CN107546848A - 一种通过自动需求响应系统实现的运行流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过自动需求响应系统实现的运行流程，其中自动需求响应系统主要包括设备层、终端层、网络层和主站层，电力用户用电设备状态数据和运行数据从下而上到达主站层，经过主站层的分析决策，将负荷调控指令又从上而下到达设备层，完成综合能效分析、负荷基线预测、响应能力分析、响应额度分配及响应效果评价等，通过和营销业务系统、用电信息采集系统等的实时信息互动，及时跟踪电网的变化态势，有效减少电网峰谷差，提高消纳分布式可再生能源消纳能力，提升区域电网供需平衡能力。

Description

一种通过自动需求响应系统实现的运行流程

技术领域

本发明涉及电力资源优化分配领域，尤其是一种通过自动需求响应系统实现的运行流程。

背景技术

电力作为整个国家能源战略的核心要素，是国民经济的命脉，随着国民经济现代化程度的不断提高，季节性、时段性负荷迅猛增长，电网峰值负荷不断攀升，电网峰谷差呈现逐步扩大趋势，部分地区的电力供需不平衡矛盾非常严重，严重影响电力系统的安全稳定运行。传统单纯依靠增加电网装机容量，以被动地满足电网高峰负荷需求的方式，造成了发电、输变电、配电建设投资的巨大压力，同时也造成电网设施利用效率的低下。因此，寻求一种可行、经济、高效、环保的电网运行平衡能力调节手段迫在眉睫。

2015年3月，中共中央国务院下发了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见(中发[2015]9号)文》，以及2015年4月7日国家发展改革委财政部《关于完善电力应急机制做好电力需求侧管理城市综合试点工作的通知》，提出了强化机制创新，实施需求响应、注重能力建设的要求，通过实施需求侧管理，促进电力资源的高效优化配置，促进全社会的节能减排。

国内外研究和实践证明，实施自动需求响应，调动电力需求侧资源参与电网运行，可以有效缓解电力供需矛盾和提高系统可靠性，减缓电网设施的投资压力，还能提高能源利用率和减少一次能源的消耗。自动需求响应的对象(电力需求侧资源)非常丰富，不仅包括各类照明、空调、电动机、电加热等负荷，也包括各类蓄冷、蓄热、蓄电等储能设备，还包括分布式电源、电动汽车等能源替换设备等。美国、加拿大、英国等发达国家的需求响应实践表明，通过采取有效的激励机制和技术措施，就可以使电力需求侧用户优化其用电方式，促进需求侧资源的合理配置和高效利用，有效改善电网峰谷差，提高电力供需平衡能力。

但同时我们也看到，国内的需求侧管理尤其是需求响应仍处于起步阶段，尚未建立起合理的电价或激励机制，需求侧管理更多地是依赖行政性的手段，负荷管理手段相对单一，负荷控制简单粗放，影响了需求侧管理的公平公正性，电力用户主动参与电网负荷调整的自动化程度和积极性还不高、用户参与程度低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通过自动需求响应系统实现的运行流程，其有效减少电网峰谷差，提高消纳分布式可再生能源消纳能力，提升区域电网供需平衡能力。

为了解决上述技术问题，本发明的一种通过自动需求响应系统实现的运行流程，该运行流程中的自动需求响应系统包括设备层、终端层、网络层和主站层，设备层包括多样化负荷、分布式电源以及电动汽车；终端层包括自动需求响应终端及传感采集设备，采集设备层的用电设备状态数据和运行数据；网络层采用以太网、GPRS和电力光纤以实现终端层信息和主站层信息的交互；主站层负责采集和汇总终端层各类信息，并与外部营销业务系统、调度自动化系统进行信息接口，同时主站层的负荷响应指令通过网络层下达给自动需求响应终端，自动需求响应终端对电力用户的用电设备进行调节和控制；

所述自动需求响应终端包括A/D转换模块、DI输入模块、DO输出模块、AC/DC电源模块、CPU处理模块、显示模块、通信模块，自动需求响应终端可与智能楼宇控制系统、能效管理系统、现场DDC装置、可编程逻辑控制器实现连接，可直接连接中央空调通信控制板、循环水泵变频控制装置、风机盘管末端数字控制器，同时可以直接采集电参量、热工参量、状态参量、环境参量数据，实现通信汇集转发、用能数据采集、需求响应策略分解、设备的负责控制以及用能数据分析及可视化；

所述主站层采用分布式架构，支持多平台和跨平台，包括操作系统层、应用支撑层和高级应用层；操作系统层支持各类主流的操作系统：HP-UX、SOLARIS、IBM-AIX、Linux、Windows，支持主流的数据库类型：ORACLE、SQL Server；应用支撑层主要包括八大功能模块，实时数据服务、历史数据服务、权限管理服务、通用告警服务、图形界面服务、通用计算服务、通用报表管理、用户档案管理功能，属于对高级应用层的共性支撑功能；高级应用层主要包括五大功能模块：自动需求响应辅助决策、虚拟调控机组组合、重要用户风险评估、需求响应能力分析以及自动需求响应规模化仿真计算；

该运行流程包括自动需求响应主站侧运行流程和自动需求响应用户侧运行流程；

所述自动需求响应主站侧运行流程包括以下步骤：

1)自动需求响应方案启动阶段，主要涉及自动需求响应用户筛选、自动需求响应策略确定、自动需求响应用户信息确认和自动需求响应用户信息维护四个步骤，其中自动需求响应用户信息确认是指电力公司与用户就自动需求响应策略达成一致并书面确认，而自动需求响应用户信息维护是指电网公司根据书面确认单将自动需求响应策略录入系统并维护；

2)自动需求响应方案执行阶段，系统通过与有序用电系统交互后，获取负荷侧资源调度曲线，逐次对用户自动需求响应能力预测，并与负荷侧资源调度曲线进行比较，若系统自动需求响应能力容量小于负荷侧资源调度容量，那么将系统自动需求响应能力容量发送给有序用电系统进行修正，请求重新下发负荷侧资源调度曲线；若满足，则对负荷侧资源调度曲线进行分解并下发给各用户，由各用户根据可调控的柔性负荷进行调度曲线再分解，并形成用户自动需求响应计划表，最后向各可调控的柔性负荷下发自动需求响应指令并执行，同时需要考虑通过短信、微信等形式实现自动需求响应信息下发；

3)自动需求响应方案监测及统计阶段，主要分为实时监测、效果评价、效益结算和影响统计四个方面，实时监测电力用户参与需求响应后的负荷变化，对用户的响应执行效果进行评价，包括响应时间和幅值方面的正负偏差，基于响应执行效果，对用户进行激励效益的结算，最后还要分析统计实施自动需求响应对用户、电网产生的影响及改进建议；

所述自动需求响应用户侧运行流程包括以下步骤：

1)终端响应策略初选阶段，响应策略初选就是针对不同的需求侧资源类型，考虑其不同的控制方式、负荷的重要性等级以及自动化程度，估测和选取初步的需求响应策略，将其整定于自动需求响应终端；

2)终端数据采集阶段，自动需求响应终端根据设定的数据采集频度和数据类型，直接采集电参量、热工参量、状态参量、环境参量数据，也可通过智能楼宇控制系统、能效管理系统、现场DDC装置间接获取用电设备数据；

3)终端响应执行阶段，自动需求响应终端接收到主站控制调节指令后，对其可行性进行比对，如果接入的需求侧资源调控潜力能够满足主站的调控需求，则将调控指令按照响应策略进行分解，否则将调控不可行信息反馈给主站；

4)终端响应策略调整阶段，自动需求响应终端根据实时监测的调控效果，采用自学习的方法，对需求响应策略进行调整，从而使每一次的响应效果更好地逼近下达的调控要求。

本发明的有益效果是：本发明针对国内自动需求响应研究和实践刚刚起步这一现状，提出了一种面向多资源、多场景联合运行的自动需求响应系统，就是在面对日益丰富的调控对象和深度互动的调控需求，通过采用先进的精细化负荷调控技术手段和管理手段，实施自动需求响应，实现负荷最大程度地、最大精细化地参与电网优化调度和高效运行，发挥其可调度的潜力；同时通过探索信誉积分激励等商业运作模式，引导电力用户主动参与需求响应，促进电力供需平衡，促进分布式可再生能源消纳，提升自身和区域的能效利用水平，促进电力资源的合理、高效配置。本发明给出了自动需求响应系统的总体架构，自动需求响应主站及终端的功能架构，自动需求响应主站侧和用户侧的运行流程。

附图说明

图1为本发明中自动需求响应主站层的系统架构图；

图2为本发明中自动需求响应主站侧运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

参见图1和图2，本发明中的自动需求响应系统是一种面向多资源、多场景联合运行的自动需求响应系统，所述的多资源、多场景是指面向工业、商业、居民的多样化负荷、分布式电源以及电动汽车等多类型资源，为电网提供有序削峰、虚拟调峰、备用服务等不同时间尺度的需求响应服务，所述的自动需求响应系统通过实现对工业、商业、居民的需求侧资源进行综合管控，实现为电网提供需求响应服务的功能。

所述的多资源是面向工业、商业、居民的多样化负荷、分布式电源以及电动汽车等多类型资源，具体多样性负荷资源包括具备调节潜力的空调设备、照明设备、电动机设备、电采暖设备等，分布式电源包括三联供电站、地源热泵以及光伏/风电等分布式可再生能源，另外具备负荷和电源双重特性的电动汽车以及分布式储能也纳入可调节的需求侧资源范畴；所述多场景是为电网提供各种需求响应服务，具体包括有序削峰、虚拟调峰及备用容量服务。通过对各类需求侧资源的优化组合，实现多资源的联合优化运行，满足为电网提供各类需求响应服务的要求。

所述自动需求响应系统包括设备层、终端层、网络层和主站层。设备层即工业、商业、居民的多样化负荷、分布式电源以及电动汽车等；终端层包括自动需求响应终端及各类传感采集设备，采集设备层的用电设备状态数据和运行数据；网络层采用以太网、GPRS、电力光纤等多种通信设备，实现终端层信息和主站层信息的交互；主站层负责采集和汇总终端层各类信息，并与外部营销业务系统、调度自动化系统等进行信息接口，同时主站的负荷响应指令通过网络层下达给自动需求响应终端，自动需求响应终端对电力用户的用电设备进行调节和控制。

所述自动需求响应终端包括A/D转换模块、DI输入模块、DO输出模块、AC/DC电源模块、CPU处理模块、显示模块、通信模块等，自动需求响应终端可与智能楼宇控制系统、能效管理系统、现场DDC装置、可编程逻辑控制器实现连接，可直接连接中央空调通信控制板、循环水泵变频控制装置、风机盘管末端数字控制器，对接，同时可以直接采集电参量、热工参量、状态参量、环境参量等数据，实现通信汇集转发、用能数据采集、需求响应策略分解、设备的负责控制以及用能数据分析及可视化。

所述自动需求响应主站层采用分布式架构，支持多平台和跨平台，包括操作系统层、应用支撑层和高级应用层。操作系统层支持各类主流的操作系统：HP-UX、SOLARIS、IBM-AIX、Linux、Windows，支持主流的数据库类型，如ORACLE、SQL Server等；应用支撑层主要包括八大功能模块，实时数据服务、历史数据服务、权限管理服务、通用告警服务、图形界面服务、通用计算服务、通用报表管理、用户档案管理等功能，属于对高级应用层的共性支撑功能。高级应用层主要包括五大功能模块：自动需求响应辅助决策、虚拟调控机组组合、重要用户风险评估、需求响应能力分析以及自动需求响应规模化仿真计算等五大模块，功能覆盖面广，完全满足了生态城丰富的用户种类和需求侧资源类型，同时应用功能满足了多场景需求响应服务的实际业务需求。

所述自动需求响应系统在实现多资源、多场景联合优化运行的过程中，需要建立面向主站侧和用户侧的运行流程。

自动需求响应主站侧运行流程所述方法分为“自动需求响应方案启动、执行和监测及统计”三大步骤，分别代表自动需求响应执行前、中和后各个环节，具体步骤如下：

步骤A：自动需求响应方案启动阶段，主要涉及自动需求响应用户筛选、自动需求响应策略确定、自动需求响应用户信息确认和自动需求响应用户信息维护四个步骤，其中自动需求响应用户信息确认是指电力公司与用户就自动需求响应策略达成一致并书面确认，而自动需求响应用户信息维护是指电网公司根据书面确认单将自动需求响应策略录入系统并维护。；

步骤B：自动需求响应方案执行阶段，系统通过与有序用电系统交互后，获取负荷侧资源调度曲线，逐次对用户自动需求响应能力预测，并与负荷侧资源调度曲线进行比较，若系统自动需求响应能力容量小于负荷侧资源调度容量，那么将系统自动需求响应能力容量发送给有序用电系统进行修正，请求重新下发负荷侧资源调度曲线；若满足，则对负荷侧资源调度曲线进行分解并下发给各用户，由各用户根据可调控的柔性负荷(如空调、自备电源、电动汽车、电动机等)进行调度曲线再分解，并形成用户自动需求响应计划表，最后向各可调控的柔性负荷下发自动需求响应指令并执行，同时需要考虑通过短信、微信等形式实现自动需求响应信息下发。

步骤C：自动需求响应方案监测及统计阶段，主要分为实时监测、效果评价、效益结算和影响统计四个方面。实时监测电力用户参与需求响应后的负荷变化，对用户的响应执行效果进行评价(包括响应时间和幅值方面的正负偏差)，基于响应执行效果，对对用户进行激励效益的结算，最后还要分析统计实施自动需求响应对用户、电网产生的影响及改进建议；

所述的自动需求响应用户侧运行流程分为“策略初选、数据采集、响应执行和策略调整”四个步骤，具体步骤如下：

步骤A：终端响应策略初选阶段，响应策略初选就是针对不同的需求侧资源类型，考虑其不同的控制方式、负荷的重要性等级以及自动化程度，估测和选取初步的需求响应策略，将其整定于自动需求响应终端；

步骤B：终端数据采集阶段，自动需求响应终端根据设定的数据采集频度和数据类型，直接采集电参量、热工参量、状态参量、环境参量等数据，也可通过智能楼宇控制系统、能效管理系统、现场DDC装置间接获取用电设备数据；

步骤C：终端响应执行阶段，自动需求响应终端接收到主站控制调节指令后，对其可行性进行比对，如果接入的需求侧资源调控潜力能够满足主站的调控需求，则将调控指令按照响应策略进行分解，否则将调控不可行信息反馈给主站；

步骤D：终端响应策略调整阶段，自动需求响应终端根据实时监测的调控效果，采用自学习的方法，对需求响应策略进行调整，从而使每一次的响应效果更好地逼近下达的调控要求。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (1)

1.一种通过自动需求响应系统实现的运行流程，其特征在于：该运行流程中的自动需求响应系统包括设备层、终端层、网络层和主站层，设备层包括多样化负荷、分布式电源以及电动汽车；终端层包括自动需求响应终端及传感采集设备，采集设备层的用电设备状态数据和运行数据；网络层采用以太网、GPRS和电力光纤以实现终端层信息和主站层信息的交互；主站层负责采集和汇总终端层各类信息，并与外部营销业务系统、调度自动化系统进行信息接口，同时主站层的负荷响应指令通过网络层下达给自动需求响应终端，自动需求响应终端对电力用户的用电设备进行调节和控制；

所述自动需求响应终端包括A/D转换模块、DI输入模块、DO输出模块、AC/DC电源模块、CPU处理模块、显示模块、通信模块，自动需求响应终端可与智能楼宇控制系统、能效管理系统、现场DDC装置、可编程逻辑控制器实现连接，可直接连接中央空调通信控制板、循环水泵变频控制装置、风机盘管末端数字控制器，同时可以直接采集电参量、热工参量、状态参量、环境参量数据，实现通信汇集转发、用能数据采集、需求响应策略分解、设备的负责控制以及用能数据分析及可视化；

所述主站层采用分布式架构，支持多平台和跨平台，包括操作系统层、应用支撑层和高级应用层；操作系统层支持各类主流的操作系统：HP-UX、SOLARIS、IBM-AIX、Linux、Windows，支持主流的数据库类型：ORACLE、SQL Server；应用支撑层主要包括八大功能模块，实时数据服务、历史数据服务、权限管理服务、通用告警服务、图形界面服务、通用计算服务、通用报表管理、用户档案管理功能，属于对高级应用层的共性支撑功能；高级应用层主要包括五大功能模块：自动需求响应辅助决策、虚拟调控机组组合、重要用户风险评估、需求响应能力分析以及自动需求响应规模化仿真计算；

该运行流程包括自动需求响应主站侧运行流程和自动需求响应用户侧运行流程；

所述自动需求响应主站侧运行流程包括以下步骤：

1)自动需求响应方案启动阶段，主要涉及自动需求响应用户筛选、自动需求响应策略确定、自动需求响应用户信息确认和自动需求响应用户信息维护四个步骤，其中自动需求响应用户信息确认是指电力公司与用户就自动需求响应策略达成一致并书面确认，而自动需求响应用户信息维护是指电网公司根据书面确认单将自动需求响应策略录入系统并维护；

2)自动需求响应方案执行阶段，系统通过与有序用电系统交互后，获取负荷侧资源调度曲线，逐次对用户自动需求响应能力预测，并与负荷侧资源调度曲线进行比较，若系统自动需求响应能力容量小于负荷侧资源调度容量，那么将系统自动需求响应能力容量发送给有序用电系统进行修正，请求重新下发负荷侧资源调度曲线；若满足，则对负荷侧资源调度曲线进行分解并下发给各用户，由各用户根据可调控的柔性负荷进行调度曲线再分解，并形成用户自动需求响应计划表，最后向各可调控的柔性负荷下发自动需求响应指令并执行，同时需要考虑通过短信、微信等形式实现自动需求响应信息下发；

3)自动需求响应方案监测及统计阶段，主要分为实时监测、效果评价、效益结算和影响统计四个方面，实时监测电力用户参与需求响应后的负荷变化，对用户的响应执行效果进行评价，包括响应时间和幅值方面的正负偏差，基于响应执行效果，对用户进行激励效益的结算，最后还要分析统计实施自动需求响应对用户、电网产生的影响及改进建议；

所述自动需求响应用户侧运行流程包括以下步骤：

1)终端响应策略初选阶段，响应策略初选就是针对不同的需求侧资源类型，考虑其不同的控制方式、负荷的重要性等级以及自动化程度，估测和选取初步的需求响应策略，将其整定于自动需求响应终端；

2)终端数据采集阶段，自动需求响应终端根据设定的数据采集频度和数据类型，直接采集电参量、热工参量、状态参量、环境参量数据，也可通过智能楼宇控制系统、能效管理系统、现场DDC装置间接获取用电设备数据；

3)终端响应执行阶段，自动需求响应终端接收到主站控制调节指令后，对其可行性进行比对，如果接入的需求侧资源调控潜力能够满足主站的调控需求，则将调控指令按照响应策略进行分解，否则将调控不可行信息反馈给主站；

4)终端响应策略调整阶段，自动需求响应终端根据实时监测的调控效果，采用自学习的方法，对需求响应策略进行调整，从而使每一次的响应效果更好地逼近下达的调控要求。