CN107491872A - 一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，包括引入反弹平均负荷，构建需求响应实施效果的多级评估指标体系；根据构建的多级评估指标体系，通过属性区间识别方法对用户侧需求响应执行效果进行评估；根据评估后的结果，对用户侧需求分配方案，能够更大程度上促进用户实现理想化响应，提高负荷利用率，增强高峰时段电网运行安全裕度，具有良好的前景。
Description
技术领域
本发明涉及电力需求响应技术领域，具体涉及一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法。
背景技术
电力系统运行的核心问题是电力平衡，以需求响应为主的电力调度是目前我国解决电力平衡的重要手段。目前，我国需求响应工作以行政手段为主，经济手段为辅，配合以必要的宣传、引导手段，主要措施包括错峰、避峰、限电及拉闸(特殊情况下使用)等手段。但是，若用户根据用电需求，主动优化用电模式来满足限电要求的话，可能造成负荷波动过大，或者降低峰值过度，对电费收入造成影响等问题。而当需求响应工作结束后，很多用户会立即启动设备用电或调整用电需求，将造成大量设备负荷需求升高，形成负荷二次高峰，影响电网稳定运行。因此，如何在保证有效实施需求响应工作的前提下鼓励用户合理安排用电模式，减少限电等措施对电网、用户带来的影响，实现社会效益的最大化，已经成为亟待解决的问题。
目前，针对当前实施需求响应存在的不足，相关研究得到了开展，部分学者借鉴国外配额制和配额交易制，提出了适合我国有序用电的用电权交易方案；也有立足时间、空间维度的，以削峰填谷、降低网损和消除阻塞为综合目标，但其移峰方式偏于理想，很难应用于实际；还有部分研究基于用户典型负荷形态，以尽可能减少对用户正常生活与工作模式的影响为主要目标，兼顾用户用电价值，建立了一种多时间尺度协调的集中决策模型，但是，由于用户典型形态偏重于理论研究，工程化应用较难，如何解决上述问题，是当前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中当前实施需求响应存在的不足。本发明的考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，考虑负荷二次高峰效应影响，引入了反弹平均负荷，构建需求响应实施效果的多级评估指标体系，能够更全面地评估需求响应的实施效果，并提出了基于效果评估的需求响应分配方案，能够更大程度上促进用户实现理想化响应，提高负荷利用率，增强高峰时段电网运行安全裕度，具有良好的前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤(A)，考虑负荷二次高峰效应影响，引入反弹平均负荷，构建需求响应实施效果的多级评估指标体系，多级评估指标体系包括负荷达标率、达标负荷平均偏差率、未达标负荷平均偏差率、未达标最大负荷偏差率、反弹负荷平均偏差率五大评估指标；
步骤(B)，根据构建的多级评估指标体系，通过属性区间识别方法对用户侧需求响应执行效果进行评估；
步骤(C)，根据评估后的结果，对用户侧需求分配方案。
前述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，负荷达标率α，指在响应时间内实际负荷低于负荷限值的时间段之和与响应时间的比值，用来衡量需求响应达标的概率，并根据公式(1)，计算得到，
其中，为响应时间内用户负荷不大于负荷限值的时间段数，Ts为响应起始时刻，Tf为响应结束时刻，Tf-Ts为响应时间且Tf-Ts＝24Δt，ΔTi为第i个响应时段，Δt为单位响应时段，N(ΔTi)为0-1变量，若当ΔTi时用户负荷不大于负荷限值，则N(ΔTi)等于1，否则等于0。
前述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，达标负荷平均偏差率χd：指达标平均负荷与负荷限值的比值，衡量在响应时段内达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(2)所示，
其中，Plim为负荷限值目标，为达标平均负荷，具体为在响应时间内处于负荷限值目标Plim以下的负荷平值。
前述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，未达标负荷平均偏差率χw，指未达标平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量在响应时段内未达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(3)所示，
其中，为未达标平均负荷，具体是指在响应时段内处于负荷限值目标Plim以上的负荷平均值。
前述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，未达标负荷平均偏差率χw，指未达标平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量在响应时段内未达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(4)所示，
其中，为未达标平均负荷，具体是指在响应时段内处于负荷限值目标Plim以上的负荷平均值。
前述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，反弹负荷平均偏差率χf，指反弹平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量反弹平均负荷与负荷限值的最大偏差程度，根据公式(5)所示，
其中，为反弹平均负荷，具体为反弹时间内用户侧需求响应负荷的平均值。
前述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(B)，根据构建的多级评估指标体系，通过属性区间识别方法对用户侧需求响应执行效果进行评估，评估结构有差、较差、中、较好和好五种结果，包括以下步骤，
(B1)，初始指标计算，计算多级评估指标体系内对应的五个评估指标的初始指标值xij；
(B2)，评估指标标准化，设[xjmin,xjmax]为第j个评估指标值的变化区间，xjmin为该评估指标的最小值，xjmax为该评估指标的最大值，根据公式(6)、公式(7)，将评估指标标准化为[0,1]之间的无量纲值，
当评估指标为正指标，其的标准化z1，如公式(6)所示，
当评估指标为负指标，其的标准化z2，如公式(7)所示，
(B3)，建立评估指标的分类标准阵，将每个评估指标按照CK进行分割，形成描述五个评估指标优劣程度的分类标准阵，CK为属性测度空间的一个有序分割类，每个评估指标的CK定义为5个标准，(C1,C2,C3,C4,C5)＝(差，较差，中，较好，好)，分类标准阵如下所示：
式中，m为评估指标个数，K为评语集个数；ajk满足aj1≤aj2≤…≤amK；I1、I2、…、Im表示实施需求响应后某区域样本xi的m个评估指标的值；
(B4)，单个评估指标的属性测度计算，计算用户各个标准化后的评估指标具有属性CK的属性测度μijK＝μ(xij∈CK)，
当zij≤aj1时，取μij1＝1，μij2＝…μijK＝0；
当zij≥ajK时，取μijK＝1，μij1＝…μijK-1＝0；
当ajl≤zij≤ajl+1时，取μijk＝0，K＜l或K＞l+1；
其中，zij为第i个样本的第j个指标标准化后的值，ajl表示分类标准阵中处于第j行第l列的值，l∈[1,K]；
(B5)，确定指标权重，利用层次分析法，建立判断矩阵C、计算判断矩阵C的最大特征根和特征向量，计算出五个评估指标的权重系数w＝(w1,w2,w3,w4,w5)T；
(B6)，多指标综合属性测度，计算得到各指标测量值的属性测度之后，再计算多指标具有属性CK的属性测度μik＝μ(xi∈CK)，如公式(8)所示，
其中，1≤i≤n，1≤k≤K，wj是第j个评估指标Ij的权重，wj≥0，且
(B7)，属性识别，按照置信度准则，置信度λ＝0.5，计算则认为xi属于Ck类，xi指第i个样本，ki为第i个样本的属性识别结果。
前述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(C)，根据评估后的结果，对用户侧需求分配方案，具体方法为，结果为好、较好的用户用户减少调用次数；增加结果为差、较差和中的用户调用次数。
本发明的有益效果是：本发明的考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，考虑负荷二次高峰效应影响，引入了反弹平均负荷，构建需求响应实施效果的多级评估指标体系，能够更全面地评估需求响应的实施效果，并提出了基于效果评估的需求响应分配方案，能够更大程度上促进用户实现理想化响应，提高负荷利用率，增强高峰时段电网运行安全裕度，具有良好的前景。
附图说明
图1是本发明的基于优化用电排名发放差额化补贴的用户响应激励方法的流程图；
图2是本发明的多级评估指标体系的体系图；
图3是本发明一个实施例分配方案的示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明的考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，从时间、容量维度提出了需求响应实施效果综合评估体系，考虑负荷二次高峰效应影响，引入反弹平均负荷的概念，并通过属性区间识别方法求解，最后提出了基于效果评估的需求响应分配方案，更大程度上促进用户实现理想化响应，提高负荷利用率，增强高峰时段电网运行安全裕度，如图1所示，包括以下步骤，
步骤(A)，考虑衡量指标的统一化，从时间、容量维度提出了需求响应实施效果综合评估体系，考虑负荷二次高峰效应影响，引入反弹平均负荷，构建需求响应实施效果的多级评估指标体系，多级评估指标体系，如图2所示，包括负荷达标率、达标负荷平均偏差率、未达标负荷平均偏差率、未达标最大负荷偏差率、反弹负荷平均偏差率五大评估指标，各评估指标的计算过程如下，
负荷达标率α，指在响应时间内实际负荷低于负荷限值的时间段之和与响应时间的比值，用来衡量需求响应达标的概率，并根据公式(1)，计算得到，
其中，为响应时间内用户负荷不大于负荷限值的时间段数，Ts为响应起始时刻，Tf为响应结束时刻，Tf-Ts为响应时间且Tf-Ts＝24Δt，ΔTi为第i个响应时段，Δt为单位响应时段，N(ΔTi)为0-1变量，若当ΔTi时用户负荷不大于负荷限值，则N(ΔTi)等于1，否则等于0；
达标负荷平均偏差率χd：指达标平均负荷与负荷限值的比值，衡量在响应时段内达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(2)所示，
其中，Plim为负荷限值目标，为达标平均负荷，具体为在响应时间内处于负荷限值目标Plim以下的负荷平值；
未达标负荷平均偏差率χw，指未达标平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量在响应时段内未达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(3)所示，
其中，为未达标平均负荷，具体是指在响应时段内处于负荷限值目标Plim以上的负荷平均值；
未达标负荷平均偏差率χw，指未达标平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量在响应时段内未达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(4)所示，
其中，为未达标平均负荷，具体是指在响应时段内处于负荷限值目标Plim以上的负荷平均值；
反弹负荷平均偏差率χf，指反弹平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量反弹平均负荷与负荷限值的最大偏差程度，根据公式(5)所示，
其中，为反弹平均负荷，具体为反弹时间内用户侧需求响应负荷的平均值；
步骤(B)，根据构建的多级评估指标体系，通过属性区间识别方法对用户侧需求响应执行效果进行评估，评估结构有差、较差、中、较好和好五种结果，包括以下步骤，
(B1)，初始指标计算，计算多级评估指标体系内对应的五个评估指标的初始指标值xij；
(B2)，评估指标标准化，设[xjmin,xjmax]为第j个评估指标值的变化区间，xjmin为该评估指标的最小值，xjmax为该评估指标的最大值，根据公式(6)、公式(7)，将评估指标标准化为[0,1]之间的无量纲值，
当评估指标为正指标，其的标准化z1，如公式(6)所示，
当评估指标为负指标，其的标准化z2，如公式(7)所示，
(B3)，建立评估指标的分类标准阵，将每个评估指标按照CK进行分割，形成描述五个评估指标优劣程度的分类标准阵，CK为属性测度空间的一个有序分割类，每个评估指标的CK定义为5个标准，(C1,C2,C3,C4,C5)＝(差，较差，中，较好，好)
式中，m为评估指标个数，K为评语集个数；ajk满足aj1≤aj2≤…≤amK；I1、I2、…、Im表示实施需求响应后某区域样本xi的m个评估指标的值；
(B4)，单个评估指标的属性测度计算，计算用户各个标准化后的评估指标具有属性CK的属性测度μijK＝μ(xij∈CK)，
当zij≤aj1时，取μij1＝1，μij2＝…μijK＝0；
当zij≥ajK时，取μijK＝1，μij1＝…μijK-1＝0；
当ajl≤zij≤ajl+1时，取μijk＝0，K＜l或K＞l+1；
其其中，zij为第i个样本的第j个指标标准化后的值，ajl表示分类标准阵中处于第j行第l列的值，l∈[1,K]；
(B5)，确定指标权重，利用层次分析法，建立判断矩阵C、计算判断矩阵C的最大特征根和特征向量，计算出五个评估指标的权重系数w＝(w1,w2,w3,w4,w5)T；
(B6)，多指标综合属性测度，计算得到各指标测量值的属性测度之后，再计算多指标具有属性CK的属性测度μik＝μ(xi∈CK)，如公式(8)所示，
其中，1≤i≤n，1≤k≤K，wj是第j个评估指标Ij的权重，wj≥0，且
(B7)，属性识别，按照置信度准则，置信度λ＝0.5，计算则认为xi属于Ck类，xi指第i个样本，ki为第i个样本的属性识别结果，计算第i个样本的属性测度的和，当前k个累加的和大于等于置信度时取k的最小值，因属性CK属于有序分割，按照置信度准则，则可认为xi属于Ck类；
步骤(C)，根据评估后的结果，对用户侧需求分配方案，具体方法为，结果为好、较好的用户用户减少调用次数；增加结果为差、较差和中的用户调用次数，起到“隐形激励”的效果，本发明考虑到实施效果的随机性，在排序过程中忽略属性测度的影响，如属性识别为“中”的属性测度分别为0.526和0.456，仅以属性识别“中”为判断指标，因此，在工程化应用基础上，考虑评估结果的需求响应分配方案。如图3所示。
综上所述，本发明的考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，考虑负荷二次高峰效应影响，引入了反弹平均负荷，构建需求响应实施效果的多级评估指标体系，能够更全面地评估需求响应的实施效果，并提出了基于效果评估的需求响应分配方案，能够更大程度上促进用户实现理想化响应，提高负荷利用率，增强高峰时段电网运行安全裕度，具有良好的前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤(A)，考虑负荷二次高峰效应影响，引入反弹平均负荷，构建需求响应实施效果的多级评估指标体系，多级评估指标体系包括负荷达标率、达标负荷平均偏差率、未达标负荷平均偏差率、未达标最大负荷偏差率、反弹负荷平均偏差率五大评估指标；
步骤(B)，根据构建的多级评估指标体系，通过属性区间识别方法对用户侧需求响应执行效果进行评估；
步骤(C)，根据评估后的结果，对用户侧需求分配方案。
2.根据权利要求1所述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，负荷达标率α，指在响应时间内实际负荷低于负荷限值的时间段之和与响应时间的比值，用来衡量需求响应达标的概率，并根据公式(1)计算得到，
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其中，为响应时间内用户负荷不大于负荷限值的时间段数，Ts为响应起始时刻，Tf为响应结束时刻，Tf-Ts为响应时间且Tf-Ts＝24Δt，ΔTi为第i个响应时段，Δt为单位响应时段，N(ΔTi)为0-1的变量，若当ΔTi时用户负荷不大于负荷限值，则N(ΔTi)等于1，否则等于0。
3.根据权利要求1所述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，达标负荷平均偏差率χd：指达标平均负荷与负荷限值的比值，衡量在响应时段内达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(2)所示，
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其中，Plim为负荷限值目标，为达标平均负荷，具体为在响应时间内处于负荷限值目标Plim以下的负荷平值。
4.根据权利要求1所述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，未达标负荷平均偏差率χw，指未达标平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量在响应时段内未达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(3)所示，
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其中，为未达标平均负荷，具体是指在响应时段内处于负荷限值目标Plim以上的负荷平均值。
5.根据权利要求1所述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，未达标负荷平均偏差率χw，指未达标平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量在响应时段内未达标负荷与负荷限值的偏离程度，根据公式(4)所示，
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1
其中，为未达标平均负荷，具体是指在响应时段内处于负荷限值目标Plim以上的负荷平均值。
6.根据权利要求1所述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(A)，反弹负荷平均偏差率χf，指反弹平均负荷与负荷限值的比值，用来衡量反弹平均负荷与负荷限值的最大偏差程度，根据公式(5)所示，
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其中，为反弹平均负荷，具体为反弹时间内用户侧需求响应负荷的平均值。
7.根据权利要求1所述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(B)，根据构建的多级评估指标体系，通过属性区间识别方法对用户侧需求响应执行效果进行评估，评估结构有差、较差、中、较好和好五种结果，包括以下步骤，
(B1)，初始指标计算，计算多级评估指标体系内对应的五个评估指标的初始指标值xij；
(B2)，评估指标标准化，设[xjmin,xjmax]为第j个评估指标值的变化区间，xjmin为该评估指标的最小值，xjmax为该评估指标的最大值，根据公式(6)、公式(7)，将评估指标标准化为[0,1]之间的无量纲值，
当评估指标为正指标，其的标准化z1，如公式(6)所示，
<mrow>
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当评估指标为负指标，其的标准化z2，如公式(7)所示，
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(B3)，建立评估指标的分类标准阵，将每个评估指标按照CK进行分割，形成描述五个评估指标优劣程度的分类标准阵，CK为属性测度空间的一个有序分割类，每个评估指标的CK定义为5个标准，(C1,C2,C3,C4,C5)＝(差，较差，中，较好，好)，分类标准阵如下所示：
式中，m为评估指标个数，K为评语集个数；ajk满足aj1≤aj2≤…≤ajK；I1、I2、…、Im表示实施需求响应后某区域样本xi的m个评估指标的值；
(B4)，单个评估指标的属性测度计算，计算用户各个标准化后的评估指标具有属性CK的属性测度μijK＝μ(xij∈CK)，
当zij≤aj1时，取μij1＝1，μij2＝…μijK＝0；
当zij≥ajK时，取μijK＝1，μij1＝…μijK-1＝0；
当ajl≤zij≤ajl+1时，取μijK＝0，K＜l或K＞l+1；
其中，zij为第i个样本的第j个指标标准化后的值，ajl表示分类标准阵中处于第j行第l列的值，l∈[1,K]；
(B5)，确定指标权重，利用层次分析法，建立判断矩阵C、计算判断矩阵C的最大特征根和特征向量，计算出五个评估指标的权重系数w＝(w1,w2,w3,w4,w5)T；
(B6)，多指标综合属性测度，计算得到各指标测量值的属性测度之后，再计算多指标具有属性CK的属性测度μik＝μ(xi∈CK)，如公式(8)所示，
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其中，1≤i≤n，1≤k≤K，wj是第j个评估指标Ij的权重，wj≥0，且
(B7)，属性识别，按照置信度准则，置信度λ＝0.5，计算则认为xi属于Ck类，xi指第i个样本，ki为第i个样本的属性识别结果。
8.根据权利要求7所述的一种考虑负荷二次高峰效应的需求响应实施效果评估方法，其特征在于：步骤(C)，根据评估后的结果，对用户侧需求分配方案，具体方法为，结果为好、较好的用户用户减少调用次数；增加结果为差、较差和中的用户调用次数。
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| CN109740897A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-05-10 | 国网北京市电力公司 | 电力需求响应的评估方法、装置、存储介质和处理器 |
| CN109767047A (zh) * | 2019-01-23 | 2019-05-17 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种线性规划负荷调控方法及系统 |
| CN112257992A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-22 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种电动汽车充电站参与需求响应效果综合评估系统及评估方法 |
| CN113949071A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-01-18 | 广东电力交易中心有限责任公司 | 一种配网侧的负荷资源调控方法、装置及系统 |
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