CN109559050B - 一种可中断负荷需求响应潜力评价方法 - Google Patents

Abstract

一种可中断负荷需求响应潜力评价方法。提供了一种从供电能力、电能质量、经济效益三方面全面详尽地反映了可中断负荷需求响应潜力，可有效解决电网企业选择系统内可中断负荷作为高峰时段市场备用时的评估问题的可中断负荷需求响应潜力评价方法。首先建立了评选指标，利用层次分析法根据系统中各因素间的关系来确定层次结构，建立层次分析结构模型，建立两两比较的判断矩阵，再利用专家打分法确定判断矩阵指标的权重，并对每个指标进行打分，最终得到每个可中断负荷需求响应潜力的综合评分。本发明解决了电网企业选择系统内可中断负荷作为高峰时段市场备用时的评估问题，对缓解负荷高峰时的供电紧张状况以及电力部门的调度安排有着重要意义。

Description

一种可中断负荷需求响应潜力评价方法

技术领域

本发明涉及一种可中断负荷需求响应潜力评价方法，属于需求侧管理技术领域。

背景技术

作为电力系统需求侧管理的重要组成部，可中断负荷(Iinterruptible Load以下简称IL)管理利用用户的用电灵活性,来缓解负荷高峰时的供电紧张状况,以避免或减少昂贵的旋转备用和满足用电需求增长而需要的发电容量投资,有利于电力系统的安全经济运行,削弱电力市场中市场势力的影响,抑制价格尖峰。因此对可中断负荷需求响应潜力进行评估有利于电力部门更好地选择负荷参与备用，对缓解负荷高峰时的供电紧张状况以及电力部门的调度安排有着重要意义。

电网企业往往需要从众多的可中断负荷提供者中选择部分作为购买对象，既需要考虑IL经济性因素，又需要考虑IL安全可靠性因素，且安全可靠性因素往往较经济性因素更具重要性，而且电网企业购入需求侧IL也往往存在着一定的效益：减少电网扩容投资、减少从发电侧购入备用容量及电量费用以及备用电量传输损耗成本等，电网企业也需要向可中断负荷给予备用容量和电量的补偿成本支出。电网企业因购入IL而获得效益多少对电网企业组织IL参与高峰时段市场备用的积极性具有一定的引导作用，因而电网企业因IL而获得效益的识别与测算也是十分必要的。因而电网企业对可中断负荷的选择可认为是一个多指标综合评价问题，指标的选取应能全面地反映IL参与高峰市场备用的效能。

文献[李泓泽，王宝，苏晨博.可中断负荷参与高峰时段市场备用选择评估及效益测算电力系统保护和控制.2013]对可中断负荷需求响应潜力指标进行了选取，但其只考虑了可靠性和经济性两方面的影响因素，没有对可中断负荷的安全性进行评估，且没有考虑电网效益，未能全面综合地反映可中断负荷的需求响应潜力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供了一种从供电能力、电能质量、经济效益三方面全面详尽地反映了可中断负荷需求响应潜力，可有效解决电网企业选择系统内可中断负荷作为高峰时段市场备用时的评估问题的可中断负荷需求响应潜力评价方法。

本发明的一种可中断负荷需求响应潜力评价方法，包括以下步骤：

步骤A、确定评估指标，

步骤B、建立层次分析结构模型，构造两两判断矩阵，

步骤C、专家打分法进行权重划分及指标打分，

步骤C1、通过专家打分法对两两指标进行比较，得到各指标权重，

步骤C2、按照各指标计算公式，对各指标进行计算，通过专家打分法得到各指标的得分，步骤D、按照各个指标的得分及权重计算每个可中断负荷潜力的综合评分。

在步骤A中所述评估指标包含可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益指标四个一级指标。

所述可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益指标评估指标，其中可中断负荷可控性包括IL负控终端可切率、IL平均供电可用率和IL故障率；可中断能力包括响应速度、可中断容量和可中断时长；供电安全包括IL投切负荷对电网稳定性的影响和IL投切负荷对电压的影响；经济效益包括系统平均停电时间减少额、电网公司收益和补偿费用；共计十一个二级指标。

所述十一个二级指标定义如下：

IL负控终端可切率＝[1—统计时段内异常负控终端数/该行业可切负控终端数总量]*100％，

供电可用率＝实际可切负荷量/可中断负荷签约总容量，

IL故障率＝设备故障停机率/设备负荷时间；

响应速度＝从下达调度指令至负荷完全切除所用时间，

可中断容量＝用户签约合同总容量，

可中断时长＝可参与系统备用的最长停电时间；

式中：PI为线路过负荷程度，PI值越高，负荷冲击性越强，对电力系统安全运行影响越大，

式中：ΔV_％为电压波动率，电压波动率越高，影响越大；

系统平均停电持续时间减少额＝(Tcut0-Tcutj)；式中：Tcut0为IL未参与备用时系统平均停电时间额，Tcutj为IL参与备用后系统平均停电时间额，T_cut＝T×LOLP，T为周期，LOLP为系统电力不足概率，

式中：ΔQ_i是可中断负荷的实际中断量，C_Ai为可中断负荷措施的避免成本，ΔP_i为实施可中断负荷的峰谷电价差，补偿费用＝损失成本＝C_L＝C_B+C_P+C_O-C_S+C_oth式中：C_B为废品损失、C_P为生产成本、C_O设备成本、C_S为节约成本、C_oth为其他成本。

采用三标度(－1,0,1)矩阵的方法来改进常规层次分析加权法，通过专家打分法对两两指标进行比较，建立比较矩阵，并计算最优传递矩阵，来确定判断矩阵，判断矩阵如下所示：

所述的判断矩阵的权重系数表达如下:

a_ij为矩阵的元素，n为矩阵维度，取n＝4；

计算结果如下：

W₁＝0.4018,W₂＝0.2656,W₃＝0.1663，W₄＝0.1663。

所述评估指标权重通过所述权重系数计算公式结果为：

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明在选取评价指标时，从可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益选取构建了11个指标，充分考虑了可中断负荷参与市场备用的可靠性、经济性和安全性，全面详尽地反映了可中断负荷需求响应潜力。

本发明在进行指标评估时，采用层次分析法与专家打分法相结合的方法，首先利用层次分析法根据系统中各因素间的关系来确定层次结构，建立目标树图，建立两两比较的判断矩阵，再利用专家打分法确定判断矩阵指标的权重，并对指标进行打分，最终得到每个可中断负荷需求响应潜力的综合评分。充分结合了两种方法的优点，对指标进行了定性和定量的分析，获得可中断负荷需求响应潜力的具体评分，更直观地反映其响应潜力。

附图说明

图1为本发明的可中断负荷综合评估层次结构示意图；

图2为本发明的可中断负荷指标权重划分图；

图3为本发明的可中断负荷需求响应潜力评价方法的整体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

图1显示了可中断负荷综合评估层次结构，本发明从可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益四方面选取了11个指标对可中断负荷效能进行评估。其中可中断负荷可控性包括：IL负控终端可切率、IL平均供电可用率、IL故障率；可中断能力包括：响应速度、可中断容量和可中断时长；供电安全包括：IL投切负荷对电网稳定性的影响和IL投切负荷对电压的影响；经济效益包括：系统平均停电时间减少额、电网公司收益和补偿费用。

图2显示了可中断负荷指标权重划分，通过构造两两判断矩阵，利用专家打分法对指标进行比较，采用三标度(－1,0,1)法确定判断矩阵中a_ij的值，最终得到各个指标的权重如图所示，可以看出供电能力是反映可中断能效最重要的层面。

图3显示了本发明的可中断负荷需求响应潜力评价方法，包括以下步骤：

一种可中断负荷需求响应潜力评价方法，包括以下步骤：

步骤A、确定评估指标，

步骤B、建立层次分析结构模型，构造两两判断矩阵，

步骤C、专家打分法进行权重划分及指标打分，

步骤C1、通过专家打分法对两两指标进行比较，得到各指标权重，

步骤C2、按照各指标计算公式，对各指标进行计算，通过专家打分法得到各指标的得分，

步骤D、按照各个指标的得分及权重计算每个可中断负荷潜力的综合评分。

在步骤A中所述评估指标包含可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益指标四个一级指标。

所述可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益指标评估指标，其中可中断负荷可控性包括IL负控终端可切率、IL平均供电可用率和IL故障率；可中断能力包括响应速度、可中断容量和可中断时长；供电安全包括IL投切负荷对电网稳定性的影响和IL投切负荷对电压的影响；经济效益包括系统平均停电时间减少额、电网公司收益和补偿费用；共计十一个二级指标。

所述十一个二级指标定义如下：

IL负控终端可切率＝[1—统计时段内异常负控终端数/该行业可切负控终端数总量]*100％，

供电可用率＝实际可切负荷量(该用户一周内可中断负荷平均日负荷量)/可中断负荷签约总容量，

IL故障率＝设备故障停机率/设备负荷时间；

响应速度＝从下达调度指令至负荷完全切除所用时间，

可中断容量＝用户签约合同总容量，

可中断时长＝可参与系统备用的最长停电时间(最长停电时间指用户可接受范围内的最长停电时间)；

式中：PI为线路过负荷程度，PI值越高，负荷冲击性越强，对电力系统安全运行影响越大，

式中：ΔV_％为电压波动率，电压波动率越高，影响越大；

系统平均停电持续时间减少额＝(Tcut0-Tcutj)；式中：Tcut0为IL未参与备用时系统平均停电时间额，Tcutj为IL参与备用后系统平均停电时间额，T_cut＝T×LOLP，T为周期，LOLP为系统电力不足概率，

式中：ΔQ_i是可中断负荷的实际中断量，C_Ai为可中断负荷措施的避免成本，ΔP_i为实施可中断负荷的峰谷电价差，

补偿费用＝损失成本＝C_L＝C_B+C_P+C_O-C_S+C_oth式中：C_B为废品损失、C_P为生产成本、C_O设备成本、C_S为节约成本、C_oth为其他成本。

采用三标度(－1,0,1)矩阵的方法来改进常规层次分析加权法，通过专家打分法对两两指标进行比较，建立比较矩阵，并计算最优传递矩阵，来确定判断矩阵。我们以1、3、5、7、9分别表示“同样重要”,“稍微重要”,“明显重要”,“强烈重要”,“极端重要”这样的尺度来比较两个因素之间的关系，例如：可中断负荷可控性/可中断能力＝3，则表示可中断负荷可控性比可中断能力稍微重要。通过专家打分法对指标权重进行分析，得到两两比较的结果。

判断矩阵如下所示：

所述的判断矩阵的权重系数表达如下:

a_ij为矩阵的元素，n为矩阵维度，本案中n＝4；

计算结果如下：

W₁＝0.4018,W₂＝0.2656,W₃＝0.1663，W₄＝0.1663，其分别表示四个方面的权重。

所述评估指标权重通过所述权重系数计算公式结果为：

以供电可用率为例，若该可中断负荷签约容量为3000KW，但在一周统计时间段内实际负荷平均只有2000kw，则供电可用率为2000/3000＝66.7％。评分标准：90％以上10分，80-90％9分，70-80％8分，以此类推。

本发明的技术方案解决了电网企业选择系统内可中断负荷作为高峰时段市场备用时的评估问题，对缓解负荷高峰时的供电紧张状况以及电力部门的调度安排有着重要意义。

Claims (3)

1.一种可中断负荷需求响应潜力评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、确定评估指标，

步骤B、建立层次分析结构模型，构造两两判断矩阵，

步骤C、专家打分法进行权重划分及指标打分，

步骤C1、通过专家打分法对两两指标进行比较，得到各指标权重，

步骤C2、按照各指标计算公式，对各指标进行计算，通过专家打分法得到各指标的得分，步骤D、按照各个指标的得分及权重计算每个可中断负荷潜力的综合评分；

在步骤A中所述评估指标包含可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益指标四个一级指标；

所述可中断负荷可控性、可中断能力、供电安全和经济效益指标评估指标，其中可中断负荷可控性包括IL负控终端可切率、IL平均供电可用率和IL故障率；可中断能力包括响应速度、可中断容量和可中断时长；供电安全包括IL投切负荷对电网稳定性的影响和IL投切负荷对电压的影响；经济效益包括系统平均停电时间减少额、电网公司收益和补偿费用；共计十一个二级指标；

所述十一个二级指标定义如下：

IL负控终端可切率＝[1—统计时段内异常负控终端数/行业可切负控终端数总量]*100％，

供电可用率＝实际可切负荷量/可中断负荷签约总容量，

IL故障率＝设备故障停机率/设备负荷时间；

响应速度＝从下达调度指令至负荷完全切除所用时间，

可中断容量＝用户签约合同总容量，

可中断时长＝可参与系统备用的最长停电时间；

式中：PI为线路过负荷程度；

式中：ΔV_％为节点电压波动率；

系统平均停电持续时间减少额＝(Tcut0-Tcutj)；式中：Tcut0为IL未参与备用时系统平均停电时间额，Tcutj为IL参与备用后系统平均停电时间额，T_cut＝T×LOLP，T为周期，LOLP为系统电力不足概率，

式中：ΔQ_i是可中断负荷第i天的实际中断量，C_Ai为可中断负荷措施第i天的避免成本，ΔP_i为实施可中断负荷第i天的峰谷电价差；

补偿费用＝损失成本＝C_L＝C_B+C_P+C_O-C_S+C_oth式中：C_B为废品损失、C_P为生产成本、C_O设备成本、C_S为节约成本、C_oth为其他成本。

2.根据权利要求1所述的可中断负荷需求响应潜力评价方法，其特征在于，采用九标度矩阵的方法，通过专家打分法对两两指标进行比较，建立比较矩阵，并计算最优传递矩阵，来确定判断矩阵，判断矩阵如下所示：

3.根据权利要求2所述的可中断负荷需求响应潜力评价方法，其特征在于，所述的判断矩阵的权重系数表达如下:

a_ij为矩阵的元素，即各一级指标对比系数；n为矩阵维度，取n＝4；

一级指标权重计算结果如下：

W₁＝0.4018,W₂＝0.2656,W₃＝0.1663，W₄＝0.1663。

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