CN110535127A - 基于加权低碳积分的需求响应控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于加权低碳积分的需求响应控制方法，包括以下步骤：一、引入碳排放因素，计算行业平均碳排放量；步骤二、根据各行业用户用电情况建立加权低碳积分；步骤三、在需求响应期间，用户根据需求，基于加权低碳积分对补偿金额进行修正。本发明考虑各个用户碳排放量，建立针对各行业用户的加权低碳积分，低碳积分较高用户获得奖励，低碳积分较低用户获得惩罚，在加权低碳积分基础上实行需求响应的调度管理，提高了用户合理利用电力的有效、规范性，保护环境，减少碳排放量；本发明同时考虑需求侧管理和低碳排放的发电量，降低碳排放量，使用户合理使用电能，降低了用电成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于加权低碳积分的需求响应控制方法，属于电力需求侧控制技术领域。
背景技术
随着全球温度的不断上升，气候变暖问题逐渐成为当前人类面临的重大环境问题之一。针对碳排放问题，如果缺乏有效的激励措施降低碳排放量，人类环境问题将更加严峻。电力需求响应按照响应信号可分为价格型和激励型，前者指用户根据电价信息调整用电行为，后者指用户根据电力调度机构制定实施的激励政策调整用电行为。
加权低碳积分制度是一种具有正向激励的操作制度，在实行需求响应的基础上，根据各行业的平均碳排放建立加权低碳积分，对于高于行业平均碳排放的用户根据加权低碳积分实行惩罚，对于低于行业平均碳排放的用户根据加权低碳积分进行奖励。通过加权低碳积分的需求响应督促用户减少碳排放，能够提高能源利用效率。但是，现有需求响应的实行存在没有考虑环境因素的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于加权低碳积分的需求响应控制方法，弥补现有需求响应的实行没有考虑环境因素的不足，在实行需求响应的基础上，根据各个行业的碳排放量建立加权低碳积分对用户进行奖惩，提高用户合理利用能源的规范、有效性，降低用户碳排放量，保护环境，提高能源利用率。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种基于加权低碳积分的需求响应控制方法，包括以下步骤：
步骤一：引入碳排放因素，计算行业平均碳排放量；
步骤二：根据各行业用户用电情况建立加权低碳积分；
步骤三：在需求响应期间，用户根据需求，基于加权低碳积分对补偿金额进行修正。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
进一步的，步骤一中计算燃气、水、非金属矿物制品行业使用电力产生的碳排放量公式：
Caverage＝Paveragecaverage
式中：Caverage为行业平均碳排放量；Paverage为行业平均消耗电量；caverage为单位电量碳排放量。
进一步的,步骤二对于每个用户建立加权低碳积分，其公式为
式中：为属于k用户第t年低碳积分；β为权重比例，体现积分制定者偏好度，β取值范围在0.5至1.5之间；Caverage为行业平均碳排放量；ck为k用户碳排放量；Ek为k用户单位能耗的总产值。
进一步的，步骤三通过加权低碳积分制度，在管理用户侧负荷的同时，考虑低碳的因素，促进资源有效环保的利用，满足传统机组发电成本和可调负荷集群的调度费用最小，其调度的目标函数为:
式中：为传统机组i在时间段t的发电成本；表示时段t的调度成本；T为参与低碳积分的时间段；N是传统机组的数量；M表示参与需求响应的用户；Pi t是传统机组i在时段t的发电量；ai、bi是传统机组i的成本系数,ai、bi分别取0.3，1；为用户k在t时间段的电价；表示用户k在t时间段实施低碳积分削减的电量；表示用户k在t时间段实施低碳积分前预测电量；是用户k时段t的实际用电量；Sprice为低碳积分的基准值；S1为基础低碳积分价格；S2为阶梯型低碳积分补偿价格；为基准低碳积分值；η为单个低碳积分区间取值大小；σ为奖励系数。
进一步的，对目标函数的约束条件为：
(1)保证发电与用电平衡的系统功率平衡约束条件为：
式中，Pi t是传统机组i在时段t的发电量；是用户k在时段t的实际用电量；N是传统机组的数量；M表示参与需求响应的用户；
(2)发电侧传统机组的功率上下限约束条件为
式中，Pi t是传统机组i在时段t的发电量；Pi,max为传统机组i在时段t的最大发电量；Pi,min为传统机组i在时段t的最小发电量；
(3)发电侧传统机组的爬坡约束条件为
式中：Pi,max是机组i出力上限；RUi分别是机组i爬坡速度上下限；二进制变量表示机组i在时段t是否投入运行，机组投入运行，机组退出运行；
(4)负荷约束条件为
式中：Pk,max、Pk,min分别是用户k动作量上限，由区域内小时响应负荷总量决定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：考虑各个用户碳排放量，建立针对各行业用户的加权低碳积分，低碳积分较高用户获得奖励，低碳积分较低用户获得惩罚，在加权低碳积分基础上实行需求响应的调度管理，提高了用户合理利用电力的有效、规范性，保护环境，减少碳排放量；本发明同时考虑需求侧管理和低碳排放的发电量，降低碳排放量，使用户合理使用电能，降低了用电成本。
附图说明
图1为基于低碳积分的需求响应流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，基于加权低碳积分的需求响应控制方法，步骤一：引入碳排放因素，计算行业平均碳排放量，计算燃气、水、非金属矿物制品行业使用电力产生的碳排放量公式：
Caverage＝Paveragecaverage
式中：Caverage为行业平均碳排放量；Paverage为行业平均消耗电量；caverage为单位电量碳排放量；
实施例某地各行业平均碳排放量如表1所示；
表1：
| 行业 | 平均碳排放(x10<sup>3</sup>kg) |
| A | 1.246 |
| B | 1.906 |
| C | 0.928 |
| D | 0.801 |
| E | 0.977 |
步骤二对于每个用户建立加权低碳积分，其公式为
式中：为属于k用户第t年低碳积分；β为权重比例，体现积分制定者偏好度，β取值范围在0.5至1.5之间；Caverage为行业平均碳排放量；ck为k用户碳排放量；Ek为k用户单位能耗的总产值；
实施例对参与需求响应的用户建立低碳积分，β取1，其加权低碳积分如表2所示；
表2：
步骤三通过加权低碳积分制度，在管理用户侧负荷的同时，考虑低碳的因素，促进资源有效环保的利用，满足传统机组发电成本和可调负荷集群的调度费用最小，其调度的目标函数为:
式中：为传统机组i在时间段t的发电成本；表示时段t的调度成本；T为参与低碳积分的时间段；N是传统机组的数量；M表示参与需求响应的用户；Pi t是传统机组i在时段t的发电量；ai、bi是传统机组i的成本系数,ai、bi分别取0.3，1；为用户k在t时间段的电价；表示用户k在t时间段实施低碳积分削减的电量；表示用户k在t时间段实施低碳积分前预测电量；是用户k时段t的实际用电量；Sprice为低碳积分的基准值；S1为基础低碳积分价格；S2为阶梯型低碳积分补偿价格；为基准低碳积分值；η为单个低碳积分区间取值大小；σ为奖励系数。
对目标函数的约束条件为：
(1)保证发电与用电平衡的系统功率平衡约束条件为：
式中，Pi t是传统机组i在时段t的发电量；是用户k在时段t的实际用电量；N是传统机组的数量；M表示参与需求响应的用户；
(2)发电侧传统机组的功率上下限约束条件为
式中，Pi t是传统机组i在时段t的发电量；Pi,max为传统机组i在时段t的最大发电量；Pi,min为传统机组i在时段t的最小发电量；
(3)发电侧传统机组的爬坡约束条件为
式中：Pi,max是机组i出力上限；RUi分别是机组i爬坡速度上下限；二进制变量表示机组i在时段t是否投入运行，机组投入运行，机组退出运行；
(4)负荷约束条件为
式中：Pk,max、Pk,min分别是用户k动作量上限，由区域内小时响应负荷总量决定。
实施例中单个低碳积分区间取值为10；20为奖励系数，对于用户的低碳积分补偿如表3所示
表3:
| 用户编号 | 低碳积分 |
| 1 | 0.4891 |
| 2 | 0.5291 |
| 3 | 0.6891 |
| 4 | 0.3191 |
| 5 | 0.6991 |
本发明考虑各个用户碳排放量，建立针对各行业用户的加权低碳积分，低碳积分较高用户获得奖励，低碳积分较低用户获得惩罚，在加权低碳积分基础上实行需求响应的调度管理，提高了用户合理利用电力的有效、规范性，保护环境，减少碳排放量；本发明同时考虑需求侧管理和低碳排放的发电量，降低碳排放量，使用户合理使用电能，降低了用电成本。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于加权低碳积分的需求响应控制方法，特征在于，包括以下步骤：
步骤一：引入碳排放因素，计算行业平均碳排放量；
步骤二：根据各行业用户用电情况建立加权低碳积分；
步骤三：在需求响应期间，用户根据需求，基于加权低碳积分对补偿金额进行修正。
2.如权利要求1所述的基于加权低碳积分的需求响应控制方法，其特征在于，所述步骤一中计算燃气、水、非金属矿物制品行业使用电力产生的碳排放量公式：
Caverage＝Paveragecaverage
式中：Caverage为行业平均碳排放量；Paverage为行业平均消耗电量；caverage为单位电量碳排放量；
步骤二对于每个用户建立加权低碳积分，其公式为
式中：为属于k用户第t年低碳积分；β为权重比例，体现积分制定者偏好度，β取值范围在0.5至1.5之间；Caverage为行业平均碳排放量；ck为k用户碳排放量；Ek为k用户单位能耗的总产值；
步骤三通过加权低碳积分制度，在管理用户侧负荷的同时，考虑低碳的因素，促进资源有效环保的利用，满足传统机组发电成本和可调负荷集群的调度费用最小，其调度的目标函数为:
式中：为传统机组i在时间段t的发电成本；表示时段t的调度成本；T为参与低碳积分的时间段；N是传统机组的数量；M表示参与需求响应的用户；Pi t是传统机组i在时段t的发电量；ai、bi是传统机组i的成本系数,ai、bi分别取0.3，1；为用户k在t时间段的电价；表示用户k在t时间段实施低碳积分削减的电量；表示用户k在t时间段实施低碳积分前预测电量；是用户k时段t的实际用电量；Sprice为低碳积分的基准值；S1为基础低碳积分价格；S2为阶梯型低碳积分补偿价格；为基准低碳积分值；η为单个低碳积分区间取值大小；σ为奖励系数。
3.如权利要求2所述的基于加权低碳积分的需求响应控制方法，其特征在于，对目标函数的约束条件为：
(1)保证发电与用电平衡的系统功率平衡约束条件为：
式中，Pi t是传统机组i在时段t的发电量；是用户k在时段t的实际用电量；N是传统机组的数量；M表示参与需求响应的用户；
(2)发电侧传统机组的功率上下限约束条件为
式中，Pi t是传统机组i在时段t的发电量；Pi,max为传统机组i在时段t的最大发电量；Pi,min为传统机组i在时段t的最小发电量；
(3)发电侧传统机组的爬坡约束条件为
式中：Pi,max是机组i出力上限；RUi分别是机组i爬坡速度上下限；二进制变量表示机组i在时段t是否投入运行，机组投入运行，机组退出运行；
(4)负荷约束条件为
式中：Pk,max、Pk,min分别是用户k动作量上限，由区域内小时响应负荷总量决定。
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