CN111738776B - 一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法 - Google Patents

一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法，其根据需求侧可调节资源所参与的电力需求响应品种对应的响应时间尺度，分别选择进入小时级、分钟级、秒级及毫秒级的响应认定评价流程，在认定评价流程结束后，向参与需求响应的电力用户返回认定结果。本发明将需求侧可调节资源所参与的电力需求响应的时间尺度作为划分标准，在同一电力需求响应品种下根据响应的品质优劣、效果好坏对其响应结果进行认定评价，可根据实际效果进行有针对性的评估，解决了如何认定、评价需求侧可调节资源参与需求响应的表现这一问题。本发明更能区分不同灵活程度的需求侧可调节资源的功能差异，更能体现需求侧可调节资源执行响应时产生的实际价值。

Description

一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法
技术领域
本发明涉及电力需求响应技术领域，具体涉及一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法。
背景技术
中国专利公开号CN106372739A公开了一种基于需求响应基线的需求响应效果评估方法，其根据实施需求响应的基线和实施需求响应的负荷曲线确定需求响应量，并对需求响应量进行评估。但是单纯基于基线的效果评估不能适应不同时间尺度下需求侧可调节资源的价值的差异性，也不能根据实际效果进行有针对性的评估。
中国专利公开号CN108710992A公开了一种需求响应参与电网削峰填谷效果的评估方法。但是该专利专注于需求响应对电网的影响评估，不能解决如何认定、评价用户参与需求响应的表现这一问题。
发明内容
为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提出一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法，包括：
根据需求侧可调节资源所参与的不同时间尺度的电力需求响应品种，对应选择进入不同时间尺度的需求响应认定评价流程，所述不同时间尺度的电力需求响应品种包括小时级电力需求响应品种、分钟级电力需求响应品种、秒级及毫秒级电力需求响应品种，所述不同时间尺度的需求响应认定评价流程包括小时级需求响应认定评价流程、分钟级需求响应认定评价流程、秒级及毫秒级需求响应认定评价流程；
所述小时级需求响应认定评价流程针对日前小时级、日内小时级电力需求响应品种，需要事前计算的执行电力需求响应时段内的基线负荷功率值与执行响应后实测负荷功率值的差额，基于差额和申报的响应量计算完成率，将完成率作为日前小时级、日内小时级电力需求响应的响应结果认定评价依据；
所述分钟级需求响应认定评价流程针对日前分钟级、日内分钟级电力需求响应品种，以执行电力需求响应时段每个调节指令区间内需求侧可调节资源的实际运行功率与电力调度中心发布的调度控制指令的差额以及实际运行功率达到最低调节目标所需要花费的时间作为日前分钟级、日内分钟级电力需求响应的响应结果认定评价依据；
所述秒级及毫秒级需求响应认定评价流程针对日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应品种，对需求侧可调节资源响应电力调度中心下发的调度控制指令的调节速率、时间延迟、调节误差进行综合考核，并将其作为日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应的响应结果认定评价依据；
在认定评价流程结束后，向参与需求响应的电力用户返回响应认定结果。
作为进一步的改进，在小时级需求响应认定评价流程中，将目标用户或目标对象的日负荷曲线按照相似日进行分类，针对每种类型计算电力用户的基线负荷，并对基线负荷的准确度定期考核，考核结果满足要求的基线负荷方可生效。
作为进一步的改进，在分钟级需求响应认定评价流程中，目标用户或目标对象在执行电力需求响应时段每个调节指令区间内需求侧可调节资源的实际运行功率与电力调度中心发布的调度控制指令的差额以及实际运行功率达到最低调节目标所需要花费的时间将影响响应的收益，响应的考核指标多次不能达到要求的将失去参与该类电力需求响应品种的资格。
作为进一步的改进，在秒级及毫秒级需求响应认定评价流程中，基于需求侧可调节资源的调节速度、时间延迟、调节误差计算综合需求响应性能系数，综合需求响应性能系数达到规定值方可参与日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应品种。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：本发明舍去了对各类需求侧资源按实际类别进行复杂的成本核算、从而确定补偿金额的方式，转而将需求侧资源的响应的时间尺度作为划分标准，在同一电力需求响应品种下进一步根据响应的品质优劣、效果好坏对其电力需求响应结果进行认定评价，可根据实际效果进行有针对性的评估，解决了如何认定、评价用户参与需求响应的表现这一问题。本发明更能区分不同灵活程度的需求侧可调节资源的功能差异，更能体现需求侧可调节资源执行响应时产生的实际价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明的一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法的流程图。
图2是小时级电力需求响应认定评价流程图。
图3是分钟级电力需求响应认定评价流程图。
图4是秒级及毫秒级电力需求响应认定评价流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所述，本发明实施例提供一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法，包括：
不论需求侧可调节资源的资源类别，一律按照根据需求侧可调节资源所参与的不同时间尺度的电力需求响应品种，对应选择进入不同时间尺度的需求响应认定评价流程，所述不同时间尺度的电力需求响应品种包括小时级电力需求响应品种、分钟级电力需求响应品种、秒级及毫秒级电力需求响应品种，所述不同时间尺度的需求响应认定评价流程包括小时级需求响应认定评价流程、分钟级需求响应认定评价流程、秒级及毫秒级需求响应认定评价流程。
在认定评价流程结束后，统一进入向参与需求响应的电力用户返还响应结果的通道，向参与需求响应的电力用户返回响应认定结果。
如图2所示，所述小时级需求响应认定评价流程针对日前小时级、日内小时级电力需求响应品种，需要事前计算的执行电力需求响应时段内的基线负荷功率值与执行响应后实测负荷功率值的差额，基于差额和申报的响应量计算完成率，将完成率作为日前小时级、日内小时级电力需求响应的响应结果认定评价依据。具体的，在小时级需求响应认定评价流程中，将目标用户或目标对象的日负荷曲线按照相似日进行分类，针对每种类型计算电力用户的基线负荷，并对基线负荷的准确度定期考核，考核结果满足要求的基线负荷方可生效，该类电力需求响应的补偿价格需体现参与响应带来的电能量价值。
所述小时级需求响应认定评价流程包含如下步骤：
步骤1-1：根据参与响应的电力用户相似日划分方案，选择对应的基线负荷。并根据需求响应执行前若干时刻的实际负荷情况对基线负荷进行修正。如（式1）所示。
Figure 647610DEST_PATH_IMAGE001
（式1）
其中t时刻为需求响应开始时刻；c d 为第日的调整因子；Q d,t-T 为第d日的t-T时刻的实际负荷值；Q B,d,t 为第d日t时刻的基线负荷，与d-n日到d-1日时刻的的实际负荷值有关。Q’ B,d,t 为第d日t时刻修正后的基线负荷。
步骤1-2：根据电力用户的响应执行情况，计算实际响应完成率。如（式2）所示。
Figure 610756DEST_PATH_IMAGE002
（式2）
其中
Figure 452810DEST_PATH_IMAGE003
为t时刻小时级需求响应的实际响应完成率；
Figure 926647DEST_PATH_IMAGE004
为响应执行前申报的t时刻可削减负荷功率；其余符号与（式1）中含义一致。
步骤1-3：根据实际响应完成率，对t时刻参与响应的电力用户进行补偿金额核算，核算方案如下：
表格
Figure 537757DEST_PATH_IMAGE005
小时级电力需求响应补偿方案
Figure 731192DEST_PATH_IMAGE007
其中
Figure 998225DEST_PATH_IMAGE008
为小时级实际响应完成率可接受的最大值；
Figure 10174DEST_PATH_IMAGE009
为小时级实际响应完成率可接受的最小值；
Figure 679053DEST_PATH_IMAGE010
为t时刻小时级需求响应的每小时单位负荷容量补偿价格。
步骤1-4：统计一段时期内，电力用户参与小时级需求响应的实际响应完成率低于小时级实际响应完成率可接受的最小值的次数，若超过一定次数，则取消或暂时冻结该用户参与此类需求响应的资格。
如图3所示，所述分钟级需求响应认定评价流程针对日前分钟级、日内分钟级电力需求响应品种，以执行电力需求响应时段每个调节指令区间内需求侧可调节资源的实际运行功率与电力调度中心发布的调度控制指令的差额以及实际运行功率达到最低调节目标所需要花费的时间作为日前分钟级、日内分钟级电力需求响应的响应结果认定评价依据。具体的，在分钟级需求响应认定评价流程中，目标用户或目标对象在执行电力需求响应时段每个调节指令区间内需求侧可调节资源的实际运行功率与电力调度中心发布的调度控制指令的差额以及实际运行功率达到最低调节目标所需要花费的时间将影响响应的收益，响应效果多次不能达到要求的将失去参与该类电力需求响应品种的资格，该类电力需求响应的补偿价格不仅需体现参与响应带来的电能量价值，还应该体现需求侧可调节资源作为电力备用，提供备用服务的价值。
所述分钟级需求响应认定评价流程包含如下步骤：
步骤2-1：根据参与响应的电力用户相似日划分方案，选择对应的基线负荷。并根据需求响应执行前若干时刻的实际负荷情况对基线负荷进行修正，细节与步骤1-1类似。
步骤2-2：根据电力用户的响应执行情况，计算实际功率与基线负荷功率的差额
Figure 313DEST_PATH_IMAGE011
作为实际响应量，将实际响应量的绝对值与控制指令的较小者
Figure 66227DEST_PATH_IMAGE012
作为结算响应量。
步骤2-3：参与分钟级电力需求响应的资源在响应执行时段内，要根据分钟级需求响应执行指令来执行响应，根据分钟级需求响应指令下发到执行响应的时间跨度来核算每小时容量补偿金额，具体如下表：
表格 2分钟级电力需求响应容量补偿方案
Figure 803239DEST_PATH_IMAGE014
其中
Figure 388941DEST_PATH_IMAGE015
为满足要求的响应执行时间延迟；
Figure 818785DEST_PATH_IMAGE016
为t时刻当地分钟级电力需求响应的单位容量补偿价格；
Figure 873460DEST_PATH_IMAGE017
为电力用户申报的参与分钟级电力需求响应的可调容量；
Figure 148583DEST_PATH_IMAGE018
为最大响应可延迟时间。
步骤2-4：按照步骤2-2中计算的差额核算可调节资源的电量补偿，t时刻的电量补偿金额为
Figure 854371DEST_PATH_IMAGE019
，其中
Figure 504052DEST_PATH_IMAGE020
为分钟级电力需求响应单位电量补偿价格。
步骤2-5：考核参与该类需求响应的需求侧可调节资源的实际最大响应量
Figure 232973DEST_PATH_IMAGE021
与申报容量值
Figure 374105DEST_PATH_IMAGE022
的关系（其中
Figure 685131DEST_PATH_IMAGE023
为分钟级电力需求响应约定的响应执行时段），具体如下表：
表格 3分钟级电力需求响应考核方案
Figure 456778DEST_PATH_IMAGE025
其中
Figure 469734DEST_PATH_IMAGE026
为最大可接受的容量偏差系数；特别的，当需求侧可调节资源因分钟级需求响应执行指令要求而使实际最大响应量没有达到
Figure 352239DEST_PATH_IMAGE027
，则免于考核。
步骤2-6：核算参与该类电力需求响应的用户的响应补偿为容量补偿（按步骤2-3计算）加电量补偿（按步骤2-4计算）减去考核金额（按步骤2-5计算），统计一段时期内，电力用户参与分钟级需求响应的最大响应量
Figure 16308DEST_PATH_IMAGE028
低于申报容量值
Figure 21173DEST_PATH_IMAGE029
的最大可接受偏差的次数，若超过一定次数，则取消或暂时冻结该用户参与此类需求响应的资格。
如图4所示，所述秒级及毫秒级需求响应认定评价流程针对日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应品种，对需求侧可调节资源响应电力调度中心下发的调度控制指令的调节速率、时间延迟、调节误差进行综合考核，并将其作为日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应的响应结果认定评价依据。具体的，在秒级及毫秒级需求响应认定评价流程中，基于需求侧可调节资源的调节速度、时间延迟、调节误差计算综合需求响应性能系数，综合需求响应性能系数达到规定值方可参与日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应品种。该类电力需求响应的补偿价格应该体现需求侧可调节资源因不能参与其他电力需求响应的机会成本以及在一段时间内持续响应调度控制指令所带来的设备损耗成本。所述秒级及毫秒级需求响应认定评价流程包含如下步骤：
步骤3-1：根据需求侧可调节资源的独立电能计量装置的数据，计算可调节资源的跟踪控制指令的调节速度指标
Figure 459107DEST_PATH_IMAGE030
，具体计算方式如下：
Figure 692774DEST_PATH_IMAGE031
（式3）
其中
Figure 165343DEST_PATH_IMAGE032
为目标可调节资源的跟踪调节指令的速度（单位：kW/s）；
Figure 341110DEST_PATH_IMAGE033
为相同频率控制区内全体参与此类品种的需求侧可调节资源的跟踪调度调节指令的速度的平均值（单位：kW/s）。
步骤3-2：计算可调节资源从接收到控制指令到开始响应之间的时间延迟指标
Figure 266340DEST_PATH_IMAGE034
，具体计算方式如下：
Figure 490648DEST_PATH_IMAGE035
（式4）
其中t为目标可调节资源的时间延迟（单位：s）；
Figure 860800DEST_PATH_IMAGE036
为允许的最大时间延迟（单位：s）。
步骤3-3：计算可调节资源实际负荷功率跟踪调节指令的调节误差指标
Figure 207468DEST_PATH_IMAGE037
，具体计算方式如下：
Figure 619994DEST_PATH_IMAGE038
（式5）
其中
Figure 461043DEST_PATH_IMAGE039
为目标可调节资源的调节误差（单位：kW）；
Figure 642625DEST_PATH_IMAGE040
为允许的最大调节误差延迟（单位：kW）。
步骤3-4:根据调节速度指标、时间延迟指标、调节误差指标形成综合调节性能指标，具体计算方法如下：
Figure 894615DEST_PATH_IMAGE041
（式6）
其中
Figure 794438DEST_PATH_IMAGE042
分别为调节速度指标、时间延迟指标、调节误差指标的权重系数。
步骤3-5:考核参与该类品种的需求侧可调节资源的综合调节性能指标，若低于容许的最低值，则认定为本次响应无效，并取消或暂时冻结其参与此类响应的资格。
步骤3-6:将各个参与该类响应的需求侧可调节资源在每个时段的综合调节性能指标按相同频率控制区进行归一化，具体计算方式如下：
Figure 672133DEST_PATH_IMAGE043
（式7）
其中
Figure 973801DEST_PATH_IMAGE044
为归一化后的综合调节性能指标；
Figure 334376DEST_PATH_IMAGE045
为目标可调节资源所在频率控制区中的综合调节性能指标，
Figure 783811DEST_PATH_IMAGE046
为目标可调节资源所在频率控制区中最大的综合调节性能指标。
步骤3-7:按实际调节里程对参与该类响应的需求侧可调节资源进行调节里程补偿，某段时间的调节里程定义为在这段时间内每次可调节资源按调节指令进行功率调节的功率变动量的绝对值之和。具体补偿方式如下：
Figure 153613DEST_PATH_IMAGE047
（式8）
其中
Figure 857258DEST_PATH_IMAGE048
为t时段的调节里程补偿金额；
Figure 654312DEST_PATH_IMAGE049
为t时段目标可调节资源所在地区的秒级、毫秒级需求响应的单位调节里程补偿价格；
Figure 325465DEST_PATH_IMAGE050
为目标可调节资源时段归一化后的综合调节性能指标；
Figure 498958DEST_PATH_IMAGE051
为目标可调节资源时段累计的调节里程。
步骤3-8:按参与该类响应的需求侧可调节资源申报的时段可调容量对可调节资源进行容量补偿，具体补偿金额计算方式如下：
Figure 824153DEST_PATH_IMAGE052
（式9）
其中
Figure 854426DEST_PATH_IMAGE053
为时段的调节容量补偿金额；
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为时段目标可调节资源所在地区的秒级、毫秒级需求响应的单位容量补偿价格。因为申报的可调容量
Figure 763607DEST_PATH_IMAGE055
的准确度将影响综合调节性能指标，因此不再对申报的可调容量
Figure 537528DEST_PATH_IMAGE055
进行单独考核。
以上对本发明实施例所提供的一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法，其特征在于，包括：
根据需求侧可调节资源所参与的不同时间尺度的电力需求响应品种，对应选择进入不同时间尺度的需求响应认定评价流程，所述不同时间尺度的电力需求响应品种包括小时级电力需求响应品种和分钟级电力需求响应品种和秒级及毫秒级电力需求响应品种，所述不同时间尺度的需求响应认定评价流程包括小时级需求响应认定评价流程和分钟级需求响应认定评价流程和秒级及毫秒级需求响应认定评价流程；
所述小时级需求响应认定评价流程针对日前小时级、日内小时级电力需求响应品种，需要考核执行电力需求响应时段内的基线负荷功率值与执行响应后实测负荷功率值的差额，基于差额和申报的响应量计算完成率，将完成率作为日前小时级、日内小时级电力需求响应的响应结果认定评价依据；
所述分钟级需求响应认定评价流程针对日前分钟级、日内分钟级电力需求响应品种，以执行电力需求响应时段每个调节指令区间内需求侧可调节资源的实际运行功率与电力调度中心发布的调度控制指令的差额以及实际运行功率达到最低调节目标所需要花费的时间作为日前分钟级、日内分钟级电力需求响应的响应结果认定评价依据；
所述秒级及毫秒级需求响应认定评价流程针对日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应品种，对需求侧可调节资源响应电力调度中心下发的调度控制指令的调节速率和时间延迟和调节误差进行综合考核，并将其作为日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应的响应结果认定评价依据；
在认定评价流程结束后，向参与需求响应的电力用户返回响应认定结果。
2.根据权利要求1所述的一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法，其特征在于：在小时级需求响应认定评价流程中，将目标用户或目标对象的日负荷曲线按照相似日进行分类，针对每种类型计算电力用户的基线负荷，并对基线负荷的准确度定期考核，考核结果满足要求的基线负荷方可生效。
3.根据权利要求1所述的一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法，其特征在于：在分钟级需求响应认定评价流程中，目标用户或目标对象在执行电力需求响应时段每个调节指令区间内需求侧可调节资源的实际运行功率与电力调度中心发布的调度控制指令的差额以及实际运行功率达到最低调节目标所需要花费的时间将影响响应的收益，响应的考核指标至少三次不能达到要求的将失去参与该类电力需求响应品种的资格。
4.根据权利要求1所述的一种考虑不同时间尺度的电力需求响应结果认定评价方法，其特征在于：在秒级及毫秒级需求响应认定评价流程中，基于需求侧可调节资源的调节速度、时间延迟、调节误差计算综合需求响应性能系数，综合需求响应性能系数达到规定值方可参与日前秒级及毫秒级、日内秒级及毫秒级电力需求响应品种。
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