CN106451472A - 一种基于虚拟机组的用户参与电网调峰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于虚拟机组的用户参与电网调峰方法，其在应用时首先对参与电网调峰的用户进行排序，作为调峰虚拟目标机组，然后将虚拟调峰目标时间分为若干个时间段，确定各时间段的调峰优化目标；最后基于各时段的调峰优化目标对各时段依次进行调峰：逐一投入虚拟目标机组中的用户进行调峰，直至满足全部各时段调峰偏差率要求，得到各时段参与调峰的用户组合。本发明通过将单次用户调控看做一小型削峰机组，按照不同时段的调峰目标通过逐一优化调度这些“小型削峰机组”，从而构建虚拟调峰曲线满足模拟调峰机组的目标，提高调峰效率，同时使得用户能够积极参与电网调峰，有效缓解电力供需矛盾。

Description

一种基于虚拟机组的用户参与电网调峰方法

技术领域

本发明涉及电力需求相应技术领域，特别是一种基于虚拟机组的用户参与电网调峰方法。

背景技术

近年来，随着城市化进程的不断加快和经济的快速发展，我国电网用电负荷峰谷差不断增大、用电负荷率逐步下降，发电调峰日益困难，已成为电网发展的瓶颈。

过去，为满足不断增长的空调负荷的需求，电网公司通过增加装机容量、执行有序用电、实施错峰限电等措施来应对短暂的高峰负荷。但是传统的仅靠单一增加发电规模的做法无法满足人们对电力与日俱增的需求，并且是不经济、不安全的。只有调动需求侧资源参与电网运行，实现需求侧资源与发电侧资源的有效互动，才能有效缓解电力供需的矛盾，提高系统可靠性，减缓电网设施的投资压力，提高能源利用率，减少一次能源的消耗。

需求响应是指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，改变正常电力消费模式，调整用电方式，达到减少或者推移某时段的用电负荷，从而缓解电网运行压力的目的。实施需求响应项目有诸多益处，其运作关系到政府、电网公司、电力用户等多方的利益，需要合理的政策和机制引导各方协同配合。

近年来，我国的需求侧管理逐渐得到重视，电力部门采取有效激励措施以及适宜的运作方式，使得用户提高终端用电效率，改变用电方式，在电网负荷高峰时段降低用电需求，有利于减轻发电机组的负荷。空调负荷因其可调控成本低、调控效果显著、能效提升空间大等特点，将逐步发展成为电网调峰的重要手段。由于虚拟调峰行为本质上是用户的需求响应行为，其运作模式应当充分借鉴需求响应项目的实施经验。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：通过将单次用户调控看做一小型削峰机组，按照不同时段的调峰目标通过逐一调度这些“小型削峰机组”，以满足调峰目标，提高调峰效率。

本发明采取的技术方案为：一种基于虚拟机组的用户参与电网调峰方法，包括以下步骤：

步骤一，对参与电网调峰的用户进行排序，作为调峰虚拟目标机组；

步骤二，将虚拟调峰目标时间分为若干个时间段，确定各时间段的调峰优化目标；

步骤三，基于各时段的调峰优化目标对各时段依次进行调峰：逐一投入虚拟目标机组中的用户进行调峰，直至满足全部各时段调峰偏差率要求，得到各时段参与调峰的用户组合。

具体的，本发明步骤一中，按照调峰效果分数由小到大的原则对用户进行排序，调峰效果分数相同的用户，按照用户接入时间由晚到早的原则进行排序，定义排序后的用户组编号为：i＝1,2,3,…,M；M表示参与电网调峰的用户总数。对用户按照调峰效果的特性进行排序，然后按照此顺序依次投入调峰，可提高调峰的效率。除调峰效果分数特性外，也可按照其他与调峰效果相关的特性进行排序。

本发明步骤二中，以用户最大舒适度或用户最小参与数，确定各时段的调峰优化目标：

定义虚拟调峰目标时间所分成的时间段为：t＝1,2,3,…,T，t表示参与电网调峰的时段编号；T表示参与电网调峰的时段总数。

以用户最大舒适度或用户最小参与数，确定调峰优化目标：

即当以用户最大舒适度为调峰优化目标时，用户以低调峰容量参与调峰，g＝0；当以用户最小参与数为调峰优化目标时，用户以高调峰容量参与调峰，g＝1。

本发明步骤三中，基于各时段的调峰目标，逐一投入目标机组，直至满足调峰偏差率要求，进而得到各时段的调峰用户组合，其中：

A为满足电网的调峰偏差率要求，设计各时段调峰目标函数为：

C(t)表示第t时段的调峰目标曲线；C(i,t,g)表示第t时段用户i以调峰优化目标g参与调峰时的调峰容量；e(i,t)表示第t时段用户i的调峰状态，取e(i,t)＝0表示用户未参与调峰，取e(i,t)＝1表示用户参与调峰；ε表示设定的调峰偏差率。调峰偏差率可根据电网要求进行设定，为现有技术。

B目标函数中，用户i的最小参与调峰时间间隔为：

若e(i,t)-e(i,t-1)＝1且e(i,r)-e(i,r-1)＝1，则：

｜r-t|≥n_i

式中，e(i,t)-e(i,t-1)＝1且e(i,r)-e(i,r-1)＝1表示用户i在t时段参与调峰，在r时段再次参与调峰；n_i为用户i允许的最小调峰时间间隔，n_i可根据用户需求或电网要求进行设定。

C目标函数中，用户i的最大参与调峰次数为：

式中，N_i表示用户i的最大参与调峰次数，亦可根据用户需求或用电特性或电网要求进行设定。

基于以上定义，本发明步骤三包括以下步骤：

3.1)定义循环变量t＝1，i＝1；

3.2)对于第t时段进行调峰：判断当前用户i距离上一次参与调峰的时间间隔是否大于用户i的最小调峰时间间隔，以及当前用户i已参与调峰的次数是否不超出用户i的最大调峰次数；

若两个条件中有任一个判断结果为否，则判断i+1>M是否成立，若成立则令i＝1，转入步骤3.2)；若不成立则令i＝i+1，转入步骤3.2)；

若两者判断结果同时为是，则将当前用户i以确定的调峰量投入当前第t时段的调峰中，然后转至步骤3.3)；

3.3)将参与当前第t时段调峰的当前用户i列入调峰用户队列的末尾；

3.4)判断是否已满足t时段的电网调峰偏差率要求，若满足，则令t＝t+1，i＝i+1，转入步骤3.2)；若不满足，则令i＝i+1，转入步骤3.2)；直至所有时段皆满足调峰偏差率，即完成总时段调峰要求。

以上步骤对应参与调峰的用户总数大于1的情况。

对于用户仅有1个的情况下，步骤3.2)中，在两个条件有任意一个不满足时，则不将当前用户投入调峰，若参与调峰的用户仅有1个，即i＝1时，i+1>M，则以用户i的最小调峰时间间隔为调峰间隔，将用户i投入进行调峰，直至满足调峰偏差率要求，调峰结束，或者尚未满足条缝偏差率要求，而调峰次数已大于最大调峰次数，调峰结束。

有益效果

本发明按照电网要求，考虑用户上报的调峰等级及容量，将单次用户调控看做一小型削峰机组，按照不同时段的调峰目标通过逐一优化调度这些“小型削峰机组”，从而构建虚拟调峰曲线满足模拟调峰机组的目标，在不同时段下通过曲线拟合形式将不同用户的调峰容量进行模拟、整合，以满足电网调峰目标，使得用户能够积极参与电网调峰，有效缓解电力供需矛盾。本发明方法可应用于日益发展起来的电力需求响应事件的策略分配、用户的控制指令设计等。使得需求响应有效执行，抑制电网高峰负荷增长，改善电力曲线，确保电网稳定、安全、经济地运行。

附图说明

图1所示为本发明方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

本发明基于虚拟机组的用户参与电网调峰方法，包括以下步骤：

步骤一，对参与电网调峰的用户进行排序，作为调峰虚拟目标机组：

步骤二，将虚拟调峰目标时间分为若干个时间段，确定各时间段的调峰优化目标；

步骤三，基于各时段的调峰优化目标对各时段依次进行调峰：逐一投入虚拟目标机组中的用户进行调峰，直至满足全部各时段调峰偏差率要求，得到各时段参与调峰的用户组合。

实施例

结合图1所示，以下分步骤详述本发明方法：

步骤一

步骤一中，按照调峰效果分数由小到大的原则对用户进行排序，调峰效果分数相同的用户，按照用户接入时间由晚到早的原则进行排序，定义排序后的用户组编号为：i＝1,2,3,…,M；M表示参与电网调峰的用户总数。对用户按照调峰效果的特性进行排序，然后按照此顺序依次投入调峰，可提高调峰的效率。除调峰效果分数特性外，也可按照其他与调峰效果相关的特性进行排序。

步骤二

以用户最大舒适度或用户最小参与数，确定各时段的调峰优化目标：

定义虚拟调峰目标时间所分成的时间段为：t＝1,2,3,…,T，t表示参与电网调峰的时段编号；T表示参与电网调峰的时段总数。

以用户最大舒适度或用户最小参与数，确定调峰优化目标：

即当以用户最大舒适度为调峰优化目标时，用户以低调峰容量参与调峰，g＝0；当以用户最小参与数为调峰优化目标时，用户以高调峰容量参与调峰，g＝1。

本发明步骤三中，基于各时段的调峰目标，逐一投入目标机组，直至满足调峰偏差率要求，进而得到各时段的调峰用户组合，其中：

A为满足电网的调峰偏差率要求，设计各时段调峰目标函数为：

C(t)表示第t时段的调峰目标曲线；C(i,t,g)表示第t时段用户i以调峰优化目标g参与调峰时的调峰容量；e(i,t)表示第t时段用户i的调峰状态，取e(i,t)＝0表示用户未参与调峰，取e(i,t)＝1表示用户参与调峰；ε表示设定的调峰偏差率。调峰偏差率可根据电网要求进行设定，为现有技术。

B目标函数中，用户i的最小参与调峰时间间隔为：

若e(i,t)-e(i,t-1)＝1且e(i,r)-e(i,r-1)＝1，则：|r-t|≥n_i；

e(i,t)-e(i,t-1)＝1且e(i,r)-e(i,r-1)＝1表示用户i在t时段参与调峰，在r时段再次参与调峰；n_i为用户i允许的最小调峰时间间隔，n_i可根据用户需求或电网要求进行设定。

C目标函数中，用户i的最大参与调峰次数为：

式中，N_i表示用户i的最大参与调峰次数，亦可根据用户需求或用电特性或电网要求进行设定。

步骤三

步骤三包括以下步骤：

3.1)定义循环变量t＝1，i＝1；

3.2)对于第t时段进行调峰：判断当前用户i距离上一次参与调峰的时间间隔是否大于用户i的最小调峰时间间隔，以及当前用户i已参与调峰的次数是否不超出用户i的最大调峰次数；

若两个条件中有任一个判断结果为否，则判断i+1>M是否成立，若成立则令i＝1，转入步骤3.2)；若不成立则令i＝i+1，转入步骤3.2)；

若两者判断结果同时为是，则将当前用户i以确定的调峰量投入当前第t时段的调峰中，然后转至步骤3.3)；

3.3)将参与当前第t时段调峰的当前用户i列入调峰用户队列的末尾；

3.4)判断是否已满足t时段的电网调峰偏差率要求，若满足，则令t＝t+1，i＝i+1，转入步骤3.2)；若不满足，则令i＝i+1，转入步骤3.2)；直至所有时段皆满足调峰偏差率，即完成总时段调峰要求。

以上步骤对应参与调峰的用户总数大于1的情况。

对于用户仅有1个的情况下，步骤3.2)中，在两个条件有任意一个不满足时，则不将当前用户投入调峰，若参与调峰的用户仅有1个，即i＝1时，i+1>M，则以用户i的最小调峰时间间隔为调峰间隔，将用户i投入进行调峰，直至满足调峰偏差率要求，调峰结束，或者尚未满足条缝偏差率要求，而调峰次数已大于最大调峰次数，调峰结束。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于虚拟机组的用户参与电网调峰方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一，对参与电网调峰的用户进行排序，作为调峰虚拟目标机组；

步骤二，将虚拟调峰目标时间分为若干个时间段，确定各时间段的调峰优化目标；

步骤三，基于各时段的调峰优化目标对各时段依次进行调峰：逐一投入虚拟目标机组中的用户进行调峰，直至满足全部各时段调峰偏差率要求，得到各时段参与调峰的用户组合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤一中，按照调峰效果分数由小到大的原则对用户进行排序，调峰效果分数相同的用户，按照用户接入时间由晚到早的原则进行排序，定义排序后的用户组编号为：i＝1,2,3,…,M；M表示参与电网调峰的用户总数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤二中，以用户最大舒适度或用户最小参与数，确定各时段的调峰优化目标：

定义虚拟调峰目标时间所分成的时间段为：t＝1,2,3,…,T，t表示参与电网调峰的时段编号；T表示参与电网调峰的时段总数；

以用户最大舒适度或用户最小参与数，确定调峰优化目标为：

即当以用户最大舒适度为调峰优化目标时，用户以低调峰容量参与调峰，g＝0；当以用户最小参与数为调峰优化目标时，用户以高调峰容量参与调峰，g＝1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤三中，基于各时段的调峰目标，逐一投入虚拟目标机组，直至满足调峰偏差率要求，进而得到各时段的调峰用户组合，其中：

A为满足电网的调峰偏差率要求，设计各时段调峰目标函数为：

$|C\left(t\right)-\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}C(i,t,g)\·e(i,t)|\≤\mathrm{\ϵ}$

C(t)表示第t时段的调峰目标曲线；C(i,t,g)表示第t时段用户i以调峰优化目标g参与调峰时的调峰容量；e(i,t)表示第t时段用户i的调峰状态，取e(i,t)＝0表示用户未参与调峰，取e(i,t)＝1表示用户参与调峰；ε表示设定的调峰偏差率；

B目标函数中，用户i的最小参与调峰时间间隔为：

若e(i,t)-e(i,t-1)＝1且e(i,r)-e(i,r-1)＝1，则：

|r-t|≥n_i

式中，e(i,t)-e(i,t-1)＝1且e(i,r)-e(i,r-1)＝1表示用户i在t时段参与调峰，在r时段再次参与调峰；n_i为用户i允许的最小调峰时间间隔；

C目标函数中，用户i的最大参与调峰次数为：

$\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}e(i,t)\≤N_i$

式中，N_i表示用户i的最大参与调峰次数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，步骤三包括以下步骤：

3.1)定义循环变量t＝1，i＝1；

3.2)对于第t时段进行调峰：判断当前用户i距离上一次参与调峰的时间间隔是否大于用户i的最小调峰时间间隔，以及当前用户i已参与调峰的次数是否不超出用户i的最大调峰次数；

若两个条件中有任一个判断结果为否，则判断i+1>M是否成立，若成立则令i＝1，转入步骤3.2)；若不成立则令i＝i+1，转入步骤3.2)；

若两者判断结果同时为是，则将当前用户i以确定的调峰量投入当前第t时段的调峰中，然后转至步骤3.3)；

3.3)将参与当前第t时段调峰的当前用户i列入调峰用户队列的末尾；

3.4)判断是否已满足t时段的电网调峰偏差率要求，若满足，则令t＝t+1，i＝i+1，转入步骤3.2)；若不满足，则令i＝i+1，转入步骤3.2)；直至所有时段皆满足调峰偏差率，即完成总时段调峰要求。