CN107392480A - 一种计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法，针对现有需求响应调度方法未涉及用户用电行为习惯调度策略的局限性，在充分考虑家庭用户用电行为习惯特性基础上，通过采集获取家庭用户的日用电负荷数据信息，获取用户行为习惯的负荷用电量，采用差异最小准则的计算家庭负荷需求响应的最佳调度因子，根据最佳调度因子实现了家庭负荷的需求响应调度操作，有效提高家庭负荷需求响应的日内调度效果。

Description

一种计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法
技术领域
本发明属于智能用电需求响应技术领域，尤其涉及一种计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法。
背景技术
能源互联网背景下的智能用电工程建设，家庭需求响应实施是重要的组成部分。家庭用电负荷除了基本负荷如照明灯外，可进行需求响应负荷包括冰箱负荷，空调负荷，家用娱乐类负荷，热水器负荷和电动车负荷。因此可通过优化需求响应，即通过运用价激励措施诱导用户改变其自身用电以优化电能供需平衡，来实现削减配电小区峰谷负荷差，改善负荷曲线，高效用电，满足能源互联网发展需求。
现有智能电网的需求响应方法是根据供电侧供电负荷曲线，通过对小区用户整体负荷的调度，实现需求响应的优化，缺乏对家庭负荷的需求响应方法。针对现有需求响应调度方法未涉及用户用电行为习惯调度策略的局限性，本发明在充分考虑家庭用户用电行为习惯特性基础上，通过采集获取家庭用户的日用电负荷数据信息，获取用户行为习惯的负荷小时用电量，采用差异最小准则的计算家庭负荷需求响应的最佳调度因子，根据最佳调度因子实现了家庭负荷的需求响应调度操作，有效提高家庭负荷需求响应的日内调度效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法，该方法包括以下步骤：
S1.采集获取家庭用户的用电负荷小时用电量数据信息；
S2.计算用户用电行为习惯的可需求响应负荷小时用电量；
S3.采用差异最小准则计算家庭负荷需求响应的最佳调度因子；
S4.根据最佳调度因子进行家庭负荷的需求响应日内调度操作；
S5.返回步骤S2重复操作完成家庭负荷需求响应日内调度。
与一般技术相比，本发明在充分考虑家庭用户用电行为习惯的数据特性，通过采集获取家庭用户的日用电负荷数据信息，获取用户行为习惯的负荷小时用电量，采用差异最小准则的计算家庭负荷需求响应的最佳调度因子，根据最佳调度因子实现了家庭负荷的需求响应调度操作, 有效提高家庭负荷需求响应的日内调度效果。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
图2为本发明方法典型应用场景图。
图3为本发明方法计算家庭用电行为习惯的负荷小时用电量示意图。
图4为本发明方法计算某时刻可需求响应负荷小时用电量示意图。
图5为本发明方法计算家庭负荷需求响应的最佳调度因子示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。如图1所示为本发明的方法流程图，以下结合具体实施例对本发明的方法进行进一步说明。
具体实施例应用场景为一个含典型负荷的进行需求响应的家庭用户应用场景如图2所示，该用户家庭中含基本负荷为照明灯具，高中低优先等级使用的三类可调度负荷分别为：高优先级使用的可调度负荷为冰箱和空调，中优先级使用的可调度负荷为电视和计算机，低优先级使用的可调度负荷为热水器和电动车。
本发明提供的计及用户用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法，包括以下步骤：
S1.采集获取家庭用户的用电负荷小时用电量数据信息
设统计时间段为K天（K取值范围为30~90）和No.k天（k=1,…,K）的统计时刻序号为i（i的取值范围为1~24）；对每个统计采集No.k天，采用家庭用户智能电表装置，按照采集时间间隔为1小时，周期性地采集家庭用户的负荷小时用电量数据，统计获取家庭用户No.k天第i时刻的负荷小时用电量数据S(k,i)。
实例中设统计时间段为K=30天（K取值范围为30~90），和No.k天（k=1,…,K）的统计时刻序号为i（i的取值范围为1~24）；对每个统计采集No.k天，采用家庭用户智能电表装置，按照采集时间间隔为1小时，周期性地采集家庭用户的负荷小时用电量数据，统计获取家庭用户No.k天第i时刻的负荷小时用电量数据S(k,i)。
计算用户用电行为习惯的可需求响应负荷小时用电量
设基本负荷比例阈值为Beta（Beta的取值范围为0.1~0.2）；对统计时间段K天内所有No.i时刻内的负荷小时用电量进行平均操作，按照以下公式M(i)={S(1,i)+S(2,i)+...+S(K,i)}/K计算日内No.i时刻内用户用电行为习惯的负荷小时用电量M(i)；按照公式dM(i)=(1-Beta)*M(i)计算获取日内No.i时刻内用户用电行为习惯的可需求响应负荷小时用电量dM(i)。
实例中设基本负荷比例阈值为Beta=0.1；对统计时间段K=30天内所有No.i时刻内的负荷小时用电量进行平均操作，按照以下公式M(i)={S(1,i)+S(2,i)+...+S(K,i)}/K计算日内No.i时刻内用户用电行为习惯的负荷小时用电量M(i)，结果如图3所示；按照公式dM(i)=(1-Beta)*M(i)计算获取日内No.i时刻内用户用电行为习惯的可需求响应负荷小时用电量dM(i)，实例中当i=20时，dM(i)计算结果如图4所示。
采用差异最小准则计算家庭负荷需求响应的最佳调度因子
设当前No. i时刻内家庭高中低优先等级使用的三类可调度负荷小时用电量分别为Lh(i)、Lm(i)和Lf(i)，和高中低三类可需求响应负荷的调整因子分别为Rh(i)（Rh(i)范围0~1）, Rm(i)（Rm(i)范围0~1）和Rf(i)（Rf(i)范围0~1）。按照公式E(i)=Rh(i)*Lh(i)+Rm(i)*Lm(i) +Rf(i)*Lf(i)计算No.i时刻内家庭需求响应总负荷小时用电量E(i)；以dM(i)-E(i)差值绝对值最小为优化目标，采用线性规划最优化方法，获取日内No.i时刻最佳需求响应调整因子optRh(i)、optRm(i)和optRf(i)。
实例中设当前No. i=20时刻内家庭高中低优先等级使用的三类可调度负荷（冰箱和空调、电视和计算机、热水器和电动车）小时用电量分别为Lh(i)、Lm(i)和Lf(i)，和高中低三类可需求响应负荷的调整因子分别为Rh(i)（Rh(i)范围0~1）, Rm(i)（Rm(i)范围0~1）和Rf(i)（Rf(i)范围0~1）。按照公式E(i)=Rh(i)*Lh(i)+Rm(i)*Lm(i) +Rf(i)*Lf(i)计算No.i时刻内家庭需求响应总负荷小时用电量E(i)，以dM(i)-E(i)差值绝对值最小为优化目标，采用线性规划最优化方法，获取日内No.i时刻最佳需求响应调整因子optRh(i)、optRm(i)和optRf(i)。实例中当i=20时，最优化求取的总负荷小时用电量为E(i=20) =1.0823kW，此时dM(i)-E(i) 差值绝对值最小，对应的最佳需求响应调整因子分别为optRh(i)=0.8、optRm(i)=1和optRf(i)=0，如图5所示。
根据最佳调度因子进行家庭负荷的需求响应日内调度操作
根据No.i时刻最佳需求响应调整因子optRh(i)、optRm(i)、optRf(i)，在No.i时刻内对家庭高中低三个优先等级使用的家庭可调度负荷进行最佳调整因子的需求响应日内调度操作。
实例中根据No.i=20时刻最佳需求响应调整因子optRh(i)=0.8、optRm(i)=1和optRf(i)=0，在No.i=20时刻内除基本负荷(照明灯具)正常方式使用外，对家庭高中低三个优先等级使用的家庭可调度负荷，高优先级可调度负荷（冰箱和空调）按照80%总功耗用电量需求响应调度，低功耗方式运行使用；中优先级可调度负荷（电视和计算机）按照100%总功耗用电量需求响应调度，全功率方式运行使用；低优先级可调度负荷（热水器和电动车）按照0%总功耗用电量需求响应调度，暂停使用。
返回步骤S2重复操作完成家庭负荷需求响应日内调度
在下一时刻No.i+1时刻，重复步骤2、步骤3和步骤4，完成下一时刻的家庭负荷需求响应日内调度操作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法，包括以下步骤：
S1.采集获取家庭用户的用电负荷小时用电量数据信息；
S2.计算用户用电行为习惯的可需求响应负荷小时用电量；
S3.采用差异最小准则计算家庭负荷需求响应的最佳调度因子；
S4.根据最佳调度因子进行家庭负荷的需求响应日内调度操作；
S5.返回步骤S2重复操作完成家庭负荷需求响应日内调度。
2.根据权利要求1所述的计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法，其特征在于，所述步骤S1中，统计时间段为K天（K取值范围为30~90），No.k天（k=1,…,K）的统计时刻序号为i（i的取值范围为1~24），No.k天第i时刻内家庭负荷小时用电量为S(k,i)。
3.根据权利要求1所述的计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法，其特征在于，所述步骤S2中，设基本负荷比例阈值为Beta（Beta的取值范围为0.1~0.2）；对统计时间段K天内所有No.i时刻内的负荷小时用电量进行平均操作，按照公式M(i)={S(1,i)+S(2,i)+...+S(K,i)}/K计算日内No.i时刻内用户用电行为习惯的负荷小时用电量M(i)；按照公式dM(i)=(1-Beta)*M(i)计算获取No.i时刻内用户用电行为习惯的可需求响应负荷小时用电量dM(i)。
4.根据权利要求1所述的计及用电行为的家庭负荷需求响应日内调度方法，其特征在于，所述步骤S3中，设当前No. i时刻内家庭高中低优先等级使用的三类可调度负荷小时用电量分别为Lh(i)、Lm(i)和Lf(i)，和高中低三类可需求响应负荷的调整因子分别为Rh(i)（Rh(i)范围0~1）, Rm(i)（Rm(i)范围0~1）和Rf(i)（Rf(i)范围0~1）；按照公式E(i)=Rh(i)*Lh(i)+Rm(i)*Lm(i) +Rf(i)*Lf(i)计算No.i时刻内家庭需求响应总负荷小时用电量E(i)；以dM(i)-E(i)差值绝对值最小为优化目标，采用线性规划最优化方法，获取日内No.i时刻最佳需求响应调整因子optRh(i)、optRm(i)和optRf(i)。
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