CN112836909A - 一种资源预留备用池构建方法及构建系统 - Google Patents

一种资源预留备用池构建方法及构建系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种资源预留备用池构建系统及构建方法，构建方法包括聚合商系统接收电网发送的需求响应的预测场景；聚合商系统向所辖用户发送资源预留请求；聚合商系统接收用户发送的发送资源预留信息；聚合商系统确认汇总预留成功的资源，生成资源池，所述资源池中包含了资源预留信息和所述资源预留信息对应的用户。本发明中资源池的构建方法实现了用户与电网的灵活互动，在信息层和物理层面向分散的用户群建立了日前资源预留备用池，实现了由聚合商系统调控用户参与负荷预留资源的问题。

Description

一种资源预留备用池构建方法及构建系统
技术领域
本发明涉及一种备用池，尤其涉及一种资源预留备用池构建方法及构建系统。
背景技术
2017年底，国家能源局发布了关于完善电力辅助服务机制等工作方案，重点提出要在2019年至2020年的第三阶段建立现货交易市场试点。可以预见未来需求侧的各类资源将会以更加灵活的方式参与到电力市场调节中。需求响应以其强互动、非强制的自愿参与特点，被广大电力用户所接受，在国内外取得了较大的成功。基于价格和基于激励的两类实施方案给电力用户提供了更多自主选择的空间，但受经济、技术、市场等条件的约束目前还未完全普及。而且居民侧负荷资源过于分散，参与意愿充满不确定性，参与设备不具有可控性。而聚合商系统大部分情况下只是扮演资源整合者的角色，将用户分散的资源汇总为运营商提供服务，还没有很好地解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于强化用户与电网间的互动，实现聚合商系统对分散用户的资源调控，提供了一种资源预留备用池构建方法，该资源预留备用池构建通过用户、聚合商系统和电网之间的互动进行资源预留，实现聚合商系统对分散用户的资源调控，能够辅助电网在实施需求响应的过程中规避用户参与不确定性和负荷资源控制模式所带来的风险。
本发明所采取的技术方案为：一种资源预留备用池构建方法，包括
聚合商系统接收电网发送的需求响应的预测场景；
聚合商系统根据接收到的需求响应的预测场景向所辖用户发送资源预留请求；
聚合商系统接收用户根据接收到所述资源预留请求后向聚合商系统发送的资源预留信息；
聚合商系统确认汇总预留成功的资源，生成资源池，所述资源池中包含了资源预留信息和所述资源预留信息对应的用户。
进一步的，在生成资源池之后，还包括：需求响应事件发生时聚合商系统根据资源池内资源预留信息调度安排预留资源。
进一步的，聚合商系统根据接收到的需求响应的预测场景向所辖用户发送资源预留请求，包括：
聚合商系统根据电网发送的预测场景确定资源预留请求内容，所述资源预留请求包括用户资源的可预留时间段、预计调节资源量和补贴价格，所述可预留时间段为需求响应可能发生的时间段，所述预计调节资源量为需要削减的用电负荷量，所述补贴价格为给予资源预留信息用户的补贴价格。
进一步的，所述补贴价格包括预留补贴价格和所述调节补贴，预留补贴价格为用户参与预留资源获得的补贴价格，调节补贴价格为用户预留资源参与调节获得的补贴价格。
进一步的，用户发送的预留资源信息包括：预留资源的功率、可调节时间段和可调节时长。
进一步的，所述资源池内的资源信息按照时间维度进行排列。
进一步的，聚合商系统在接收到电网的需求响应事件时，在约束条件下以混合整数非线性规划进行分配电量，
所述约束条件包括：各时刻参与调节用户的削减总功率等于需求响应目标削减量；每个用户的连续调节时间不超过可调节时长；每个用户的调节时间在该用户可调节时间段内进行。
进一步的，当参与调节的用户已完成其预留目标，或者超出其预留可调时间段，则将其从资源池中剔除；当需求响应结束后，未参与此次调节的用户也将从资源池中剔除，未参与此次调节的用户指预留资源不在调节时间内的，或因为总预留量大而未被调用的。需求响应的实际开始与结束是由电网当天下达的。前一天是预测，目的是为了构建资源池。
进一步的，聚合商系统将资源池数据上传至电网，电网根据收集到的数据，预估第二天的需求响应预测场景发至聚合商系统。
本发明还涉及一种资源预留备用池构建系统，包括
需求响应接收模块，用于接收电网发送的需求响应的预测场景；
资源预留请求发送模块，用于根据接收到的需求响应的预测场景向所辖用户发送资源预留请求；
资源预留信息接收模块，用于接收用户根据接收到所述资源预留请求后向聚合商系统发送的资源预留信息；
资源池构建模块，用于确认汇总预留成功的资源，生成资源池，所述资源池中包含了资源预留信息和所述资源预留信息对应的用户。
本发明所产生的有益效果包括：
本发明通过研究用户参与需求响应的运作模式、补贴激励机制和惩罚机理，并在此基础上构筑适用于大范围且零散分布的通信方式，打通电力用户到电网公司之间点对点的逻辑通道，支撑电网公司和聚合商系统完成对广泛电力用户负荷资源的实时高效管理；
资源池的构建方法实现了用户与电网的灵活互动，在信息层和物理层面向分散的用户群建立了日前资源预留备用池，实现了由聚合商系统调控用户参与负荷预留资源的问题，建立了资源预留模式的新型需求响应实施方案。不仅通过双重补贴提高了用户的参与积极性，也凭借资源预留降低了进行需求响应的不确定性，精准快速满足需求响应的削峰调峰目标。本发明的技术方案即建立了基于CPS的用户与电网之间的互动架构，以及用户群资源预留备用池的构建流程，提高了用户与电网的互动性，释放了需求响应的调节潜力，加强资源的合理利用和合理分配。
附图说明
图1为本发明所建立的用户与电网之间的互动架构；
图2为根据本发明实施方式的一种面向用户群的需求响应资源预留备用池建立流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。
图1为本发明所建立的用户与电网之间的互动架构。如图1所示，智能设备与用户间的互动：智能设备是采集用户负荷信息的，智能设备将各种负荷的使用情况转化为可视数据传递给用户终端，用户在接收到上级调控指令后向智能设备发送执行指令并通过智能设备上传指令，智能设备用于采集用户的负荷信息，属于备用池构建的数据基础。
用户与聚合商系统之间的互动：用户定时向聚合商系统发送负荷数据，以供最终电网预测负荷曲线，以便决策是否执行需求响应事件；聚合商系统在收到电网发送的需求响应预测场景后，确定用户资源的可预留时间段、预计调节资源量、预留补贴价格和调节补贴价格信息，并向所辖用户发送资源预留请求；用户收到资源预留请求后，根据自身情况选择是否响应，若响应，则向聚合商系统发送资源预留信息，资源预留信息包括预留资源的功率、可调节时间段和可调节时长，预留资源的功率代表用户参与调节可削减的深度；可调时间段表示用户可以参与调节的时间；可调节时长表示用户参与调节的最大时长，其是连续的，且在可调时间段内。需求响应预测场景包括调峰、削峰、新能源消纳等。
聚合商系统与电网的互动：聚合商系统将收集到的用户负荷数据集合后发送给电网，电网通过分析收集到的数据，根据自己的负荷预测方法，预估第二天可能发生需求响应的相关信息形成需求响应预测场景，同时将该信息下发至每个聚合商系统。
本发明中预留备用池构建系统包括需求响应接收模块，用于接收电网发送的需求响应的预测场景；资源预留请求发送模块，用于向所辖用户发送资源预留请求；资源预留信息接收模块，用于接收用户发送的发送资源预留信息；资源池构建模块，用于确认汇总预留成功的资源，生成资源池，所述资源池中包含了资源预留信息和所述资源预留信息对应的用户。
其构建流程如图2，图2为根据本发明实施方式的一种面向用户群的需求响应资源预留备用池建立流程图。
第一步：电网向聚合商系统发送需求响应的预测场景。优选地，电网利用历史数据，预估第二天可能发生的需求响应的相关信息，并将该信息下发至每一个聚合商系统。
第二步：聚合商系统向所辖用户发送资源预留请求。优选地，聚合商系统根据电网发送的预测场景，确定需要预留的时间段、预计调节资源量、预留补贴价格和调节补贴价格信息，并将预留时间段和补贴价格信息发送给所辖用户，等待由该聚合商系统管控的对应用户群中每个用户发送资源预留信息即预留负荷资源数据。
第三步：用户向聚合商系统发送资源预留信息。用户收到资源预留请求后，根据自身情况选择是否响应，若响应，则向聚合商系统发送资源预留信息，所发送的信息包括预留资源的功率、可调时间段和可调节时长。如表1所示。
表1
Figure BDA0002286769750000051
用户的预留信息包含3个部分，预留资源的功率代表用户参与调节可削减的深度；可调时间段表示用户可以参与调节的时间；可调节时长表示用户参与调节的最大时长，其是连续的，且在可调时间段内。
第四步：聚合商系统确认汇总预留成功的资源，生成资源池。
聚合商系统需要对用户发送的资源预留信息进行筛选，符合预留要求的才可进入资源池。
参数(Ta,Tb)表示可预留时间段即电网经过预测后需求响应事件可能发生的时间段；
Figure BDA0002286769750000052
表示用户i资源预约的可调节时段；Δti为用户i的可调节时长；
Figure BDA0002286769750000053
为用户i实际参与调节的时长；Pi表示用户i预留负荷资源的功率；
Figure BDA0002286769750000054
表示t时段每个用户最低需要预留的负荷资源；
Figure BDA0002286769750000055
表示用户i的历史最高使用负荷，
Figure BDA0002286769750000056
表示用户i的历史最低使用负荷；参数满足的约束关系如下：
Figure BDA0002286769750000057
Figure BDA0002286769750000058
Figure BDA0002286769750000059
用户获取聚合商系统的总补贴费用为预留补贴与调节补贴之和。其中预留补贴为用户参与预留资源获得的补贴，调节补贴为用户预留资源参与调节获得的补贴，如式(4)。
预留补贴为预留补贴价格α与用户预留负荷资源的乘积，调节补贴为调节补贴价格β与用户实际参与调节的预留资源的乘积。α和β均由聚合商系统根据实际预测情况而定。
Figure BDA00022867697500000510
式中，φ表示实际参与调节的用户集合，C表示聚合商系统最终支付给用户的总补贴成本。
当出现用户侧供大于求或者供不应求的情况时，聚合商系统将根据实际情况对预留补贴价格α进行浮动变化。例如，当预留的用户负荷资源供不应求时，聚合商系统会提高预留补贴价格α以达到刺激用户增加预留资源的效果。
同时为了保证用户将其预留负荷资源用于负荷调控后的收入合理性，本发明实施方式对每个用户的补贴费用和损失成本建模后的参数应满足式(5)：
Figure BDA0002286769750000061
Figure BDA0002286769750000062
表示用户i在t时段参与负荷调节时所产生的额外支出，其中主要包括了调节时的损失，主要为用户因为参与调节而造成的舒适度损失、转移消费等。
Figure BDA0002286769750000063
必须小于等于用户i在t时段参与调节时所获得的总补贴。
聚合商系统将收集到的资源预留信息进行汇总，并按时间维度进行梳理归纳，以15分钟为一个小节，将可调时长以节点数n来表示，预留资源的状态初始化为0，当其开始参与调节时，在该小节状态值变为1，且为保证调节的连续性，后续状态值均为1，但不能超过节点数n，也不能超过其预留时间的截止时间。从而生成用户群预留资源备用池。
当实际发生需求响应事件时，通过匹配资源池中的资源信息，确定实际参与调节的资源以及它们具体的调节时间。
本发明的实施需要满足需求响应事件的目标调节量，如式(6)。即在任意时刻，参与调节的用户的总功率要与需求响应的目标功率相等。
Figure BDA0002286769750000064
每个用户都划定了自身可以调节的时间段，但具体是否参与调节以及调节开始的时间则由聚合商系统根据需求响应开始的时间以及目标调节量等信息来决定。聚合商系统可通过混合整数非线性规划算法，以匹配调节量为目标，得到最佳的预留资源调节分配。
本发明的实施方式提供了一种资源邀约预留式的需求响应实施方案，该方案基于CPS，以用户群资源预留备用池的方式充分实现了用户与电网之间的灵活互动，极大调动了用户参与需求响应的积极性，降低了不确定性因素带来的风险，精准快速的满足需求响应的调节目标。
文中所涉及的资源均指电能。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除本发明以上公开的其他的实施例等同的落在本发明的范围内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种资源预留备用池构建方法，其特征在于：包括
聚合商系统接收电网发送的需求响应的预测场景；
聚合商系统根据接收到的需求响应的预测场景向所辖用户发送资源预留请求；
聚合商系统接收用户根据接收到所述资源预留请求后向聚合商系统发送的资源预留信息；
聚合商系统确认汇总预留成功的资源，生成资源池，所述资源池中包含了资源预留信息和所述资源预留信息对应的用户。
2.根据权利要求1所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：在生成资源池之后，还包括：需求响应事件发生时聚合商系统根据资源池内资源预留信息调度安排预留资源。
3.根据权利要求1所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：聚合商系统根据接收到的需求响应的预测场景向所辖用户发送资源预留请求，包括：
聚合商系统根据电网发送的预测场景确定资源预留请求内容，所述资源预留请求包括用户资源的可预留时间段、预计调节资源量和补贴价格，所述可预留时间段为需求响应可能发生的时间段，所述预计调节资源量为需要削减的用电负荷量，所述补贴价格为给予资源预留信息用户的补贴价格。
4.根据权利要求3所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：所述补贴价格包括预留补贴价格和所述调节补贴，预留补贴价格为用户参与预留资源获得的补贴价格，调节补贴价格为用户预留资源参与调节获得的补贴价格。
5.根据权利要求1所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：用户发送的预留资源信息包括：预留资源的功率、可调节时间段和可调节时长。
6.根据权利要求1所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：所述资源池内的资源信息按照时间维度进行排列。
7.根据权利要求1或5所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：聚合商系统在接收到电网的需求响应事件时，在约束条件下以混合整数非线性规划进行分配电量，
所述约束条件包括：各时刻参与调节用户的削减总功率等于需求响应目标削减量；每个用户的连续调节时间不超过可调节时长；每个用户的调节时间在该用户可调节时间段内进行。
8.根据权利要求1所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：当参与调节的用户已完成其预留目标，或者超出其预留可调时间段，则将其从资源池中剔除；当需求响应结束后，未参与此次调节的用户也将从资源池中剔除。
9.根据权利要求1所述的资源预留备用池构建方法，其特征在于：聚合商系统将资源池数据上传至电网，电网根据收集到的数据，预估第二天的需求响应预测场景发至聚合商系统。
10.一种资源预留备用池构建系统，其特征在于：包括
需求响应接收模块，用于接收电网发送的需求响应的预测场景；
资源预留请求发送模块，用于根据接收到的需求响应的预测场景向所辖用户发送资源预留请求；
资源预留信息接收模块，用于接收用户根据接收到所述资源预留请求后向聚合商系统发送的资源预留信息；
资源池构建模块，用于确认汇总预留成功的资源，生成资源池，所述资源池中包含了资源预留信息和所述资源预留信息对应的用户。
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