CN111327049A - 一种分层分级的需求侧响应方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分层分级的需求侧响应方法，从上到下分为三级：一级区域层主要实现需求侧响应总体调度，二级园区层主要实现源荷协同响应和三级用户层主要实现用户自动优化响应，每级都可以智能决策，又能够响应上级调度下级，通过这种分散自治、优化协调的区域‑园区‑用户分层分级的需求响应机制，解决了响应机制复杂难以精确调控的问题，并提升了用户效益和用能效率。

Description

一种分层分级的需求侧响应方法

技术领域

本发明涉及电力系统需求侧响应技术领域，特别是，涉及区域-园区-用户的分层分级的需求侧响应方法。

背景技术

目前，随着能源改革的推进，国家供给侧能源结构和需求侧用能结构发生了重大变化，越来越多的风电和光伏等可再生能源得到大力发展，电能消耗在终端用能结构中所占比例越来越大。与此同时，这种根本性的变化也带来了一系列问题，新能源的不可控对电网的运行产生了安全问题，用能需求的增加加剧了电力供需平衡的矛盾。需求侧响应利用用能侧资源的灵活可控性，能够有效解决供需资源优化，提高能源系统的可靠性，对电力系统的发展具有重要意义。

目前针对需求侧响应问题，国内外学者已经做了很多研究，包括针对工业用户、商业用户和居民用户等不同类型负荷参与需求侧响应的研究；针对需求侧响应对电网运行的影响研究；针对需求侧响应消纳分布式能源的研究等内容。但是以上研究都是电网直接与终端用户进行互动，存在需求侧负荷数量众多，响应机制复杂，调控精度较低，难以精确预测问题，缺少从区域-园区-用户三级层面考虑的需求侧响应协同机制的研究，因此本发明在以上研究的基础上，提出了一种基于区域-园区-用户的分层分级的需求侧响应方法。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中响应机制复杂难以精确调控的问题的缺陷，从而提供一种分层分级的需求侧响应方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种分层分级的需求侧响应方法，包括：

区域层接收省级电网或省级需求侧响应平台下发的需求侧响应计划；

对园区综合运行效益进行评估，并根据评估结果进行需求侧响应容量分配；

园区层接收上层区域层下发的响应配额；

建立以园区的综合运行成本最小为目标函数的数学模型，利用遗传算法求解模型，确定园区内用户的需求响应目标，并下发；

用户层安装有自动需求响应系统；

园区层根据用户层的实际响应情况，对用户进行奖惩评定；

区域层根据园区层的实际想要情况，对园区进行奖惩评定；

作为本发明所述一种分层分级的需求侧响应方法的一种优选方案，其中：所述区域层需求响应总调度接收省级电网或省级需求侧响应平台下发的需求侧响应计划。

作为本发明所述一种分层分级的需求侧响应方法的一种优选方案，其中：所述对对园区综合运行效益进行评估时，区域层综合考虑园区的负荷参与度、新能源利用率和运行成本，并根据评估结果进行需求侧响应容量分配，确定每个园区的需求侧响应容量配额，并下发。

作为本发明所述一种分层分级的需求侧响应方法的一种优选方案，其中：所述对园区综合运行效益进行评估，并根据评估结果进行需求侧响应容量分配，包括如下步骤：

区域层在接收到需求侧响应计划后，要求下层园区层上报各园区在需求侧响应时段内的需求侧响应容量计划曲线；

区域层在接收到园区层上报的需求侧响应容量计划曲线后，建立园区需求侧响应效果评估指标体系，包括负荷参与度指标、新能源利用率指标和综合运行成本指标，利用模糊综合评价方法对园区需求侧响应综合效果进行评估，并对园区参与需求侧响应容量分配的优先级进行划分；

根据给出的园区参与需求侧响应容量分配的优先级，对园区进行排序，依次将园区优先级排序为1、2、3…n；

根据园区优先级依次分配响应配额，假设需求侧响应计划总目标为P_ta，各园区的计划容量和分配容量为P_pi和P_ri，则按照园区优先级顺序依次判断各园区的计划容量是否满足计划总目标，即判断是否P_pi≥P_ta，如果是则P_ri＝P_ta，如果否，则P_ri＝P_pi，则剩下的计划目标为P_ra＝P_ta-P_ri。如果存在多个园区优先级相同，并且剩余的计划目标小于优先级相同的园区的总计划容量，则采用容量裕度法分配计划目标，即：

(m为优先级相同的园区的个数)。按照园区优先级，继续计算下个园区的分配容量，直到所有园区被分配或者响应计划目标被满足；

基于上述步骤，将各园区的分配容量下发给园区层。

作为本发明所述一种分层分级的需求侧响应方法的一种优选方案，其中：所述园区层利用社区内分布式能源、分布式储能和终端用户资源，建立以园区的综合运行成本最小为目标函数的数学模型，利用遗传算法求解模型，确定园区内用户的需求响应目标，并下发。

作为本发明所述一种分层分级的需求侧响应方法的一种优选方案，其中：所述用户层安装有自动需求响应系统，包括如下步骤：

用户层自动需求响应系统对用户设备进行类型配置：可以削峰填谷的设备设置为01、可柔性调节的设备设置为02、可直控开断的设备设置为03和不可控的设备设置为04；

考虑不影响具有生产性质的用户的日常生产量，优先对可削峰填谷设备从新安排日用电计划，将计划响应时段内的设备安排到低谷时段运行，并计算计划响应时段内可削减容量P₀₁；

如果可削峰填谷设备无法满足用户的需求响应目标，则继续对可柔性调节设备和可直控开断设备进行响应安排。考虑减少设备启停次数及寿命，在上述步骤的基础上优先对可柔性调节设备进行响应安排，同时考虑用户的舒适度，并通过参数序列化优先方法安排可柔性调节设备的运行曲线，并计算计划响应时段内可削减容量P₀₂；

如果所述一上步骤都无法满足用户的需求响应目标，则最后对可直控开断的设备进行响应安排，可直控开断设备根据对用户的影响程度排序，影响程度低的优先安排，影响程度高的滞后安排；

用户层自动需求响应系统形成最终用户设备响应方案，并将信息发送给用户，由用户选择最终执行方式：系统自动执行或用户手动执行；

用户层将用户的实际响应情况长传至园区层。

本发明的有益效果：

本发明提供一种分层分级的需求侧响应方法，通过这种分散自治、优化协调的区域-园区-用户分层分级的需求响应机制，解决了响应机制复杂难以精确调控的问题，并提升了用户效益和用能效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明分层分级的需求侧响应方法流程简图；

图2为本发明分层分级的需求侧响应分层分级示意图；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本实施例提供了一种分层分级的需求侧响应方法，步骤1：区域需求侧响应总体调度层与省级电网或省级需求侧响应平台进行通信，接收省级电网或省级需求侧响应平台下发的需求侧响应计划，需求侧响应计划包括需求侧响应时段、需求侧响应目标、需求侧响应补贴、需求侧响应规则，需求侧响应规则包括参与需求侧响应的用户在响应时段内的最大响应次数、最小响应次数、单次最大响应时间和单次最小响应时间，需求侧响应补贴是电网对所有参与需求侧响应的社区的激励补偿电价。

步骤2：区域层需求响应总调度接收下层园区层上送的响应时段内各社区需求侧响应计划曲线，采用基于能源利用效率的需求侧响应容量分配方法确定各园区的需求响应配额，并下发，包括以下步骤：

步骤201：区域需求侧响应总体调度层在接收到需求侧响应计划后，要求二级园区层上报各园区在需求侧响应时段内的需求侧响应容量计划曲线。

步骤202：区域层在接收到园区层上报的需求侧响应容量计划曲线后，建立园区需求侧响应效果评估指标体系，包括负荷参与度指标、新能源利用率指标和综合运行成本指标，利用模糊综合评价方法对园区需求侧响应综合效果进行评估，并对园区参与需求侧响应容量分配的优先级进行划分，包括以下步骤：

步骤2021：建立园区需求侧响应效果评估指标体系，包括负荷参与度指标、新能源利用率指标和综合运行成本指标。

所述需求侧响应效益评估指标包括：

负荷参与度指标：

假设区域层计划响应时段为T0～T1，其中T0和T1都为小时的倍数，以10 分钟为一个时间间隔，将总计划响应时段划分为N＝(T1-T0)/10个时段。

式中，

为第i个园区第t个时段响应后的负荷，

为第i个园区第t个时段响应前的负荷，

为第i个园区不参与需求侧响应时的总负荷，该指标值越大，园区的负荷参与程度越高。

新能源利用率指标：用于表征园区内分布式能源的就地消纳程度，公式如下：

式中，

为第i个园区在t时段内新能源总发电量，

为第i个园区在 t时段内总用电量，该指标值越大，则表明园区内新能源利用率越高。

园区运行成本指标：用于表征园区综合能源经济性，公式如下：

式中，

分别为第i个园区在需求响应时段内能源消耗成本、系统运维成本、机组启停成本、给予用户的需求响应补贴及从电能交易成本，该指标越小，表明园区运行成本越低。

步骤2022：筛选需求响应相似日，从历史数据库中筛选与本次计划响应日相似的历史需求响应数据，根据步骤2021中建立的3个评估指标，采用模糊综合评价方法对园区需求响应综合效益进行评估，综合评分越高则表示园区的需求响应效益越好。

步骤2023：按照园区需求响应效益综合评分的大小对园区进行优先级划分，需求响应综合效益评估越好的园区优先级越高，优先级高的园区优先参与需求响应容量分配。

步骤203：根据步骤202给出的园区参与需求侧响应容量分配的优先级，对园区进行排序，依次将园区优先级排序为1、2、3…n。

步骤204：根据园区优先级依次分配响应配额，假设需求侧响应计划总目标为P_ta，各园区的计划容量和分配容量为P_pi和P_ri，则按照园区优先级顺序依次判断各园区的计划容量是否满足计划总目标，即判断是否P_pi≥P_ta，如果是则P_ri＝ P_ta，如果否，则P_ri＝P_pi，则剩下的计划目标为P_ra＝P_ta-P_ri。如果存在多个园区优先级相同，并且剩余的计划目标小于优先级相同的园区的总计划容量，则采用容量裕度法分配计划目标，即

按照园区优先级，继续计算下个园区的分配容量，直到所有园区被分配或者响应计划目标被满足。

步骤205：基于步骤204，将各园区的分配容量下发给园区层。

步骤3：园区层接收上级区域层下发的响应配额。

步骤4：园区层利用园区内分布式能源、分布式储能和终端用户资源，建立以激励补偿电价和分时电价为基础，考虑负荷优先级并以园区的综合运行成本最小为目标函数的数学模型，利用遗传算法求解模型，确定园区内用户的需求响应目标曲线，并下发，包括以下步骤：

步骤401：建立园区运行成本最小数学模型，公式如下：

式中，

为园区内所有分布式能源和分布式储能总运行成本，m为园区内分布式能源和分布式储能总个数，k为园区内用户数量，

为园区内用户参与需求响应后总补偿电费，C_Dj(t)为园区内参与需求侧响应的负荷j 的激励补偿，P_Dj0t为用户j不参与需求侧响应时的用电需求，P_Djt为用户j 参与需求侧响应后用电需求，D_Dj(t)为用户j的需求侧响应激励电价，D_Dej(t)为用户j的分时电价。

步骤402：采用遗传算法计算园区内各用户在响应时段内的目标容量曲线，并下发到用户层。

步骤5：用户层安装有自动需求响应系统，该系统可以自动获取或者手录用户设备基本信息、运行数据和配置信息，该系统接收到园区层下发的目标容量曲线后，自动制定需求响应策略并执行，包括以下步骤：

步骤501：用户层自动需求响应系统对用户设备进行类型配置：可以削峰填谷的设备设置为01、可柔性调节的设备设置为02、可直控开断的设备设置为03 和不可控的设备设置为04。

步骤502：考虑不影响具有生产性质的用户的日常生产量，优先对可削峰填谷设备从新安排日用电计划，将计划响应时段内的设备安排到低谷时段运行，并计算计划响应时段内可削减容量P₀₁。

步骤503：如果可削峰填谷设备无法满足用户的需求响应目标，则继续对可柔性调节设备和可直控开断设备进行响应安排。考虑减少设备启停次数及寿命，在步骤502的基础上优先对可柔性调节设备进行响应安排，同时考虑用户的舒适度，并通过参数序列化优先方法安排可柔性调节设备的运行曲线，并计算计划响应时段内可削减容量P₀₂。

步骤504：如果所述步骤502和步骤503都无法满足用户的需求响应目标，则最后对可直控开断的设备进行响应安排，可直控开断设备根据对用户的影响程度排序，影响程度低的优先安排，影响程度高的滞后安排。

步骤505：用户层自动需求响应系统形成最终用户设备响应方案，并将信息发送给用户，由用户选择最终执行方式：系统自动执行或用户手动执行。

步骤506：用户层将用户的实际响应情况长传至园区层。

步骤6：园区层根据用户层的实际响应情况，对用户进行奖惩评定。

步骤7：区域层根据园区层的实际响应情况，对园区进行奖惩评定

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种分层分级的需求侧响应方法，其特征在于，包括：

区域层接收省级电网或省级需求侧响应平台下发的需求侧响应计划；

对园区综合运行效益进行评估，并根据评估结果进行需求侧响应容量分配；

园区层接收上层区域层下发的响应配额；

建立以园区的综合运行成本最小为目标函数的数学模型，利用遗传算法求解模型，确定园区内用户的需求响应目标，并下发；

用户层安装有自动需求响应系统；

园区层根据用户层的实际响应情况，对用户进行奖惩评定；

区域层根据园区层的实际想要情况，对园区进行奖惩评定。

2.根据权利要求1所述分层分级的需求侧响应方法，其特征在于：所述区域层需求响应总调度接收省级电网或省级需求侧响应平台下发的需求侧响应计划。

3.根据权利要求1所述分层分级的需求侧响应方法，其特征在于：所述对对园区综合运行效益进行评估时，区域层综合考虑园区的负荷参与度、新能源利用率和运行成本，并根据评估结果进行需求侧响应容量分配，确定每个园区的需求侧响应容量配额，并下发。

4.根据权利要求3所述分层分级的需求侧响应方法，其特征在于：所述对园区综合运行效益进行评估，并根据评估结果进行需求侧响应容量分配，包括如下步骤：

区域层在接收到需求侧响应计划后，要求下层园区层上报各园区在需求侧响应时段内的需求侧响应容量计划曲线；

区域层在接收到园区层上报的需求侧响应容量计划曲线后，建立园区需求侧响应效果评估指标体系，包括负荷参与度指标、新能源利用率指标和综合运行成本指标，利用模糊综合评价方法对园区需求侧响应综合效果进行评估，并对园区参与需求侧响应容量分配的优先级进行划分；

根据给出的园区参与需求侧响应容量分配的优先级，对园区进行排序，依次将园区优先级排序为1、2、3…n；

根据园区优先级依次分配响应配额，假设需求侧响应计划总目标为P_ta，各园区的计划容量和分配容量为P_pi和P_ri，则按照园区优先级顺序依次判断各园区的计划容量是否满足计划总目标，即判断是否P_pi≥P_ta，如果是则P_ri＝P_ta，如果否，则P_ri＝P_pi，则剩下的计划目标为P_ra＝P_ta-P_ri。如果存在多个园区优先级相同，并且剩余的计划目标小于优先级相同的园区的总计划容量，则采用容量裕度法分配计划目标，即：

(m为优先级相同的园区的个数)。按照园区优先级，继续计算下个园区的分配容量，直到所有园区被分配或者响应计划目标被满足；

基于上述步骤，将各园区的分配容量下发给园区层。

5.根据权利要求1所述分层分级的需求侧响应方法，其特征在于：所述园区层利用社区内分布式能源、分布式储能和终端用户资源，建立以园区的综合运行成本最小为目标函数的数学模型，利用遗传算法求解模型，确定园区内用户的需求响应目标，并下发。

6.根据权利要求1所述分层分级的需求侧响应方法，其特征在于：所述用户层安装有自动需求响应系统，包括如下步骤：

用户层自动需求响应系统对用户设备进行类型配置：可以削峰填谷的设备设置为01、可柔性调节的设备设置为02、可直控开断的设备设置为03和不可控的设备设置为04；

考虑不影响具有生产性质的用户的日常生产量，优先对可削峰填谷设备从新安排日用电计划，将计划响应时段内的设备安排到低谷时段运行，并计算计划响应时段内可削减容量P₀₁；

如果可削峰填谷设备无法满足用户的需求响应目标，则继续对可柔性调节设备和可直控开断设备进行响应安排。考虑减少设备启停次数及寿命，在上述步骤的基础上优先对可柔性调节设备进行响应安排，同时考虑用户的舒适度，并通过参数序列化优先方法安排可柔性调节设备的运行曲线，并计算计划响应时段内可削减容量P₀₂；

如果所述一上步骤都无法满足用户的需求响应目标，则最后对可直控开断的设备进行响应安排，可直控开断设备根据对用户的影响程度排序，影响程度低的优先安排，影响程度高的滞后安排；

用户层自动需求响应系统形成最终用户设备响应方案，并将信息发送给用户，由用户选择最终执行方式：系统自动执行或用户手动执行；

用户层将用户的实际响应情况长传至园区层。

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