CN110165713B - 一种基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法，属于用能园区需求响应方法的技术领域。本发明包括如下步骤：接收电网下发的调峰需求值；计算园区分布式电源系统在t时刻可增加的供电功率；如果园区分布式电源系统可增加供电功率大于电网削峰需求，直接执行电网削峰指令；如果是小于时，根据不同设备的响应等级，从上至下依次消减各设备用电量；某一响应等级设备可响应负荷全部响应后，仍然无法满足电网削峰需求，则进一步控制下一响应等级设备，直到完全满足电网削峰需求或所有设备已全部响应。通过本发明的需求响应方法，当电网电力供应紧张，调整园区供能方式，按照优先级依次优化用能设备的运行方式，减少电网输送功率，降低园区用电成本。

Description

一种基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法
技术领域
本发明属于用能园区需求响应方法的技术领域，尤其涉及基于电网调峰需求的多能互补园区需求的响应方法。
背景技术
需求响应是将需求侧的负荷作为隐形的资源加以开发、整合用户侧电网响应潜力的有效手段，需求侧与电网进行“双向互动”，通过价格和激励的方式引导用户改变用电方式，根据调度指令或市场信号主动进行负荷调整，可以缓解电力供应紧张矛盾、平衡间歇性可再生能源带给电网的波动，从而有效提升电网运行的安全与稳定性。
目前工商业园区作为“智慧城市”建设中的用能主体，一方面园区内用能设备灵活多样，综合能耗逐年上升；另一方面光伏、风电及储能系统等分布式电源在园区应用愈加广泛，实现了多种能源互济。因此研究基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法，可以提升园区综合能源利用效率、优化园区运行成本，并对挖掘多能互补园区对电网调峰方面的互动潜力具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法。当电网电力供应紧张，下发调峰需求指令时，通过本发明所提的需求响应方法，可以在电网负荷高峰期调整园区供能方式，按照优先级依次优化用能设备的运行方式，从而减少电网输送功率，降低园区用电成本。
本发明的技术方案是，一种基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法，包括如下步骤：
步骤1：接收电网下发的调峰需求值Ptarget；
步骤2：计算园区分布式电源系统在t时刻可增加的供电功率ΔPG(t)，计算公式如下：
ΔPG(t)＝ΔPPV(t)+ΔPWD(t)+ΔPS(t)
其中：ΔPPV(t)为光伏机组在t时刻可增加的出力功率；ΔPWD(t)为风电机组在t时刻可增加的出力功率；ΔPS(t)为储能系统在t时刻可增加的出力功率；
步骤3：如果园区分布式电源系统可增加供电功率大于电网调峰需求，即ΔPG(t)>Ptarget，则直接执行电网调峰指令，不必消减园区负荷；
步骤4：如果园区分布式电源系统可增加供电功率小于电网调峰需求，即ΔPG(t)<Ptarget，则园区根据不同设备的响应等级i，从上至下依次消减各设备用电量；
步骤5：某一响应等级设备可响应负荷PR i全部响应后，仍然无法满足电网调峰需求，则进一步控制下一响应等级设备PR i+1，直到完全满足电网调峰需求或所有设备已全部响应。
所述设备响应等级，在每个需求响应周期开始时采用加权排队算法实时更新，从而确定各用电设备参与需求响应的动态优先级。加权排队算法兼顾各设备控制次数和用户舒适度，优先选取加权系数K值较小的设备/负荷进行响应，完成整个需求响应过程的控制目标。
本发明提出的基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法，适用于具有风光储分布式电源系统的园区，园区可通过需求响应管理系统与电网进行信息互动，在电网下发调峰需求时，可以通过本文所提的需求响应方法，有效提高分布式能源的利用率，优化用能设备用能方式，降低园区运行成本。
附图说明
图1是多能互补园区与电网互动的基本框架图。
图2是基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对需求响应方法作详细说明。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2所示，基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法，包括如下步骤：
步骤1：接收电网下发的调峰需求值Ptarget；
步骤2：计算园区分布式电源系统在t时刻可增加的供电功率ΔPG(t)，计算公式如下：
ΔPG(t)＝ΔPPV(t)+ΔPWD(t)+ΔPS(t)
其中：ΔPPV(t)为光伏机组在t时刻可增加的出力功率；ΔPWD(t)为风电机组在t时刻可增加的出力功率；ΔPS(t)为储能系统在t时刻可增加的出力功率。
步骤3：如果园区分布式电源系统可增加供电功率大于电网调峰需求(ΔPG(t)>Ptarget)，则直接执行电网调峰指令，不必消减园区负荷；
步骤4：如果园区分布式电源系统可增加供电功率小于电网调峰需求(ΔPG(t)<Ptarget)，则园区根据不同设备的响应等级i，从上至下依次消减各设备用电量；
步骤5：某一响应等级设备可响应负荷(PR i)全部响应后，仍然无法满足电网调峰需求，则进一步控制下一响应等级设备PR i+1，直到完全满足电网调峰需求或所有设备已全部响应；
本发明的各响应等级设备在每个需求响应周期开始时采用加权排队算法实时更新，从而确定各用电设备参与需求响应的动态优先级。加权排队算法兼顾各设备控制次数和用户舒适度，优先选取加权系数K值较小的设备/负荷进行响应，完成整个需求响应过程的控制目标：
加权系数计算公式如下：
K＝kaUa+(1-ka)C
式中：C为用户设备/负荷的被控次数，ka为权重系数，Ua为设备a的舒适度模型值。对于可转移负荷，设备a的舒适度模型值Ua的计算公式如下：
Figure GDA0002559213460000041
对于可转移负荷，其延迟运行时间越长，对用户舒适度影响越大；其中Ta.d为设备a的实际延迟时间；Ta.dmax为设备的最大可延迟时间；Ta.s、Ta.e为用户预先确定的允许起止运行时段；Ta为设备a的总运行时长；Ta.sfact代表设备a的实际启动时刻；T为将1天划分为T个相等时段；
对于可中断负荷，设备a的舒适度模型值Ua的计算公式如下：
Figure GDA0002559213460000051
其中xa(t)为0/1变量，代表设备a在t时段是否运行，1代表运行；Ta.d为设备a的实际延迟时间；Ta.dmax为设备的最大可延迟时间；Ta.s、Ta.e为用户预先确定的允许起止运行时段；Ta为设备a的总运行时长；T为将1天划分为T个相等时段；
对于可消减负荷，设备a的舒适度模型值Ua的计算公式如下：
Figure GDA0002559213460000052
对于可消减负荷，功率偏离原设定值越大，舒适度越低，其中，Pa,best为原设定功率值，Pa(t)为实际功率值，xa(t)为0/1变量，为用户设定的已知参数，代表用户是否在t时段对功率有要求。
如图1所示，本发明可以适用于多能互补园区参与电网调峰的需求响应方法，响应电网调峰填谷需要，提高园区分布式能源利用效率，包括而不局限于园区设备响应等级划分原则，园区通过需求管理系统平台参与电网信息互动，以及多能互补园区需求响应方法实现算法。
如图1所示，本发明提出的基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法，适用于具有风光储分布式电源系统的园区，园区可通过需求响应管理系统与电网进行信息互动，在电网下发调峰需求时，可以通过本文所提的需求响应方法，有效提高分布式能源的利用率，优化用能设备用能方式，降低园区运行成本。
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 (1)

1.一种基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法，其特征在于所述响应方法包括下列步骤：
步骤1：接收电网下发的调峰需求值Ptarget；
步骤2：计算园区分布式电源系统在t时刻可增加的供电功率ΔPG(t)，计算公式如下：
ΔPG(t)＝ΔPPV(t)+ΔPWD(t)+ΔPS(t)
其中：ΔPPV(t)为光伏机组在t时刻可增加的出力功率；ΔPWD(t)为风电机组在t时刻可增加的出力功率；ΔPS(t)为储能系统在t时刻可增加的出力功率；
步骤3：如果园区分布式电源系统可增加供电功率大于电网调峰需求，即ΔPG(t)>Ptarget，则直接执行电网调峰指令；
步骤4：如果园区分布式电源系统可增加供电功率小于电网调峰需求，即ΔPG(t)<Ptarget，则园区根据不同设备的响应等级i，从上至下依次消减各设备用电量；
步骤5：某一响应等级设备可响应负荷PR i全部响应后，仍然无法满足电网调峰需求，则进一步控制下一响应等级设备PR i+1，直到完全满足电网调峰需求或所有设备已全部响应；
所述各设备的响应等级，在每个需求响应周期开始时采用加权排队算法实时更新，从而确定各用电设备参与需求响应的动态优先级；
所述加权排队算法兼顾各设备控制次数和用户舒适度，优先选取加权系数K值较小的设备/负荷进行响应，完成整个需求响应过程的控制目标：
加权系数计算公式如下：
K＝kaUa+(1-ka)C
式中：C为用户设备/负荷的被控次数，ka为权重系数，Ua为设备a的舒适度模型值；
对于可转移负荷，设备a的舒适度模型值Ua的计算公式如下：
Figure FDA0002559213450000021
对于可转移负荷，其延迟运行时间越长，对用户舒适度影响越大；其中Ta.d为设备a的实际延迟时间；Ta.dmax为设备的最大可延迟时间；Ta.s、Ta.e为用户预先确定的允许起止运行时段；Ta为设备a的总运行时长；Ta.sfact代表设备a的实际启动时刻；T为将1天划分为T个相等时段；
对于可中断负荷，设备a的舒适度模型值Ua的计算公式如下：
Figure FDA0002559213450000022
其中xa(t)为0/1变量，代表设备a在t时段是否运行，1代表运行；Ta.d为设备a的实际延迟时间；Ta.dmax为设备的最大可延迟时间；Ta.s、Ta.e为用户预先确定的允许起止运行时段；Ta为设备a的总运行时长；T为将1天划分为T个相等时段；
对于可消减负荷，设备a的舒适度模型值Ua的计算公式如下：
Figure FDA0002559213450000031
对于可消减负荷，功率偏离原设定值越大，舒适度越低，其中，Pa,best为原设定功率值，Pa(t)为实际功率值，xa(t)为0/1变量，为用户设定的已知参数，代表用户是否在t时段对功率有要求。
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