一般不涉及气象以外的因素；
(3)采用BP网络的人工神经网络法，可以方便地计入温度和天气情况等又电力系统负荷有重要影响的因素的作用，通过对样本进行训练，可以快速得到短期负荷预测结果，进行负荷基准值计算。
此外，还有小波分析预测、支持向量机、混沌理论、分形理论、组合预测等等多种负荷预测方法。
综上所述，负荷削减量的核定是基于激励需求响应实施过程中的一项重要工作，目前常规的计算方法通常是：首先通过各种算法进行负荷预测，作为需求响应事前的负荷基准值；综上各种方法，均是从负荷预测的角度出发，在需求响应事前进行负荷基准的预测和计算，以便于事后进行激励补偿的结算，此计算方法具有一定的实用性，配合政府的评估结论，可以为基于激励的需求响应实施提供支撑。然后，在需求响应过程中采集实时运行功率；最后，根据实际运行功率与负荷基准值的差值，即“整体相减”，作为激励补偿的结算依据。该流程是目前的典型做法，具有一定的科学性和可操作性，但需要用户和需求响应实施方对调节量的共同认可。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、计算过程简易且能够真实反映负荷调节量实际值的基于分项计量的负荷削减量采集计算方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，包括以下步骤：
步骤1、在需求响应事件开始启动计时后，分别将开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的响应开始时刻的功率作为其各自响应后设定的最小功率值；
步骤2、分别采集所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值，并将该采集的实时功率值与各自响应后设定的最小功率值进行比较，若所述该采集的实时功率值小于响应后设定的最小功率值，则将该响应后设定的最小功率替换为所述采集实时功率值；
步骤3、不断循环采集所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值、并将采集的实时功率值与其对应支路当前的最小功率值进行比较和替换，直到需求响应事件结束；
步骤4、需求响应事件结束后，分别记录所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的功率最小值，并求解其各条支路的实际负荷调节值。
而且，所述开关类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pa＝P1a；其响应时间为[T1，T2]
上述表达式中，Pa是开关类支路的实际负荷调节值；P1a是开关类支路负荷调节设备响应开始时刻的运行功率；T1是需求响应事件开始时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
而且，所述快速调节类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pb＝P1b-Pminb；其响应时间为[T1，T2]
上述表达式中，Pb是快速调节类支路的实际负荷调节值；P1b是快速调节类支路负荷调节设备响应开始时刻的运行功率；Pminb是快速调节类支路负荷稳定后的运行功率值经采样转换后得到的功率值；T1是需求响应事件开始时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
而且，所述慢速响应类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pc＝Pmaxc-Pminc；其响应时间为[Tmaxc，T2]
上述表达式中，Pc是慢速响应类支路的实际负荷调节值；Pmaxc是慢速响应类支路负荷调节设备的最大功率；Pminc是慢速响应类支路负荷调节设备的最小功率；Tmaxc是慢速响应类支路负荷调节设备上升至最大功率时的对应时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法构建的自动需求响应系统，包括电网控制端、电网用户智能交互终端和多个用户测量仪表，所述电网控制端与电网用户智能交互终端相连接用于将电网需求事件信号输出至电网用户智能交互终端；所述电网用户智能交互终端分别与多个用户测量仪表相连接用于循环采集多个用户测量仪表所连接的开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值，并在需求响应事件结束后将各条支路的功率最小值的用户运行数据上传至电网控制端。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明基于楼宇精细化分项计量的实施，针对通过电网用户智能交互终端来实施负荷调节的自动需求响应用户，通过对交互终端控制调节的支路负荷进行实时采集，来获取实时的功率调节值，最后经“逐项累加”计算总的负荷削减量。本发明的实施对象是具有精细化分项采集系统和自动需求响应装置的用户，可以与常规的负荷预测方式互为补充，相互验证负荷削减量，以减少负荷削减量的认证分歧。
2、本发明能够最大程度减小负荷削减量的计算误差。由于负荷预测的影响因素众多，预测精度不高，尤其是单个特定用户的负荷预测，难度更高，而且实际天气数据难以获取，精度难以保证，只能依靠历史经验值计算修订，并预先约定标准来进行核算，而基于实际运行数据，可以较真实反应负荷调节量的实际值。同时，本发明可精细化掌握用电设备的响应特性。
3、本发明需要用户具有较好的分项精细化采集设施，能对大的调节设备或支路进行功率实时采集与测量；同时，由于需要按照预设的算法，根据调节指令进行运算，因此本发明专门适用于具有电负荷精细化采集与控制，且通过智能交互终端进行自动需求响应的用户。
附图说明
图1是本发明的算法流程图；
图2是本发明的自动需求响应系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、在需求响应事件开始启动计时后，分别将开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的响应开始时刻的功率作为其各自响应后设定的最小功率值；
步骤2、分别采集所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值，并将该采集的实时功率值与各自响应后设定的最小功率值进行比较，若所述该采集的实时功率值小于响应后设定的最小功率值，则将该响应后设定的最小功率替换为所述采集实时功率值；
步骤3、不断循环采集所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值、并将采集的实时功率值与其对应支路当前的最小功率值进行比较和替换，直到需求响应事件结束；
步骤4、需求响应事件结束后，分别记录所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的功率最小值，并根据公式求解其各条支路的实际负荷调节值。
下面分别对开关电器等开关类支路、调光型灯具或变频电机等快速调节类支路和中央空调系统等慢速响应类支路的际负荷调节值的计算方法进行说明：
(1)开关电器等开关类支路
由于开关电器等开关类支路只能进行开、关控制，当需求响应事件起动后，如该开关电器等开关类支路的控制指令为“关”，则其实际负荷调节值为P1a。
由此可知，所述开关类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pa＝P1a；其响应时间为[T1，T2]
上述表达式中，Pa是开关电器等开关类支路的实际负荷调节值；P1a是开关电器等开关类支路负荷调节设备响应开始时刻的运行功率；T1是需求响应事件开始时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
(2)调光型灯具或变频电机等快速调节类支路
所述调光型灯具或变频电机等快速调节类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pb＝P1b-Pminb；其响应时间为[T1，T2]
上述表达式中，Pb是调光型灯具或变频电机等快速调节类支路的实际负荷调节值；P1b是调光型灯具或变频电机等快速调节类支路负荷调节设备响应开始时刻的运行功率；Pminb是调光型灯具或变频电机等快速调节类支路负荷稳定后的运行功率值经采样转换后得到的功率值；T1是需求响应事件开始时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
(3)中央空调系统等慢速响应类支路
以中央空调系统等慢速响应型负荷为例，由于中央空调系统大多采用温度设定等间接控制手段，因此，其负荷调节过程快速程度不一，设需求响应事件开始时刻T1对应的功率为P1c，由于惯性，该功率有可能持续上升到Pmaxc(对应Tmax时刻)，随着设置温度的变化，该功率会逐渐减小到Pminc(对应Tmin时刻)；事件响应结束时刻为T2。
因此，中央空调系统的有效响应情况为Pmaxc-Pminc，响应时间为(Tmaxc，T2)
由此可知，所述中央空调系统等慢速响应类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pc＝Pmaxc-Pminc；其响应时间为[Tmaxc，T2]
上述表达式中，Pc是中央空调系统等慢速响应类支路的实际负荷调节值；Pmaxc是中央空调系统等慢速响应类支路负荷调节设备的最大功率；Pminc是中央空调系统等慢速响应类支路负荷调节设备的最小功率；Tmaxc是中央空调系统等慢速响应类支路负荷调节设备上升至最大功率时的对应时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
本发明的基于分项计量的负荷削减量采集计算方法通常以计算机程序的方式安装于电网用户智能交互终端内。该电网用户智能交互终端的一种应用场景如图2所示，所述电网用户智能交互终端与电网控制端和多个用户测量仪表连接在一起构成自动需求响应系统，所述电网控制端将电网需求事件信号输出至电网用户智能交互终端，由电网用户智能交互终端不断循环采集每个用户测量仪表所连接的开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率，并将各条支路的实时功率与对应支路当前的最小功率进行比较、替换，直到需求响应事件结束；在需求响应事件结束后，分别记录所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的功率最小值，将各条支路的功率最小值的用户运行数据上传至电网控制端；最后由电网控制端根据公式求解得出各条支路实际负荷调节值。
本发明的工作原理是：
本发明首先在需求响应时间开始后启动实时功率采集进程，首先将当前功率作为响应后最小功率，不断采集各支路实时功率，当实时采集功率值小于当前最小功率时，将最小功率值替换为采集功率值，然后将上述采集、比较、替换过程不断重复循环，直到需求响应事件结束；在需求响应事件结束后，分别记录所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的功率最小值，并根据公式求解其各条支路的实际负荷调节值。
随着用户内部分项计量和精细化采集的不断发展，用户负荷的精细化和实时采集成为可能，如上海市长宁区在进行低碳发展实践区建设时，将安装楼宇能源分项计量系统作为重要内容来抓。因此，对于具有精细化分项计量的智能楼宇，通过本发明的一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，基于实时负荷采集，能较为准确地通过“逐项累加”计算实际负荷调节量，可以与基于负荷预测的“整体相减”计算方式构成相互验证和补充，以减少负荷削减量的认证分歧。
综上所述，通过本发明的实时运行功率采集的负荷削减量计算方法，可以与基于负荷预测的“整体相减”计算方式构成相互验证和补充，以减少负荷削减量的认证分歧，获取设备的响应运行特性，以提高响应效率。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、在需求响应事件开始启动计时后，分别将开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的响应开始时刻的功率作为其各自响应后设定的最小功率值；
步骤2、分别采集所述开关类支路、调快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值，并将该采集的实时功率值与各自响应后设定的最小功率值进行比较，若所述该采集的实时功率值小于响应后设定的最小功率值，则将该响应后设定的最小功率替换为所述采集实时功率值；
步骤3、不断循环采集所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值、并将采集的实时功率值与其对应支路当前的最小功率值进行比较和替换，直到需求响应事件结束；
步骤4、需求响应事件结束后，分别记录所述开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的功率最小值，并求解其各条支路的实际负荷调节值。
2.根据权利要求1所述的一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，其特征在于：所述开关类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pa＝P1a；其响应时间为[T1，T2]
上述表达式中，Pa是开关类支路的实际负荷调节值；P1a是开关类支路负荷调节设备响应开始时刻的运行功率；T1是需求响应事件开始时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
3.根据权利要求1所述的一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，其特征在于：所述快速调节类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pb＝P1b-Pminb；其响应时间为[T1，T2]
上述表达式中，Pb是快速调节类支路的实际负荷调节值；P1b是快速调节类支路负荷调节设备响应开始时刻的运行功率；Pminb是快速调节类支路负荷稳定后的运行功率值经采样转换后得到的功率值；T1是需求响应事件开始时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
4.根据权利要求1所述的一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法，其特征在于：所述慢速响应类支路的实际负荷调节值计算公式为：
Pc＝Pmaxc-Pminc；其响应时间为[Tmaxc，T2]
上述表达式中，Pc是慢速响应类支路的实际负荷调节值；Pmaxc是慢速响应类支路负荷调节设备的最大功率；Pminc是慢速响应类支路负荷调节设备的最小功率；Tmaxc是慢速响应类支路负荷调节设备上升至最大功率时的对应时刻；T2是需求响应事件结束时刻。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述的一种基于分项计量的负荷削减量采集计算方法构建的自动需求响应系统，包括电网控制端、电网用户智能交互终端和多个用户测量仪表，所述电网控制端与电网用户智能交互终端相连接用于将电网需求事件信号输出至电网用户智能交互终端；所述电网用户智能交互终端分别与多个用户测量仪表相连接用于循环采集多个用户测量仪表所连接的开关类支路、快速调节类支路和慢速响应类支路的实时功率值，并在需求响应事件结束后将各条支路的功率最小值的用户运行数据上传至电网控制端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |