CN112909934B - 一种电网负荷无感调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网负荷无感调控方法。为了克服现有技术电网负荷柔性控制、反馈方式单一的问题；本发明以下步骤：S1：建立负荷调控系统，进行电网级、台区级和用户级逐级调控；构建电网负荷资源库，对电网负荷进行分类；S2：负荷柔性感知，实时采集不同用户、不同类型负荷的负荷出力、负荷耗电以及环境数据；S3：负荷调控系统根据采集获得的数据，以及通过源网荷储协同服务获取的源网荷储实时功率情况分析，制定并逐级下发调控策略，控制用能设备运行状态；S4：实时监测反馈用能设备的运行状态，返回步骤S3。通过逐级下发调控策略、逐级反馈实际负荷，构成多个反馈回路进行不同层级、环节的调节，调控方式多样灵活，提高调控效率。

Description

一种电网负荷无感调控方法

技术领域

本发明涉及一种电网负荷调控领域，尤其涉及一种电网负荷无感调控方法。

背景技术

当前，能源发展呈现集中式与分布式供给并存的趋势，供给关系由单向响应需求向供需多元、双向互动转变，用能模式由单一能源向多能互补、综合能效优化发展。

了维护电力系统的供需平衡以及安全稳定运行，供电公司可以通过新增装机容量的方式来满足这些短期的高峰需求，但成本高昂，利用效率低下。而用户侧柔性负荷的优化管理可以通过转移或减少峰值用电量来实现显著的削峰填谷，从而节约投资成本，利于电力系统供需平衡的稳定。因此，对柔性负荷设备进行优化调度与管理，是改善能源使用，维护电网运行稳定的重要环节。

目前已有的文献和研究大多集中于用户侧的柔性负荷建模以及调度优化方法的研究，大多基于价格型的需求响应机制来进行柔性负荷调度与调整，尤其是分时电价机制(time of use，TOU)和实时电价机制(real time price，RTP)。在价格型需求响应机制下，供电公司向用户提供时变的单价，以反映不同时期(包括一天内的不同时刻或者一年内的不同季节)的电力价值。由于引入了自弹性系数和交叉弹性系数来表征电价的时变特性，某一用户的用电行为特性会对其他用户的价格造成一定影响。与此同时，用户需要时刻关注电价的变化，这也为用户的正常生产生活造成一定影响。例如，一种在中国专利文献上公开的“一种柔性负荷设备的调度方法、系统及存储介质”，其公告号CN109687429B，包括：构建用户负荷使用函数及负荷定价函数；构建自适应能耗水平的负荷定价方案，并设置用户柔性负荷设备的平均能耗水平、电价恒定区间以及相应区间内的电价；获取用户初始的柔性负荷设备调度方案；以最小化能耗成本为目标，构建动态柔性负荷的最优调度模型并求解；若用户的期望用电成本不大于其实际用电成本，则更新柔性负荷设备调度方案，否则，迭代求解所述最优调度模型，直至获取最优调度方案。但是该方案的负荷柔性控制方式和反馈方式单一。

发明内容

本发明主要解决现有技术电网负荷柔性控制、反馈方式单一的问题；提供一种电网负荷无感调控方法，通过多级控制、多级反馈构成多个反馈回路进行调节，提高控制效率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种电网负荷无感调控方法，包括以下步骤：

S1：建立负荷调控系统，进行电网级、台区级和用户级逐级调控；构建电网负荷资源库，对电网负荷进行分类；

S2：负荷柔性感知，实时采集不同用户、不同类型负荷的负荷出力、负荷耗电以及环境数据；

S3：负荷调控系统根据采集获得的数据，以及通过源网荷储协同服务获取的源网荷储实时功率情况分析，制定并逐级下发调控策略，控制用能设备运行状态；

S4：实时监测反馈用能设备的运行状态，返回步骤S3。

通过建立包括电网级、台区级和用户级的多级负荷调控系统，进行逐级调控，逐级下发调控策略，调控方式多样灵活，实时监控反馈设备的运行状态，构成多个反馈回路进行不同层级、环节的调节，提高调控效率。

作为优选，所述的负荷调控系统包括：

调控中心，获取电源侧、电网侧、负荷侧和储能侧的实时调度数据，结合负荷无感调控策略，向下发送实时负荷调控指令；

能源控制器，设置在各台区，向上为调控中心提供台区的实时负荷数据，向下获取台区内所有接入的能源路由器的实时负荷状态，并发送负荷调控指令；

能源路由器，设置在用户侧，向上为能源控制器提供用户的实时负荷数据，向下通过多种通信方式与用能设备建立连接，获取用户内部各用能设备的实时运行状态和环境监测数据，并发送负荷调控指令；

用能设备，实时接收、执行能源路由器的负荷调控指令，并向能源路由器反馈实际调控结果。

通过建立包括电网级、台区级和用户级的多级负荷调控系统，进行逐级调控，逐级下发调控策略，调控方式多样灵活。

作为优选，所述的电网负荷资源库中的负荷以用电对象、不同时段的重要程度进行分类；用电对象包括工业园区、商业楼宇、城市公共设施和低压居民。

根据不同用电对象的分类进行来进行执行不同的调控策略，更具有针对性。

作为优选，所述的能源路由器中存储有用户侧各时间段中负荷的重要级、使用频率排序。根据负荷的重要级和使用频率排序对不同用能负载有针对性的调控。

作为优选，所述的步骤S3包括以下步骤：

S31：处于电网级的调控中心通过源网荷储服务获取电源侧、电网侧、负荷侧和储能侧的实时功率情况，当负荷侧实时功率达到源网荷储总体功率的额定占比时，调控中心开始制定调控策略；

S32：调控中心根据各台区实时的整体负荷数据与历史同季平均负荷数据的差值制定台区调控策略，向处于台区级的能源控制器分别下达台区调控命令；

S33：能源控制器接收台区调控命令，根据用户重要性和用电对象将台区控制命令拆分为若干用户调控策略，向处于用户级的能源路由器分别下达用户调控指令；

S34：处于用户级的能源路由器根据用能设备对应的环境数据和所处时间段的使用频率将用户调控指令分解为若干设备调控指令，向各用能设备发送设备调控指令。

逐级下发调控策略，调控方式多样灵活。

作为优选，所述的步骤S32包括以下步骤：

S321：从下级获取台区内所有接入的能源路由器的实时负荷状态，总和获得台区的实时负荷数据；

其中，P_Qi为第i个台区的实时负荷数据；

P_qj为台区内第j个接入的能源路由器的实时负荷状态数据；

n为台区内接入的能源路由器的总数；

S322：台区的实时负荷数据与历史同季平均负荷数据做差，获得台区负荷差值；

S323：查询预存在调控中心的差值权重表，不同的台区负荷差值区间对应不同的权重比例，获得各台区的调控权重比例；

S324：根据权重比例将总体的需要调节的负荷量分解到不同台区，下发台区调控命令。

将总体的负载侧调控策略向台区分解，向不同台区发送调控命令，细节化调控。

作为优选，所述的步骤S33包括以下步骤：

S331：查询能源控制器中预设的用电对象-重要性表，根据电网负荷资源库中负载所属的用电对象关联用户重要性，将用户重要性分为一般、重要、非常重要；

S332：根据用户重要性匹配权重数值；重要性为一般的用户权重取5，重要性为重要的用户权重取3，重要性为非常重要的用户权重取1；

S333：根据权重比例将台区需要调节的负荷量分解到不同用户，下发用户调控命令。

将台区调控命令向不同用户分解，向不同用户发送调控命令，有针对性的细节化调控。

作为优选，所述的步骤S34包括以下步骤：

S341：能源路由器综合考虑用能设备在该时间段的使用频率对用能设备进行优先级排序；

S342：根据排序的使用频率由低到高分配调控优先级；向用能设备发送调控指令。

将用户调控命令向用能设备分解，向不同用能设备发送调控命令，细节化调控，根据不同类型的用能设备有针对性地进行调控，调控更加准确。

作为优选，所述优先级排序还考虑环境数据以及环境影响因素，所述的环境因素包括温度、湿度和空气质量；环境影响因素包括建筑保温性和空气流动量。根据不同的用能设备考虑不同的环境数据和环境影响因素，如，控制空调时考虑环境的温度和建筑的保温性，使得更好地选择调控的时机。

作为优选，所述的步骤S4包括以下步骤：

S41：用能设备向能源路由器反馈设备实际调控解结果，能源路由器判断该用户的用能设备是否完成用户调控指令，若是，则进行步骤S42，若否，则返回步骤S34，调整设备调控指令；

S42：能源路由器向能源控制器反馈各用户实际调控结果，能源控制器判断各台区是否完成台区调控命令，若是，则进行步骤S43，若否，则返回步骤S33，调整用户调控指令；

S43：能源控制器向调控中心反馈各台区实际调控结果，调控中心判断负载侧实时功率是否小于在源网荷储总体功率的额定占比，若是，则完成电网负荷调控，若否，则返回步骤S32。

通过多层级的反馈，构成多个反馈回路进行调节，提高控制效率。

本发明的有益效果是：

1.通过建立包括电网级、台区级和用户级的多级负荷调控系统，进行逐级调控，逐级下发调控策略，调控方式多样灵活。

2.在各层级实时监控反馈设备的运行状态，构成多个反馈回路进行不同层级、环节的调节，提高调控效率。

3.在往下级下发调控策略时，对接收到的调控策略进行分解，使得下发的调控策略更具针对性。

附图说明

图1是本发明的一种电网负载无感调控方法流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的一种电网负荷无感调控方法，如图1所示，包括一下步骤：

S1：建立负荷调控系统，进行电网级、台区级和用户级逐级调控；构建电网负荷资源库，对电网负荷进行分类。

建立的负荷调控系统由上级到下级包括调控中心、能源控制器、能源路由器和用能设备。

调控中心用于通过源网荷储服务获取电源侧、电网侧、负荷侧和储能侧的实时调度数据，结合负荷无感调控策略，向下发送实时负荷调控指令。

能源控制器设置在各台区，通过4G、5G或光纤等高速通行方式向上为调控中心提供台区的实时负荷数据，向下获取台区内所有接入的能源路由器的实时负荷状态，并发送负荷调控指令。

能源路由器设置在用户侧，通过4G、5G、HPLC、HRF或光纤等多信道异构网络实现高速通信，向上为能源控制器提供用户的实时负荷数据，向下通过HPLC、HRF、Lora、M-Bus、NB-IoT、Zigbee、RS485等多种通信方式与用能设备建立连接，获取用户内部各用能设备的实时运行状态和环境监测数据，并发送负荷调控指令。

能源路由器中存储有用户侧各时间段中负荷的重要级、使用频率排序。

能源路由器支持多客户端访问，为电网企业、售电公司、用户等相关使用方依照不同权限建立互动关系。

用能设备实时接收、执行能源路由器的负荷调控指令，并向能源路由器反馈实际调控结果。

电网负荷资源库中的负荷以用电对象、不同时段的重要程度进行分类；也能够采用模糊C均值和K均值聚类、层次聚类、模型聚类等基于负荷曲线的特性分类方法。在本实施例中，用电对象包括工业园区、商业楼宇、城市公共设施和低压居民等一级分类。以商业楼宇为例，室内制冷、采暖和外部景观照明等用电设备具有较强的负荷调节能力，宜接入负荷柔性调控系统，而室内照明、应急电源等用电设备负荷调节能力弱，宜尽可能保证供电。

S2：负荷柔性感知，实时采集不同用户、不同类型负荷的负荷出力、负荷耗电以及环境数据。

环境数据包括温度、湿度和空气质量等。

S3：负荷调控系统根据采集获得的数据，以及通过源网荷储协同服务获取的源网荷储实时功率情况分析，制定并逐级下发调控策略，控制用能设备运行状态。

S31：处于电网级的调控中心通过源网荷储服务获取电源侧、电网侧、负荷侧和储能侧的实时功率情况，当负荷侧实时功率达到源网荷储总体功率的额定占比时，调控中心开始制定调控策略。

S32：调控中心根据各台区实时的整体负荷数据与历史同季平均负荷数据的差值制定台区调控策略，向处于台区级的能源控制器分别下达台区调控命令。

S321：从下级获取台区内所有接入的能源路由器的实时负荷状态，总和获得台区的实时负荷数据；

其中，P_Qi为第i个台区的实时负荷数据；

P_qj为台区内第j个接入的能源路由器的实时负荷状态数据；

n为台区内接入的能源路由器的总数。

S322：台区的实时负荷数据与历史同季平均负荷数据做差，获得台区负荷差值。

S323：查询预存在调控中心的差值权重表，不同的台区负荷差值区间对应不同的权重比例，获得各台区的调控权重比例。

S324：根据权重比例将总体的需要调节的负荷量分解到不同台区，下发台区调控命令。

S33：能源控制器接收台区调控命令，根据用户重要性和用电对象将台区控制命令拆分为若干用户调控策略，向处于用户级的能源路由器分别下达用户调控指令。

S331：查询能源控制器中预设的用电对象-重要性表，根据电网负荷资源库中负载所属的用电对象关联用户重要性，将用户重要性分为一般、重要、非常重要。例如，医院、学校等用电对象为非常重要，居民重要性为一般，城市公共设施为重要。

S332：根据用户重要性匹配权重数值；重要性为一般的用户权重取5，重要性为重要的用户权重取3，重要性为非常重要的用户权重取1。

S333：根据权重比例将台区需要调节的负荷量分解到不同用户，下发用户调控命令。考虑到不同用户的调节能力进行调节。

S34：处于用户级的能源路由器根据用能设备对应的环境数据和所处时间段的使用频率将用户调控指令分解为若干设备调控指令，向各用能设备发送设备调控指令。

S341：能源路由器综合考虑用能设备在该时间段的使用频率对用能设备进行优先级排序。

S342：根据排序的使用频率由低到高分配调控优先级；向用能设备发送调控指令。

如，对空调进行调节，考虑所处的时间段、当前温度和建筑保温性进行一段时间的温度调节，使得人体对温度变化感觉不大，但能够做到负荷的调控。

对电动汽车的控制，当有负载调控时，对充电到一定阈值的汽车充电桩进行降压充电，在用户感觉不到的同时，能够完成负载的调控。

S4：实时监测反馈用能设备的运行状态，返回步骤S3。

S41：用能设备向能源路由器反馈设备实际调控解结果，能源路由器判断该用户的用能设备是否完成用户调控指令，若是，则进行步骤S42，若否，则返回步骤S34，调整设备调控指令。

S42：能源路由器向能源控制器反馈各用户实际调控结果，能源控制器判断各台区是否完成台区调控命令，若是，则进行步骤S43，若否，则返回步骤S33，调整用户调控指令。

S43：能源控制器向调控中心反馈各台区实际调控结果，调控中心判断负载侧实时功率是否小于在源网荷储总体功率的额定占比，若是，则完成电网负荷调控，若否，则返回步骤S32。

本实施例的方案通过建立包括电网级、台区级和用户级的多级负荷调控系统，进行逐级调控，逐级下发调控策略，调控方式多样灵活。在各层级实时监控反馈设备的运行状态，构成多个反馈回路进行不同层级、环节的调节，提高调控效率。在往下级下发调控策略时，对接收到的调控策略进行分解，使得下发的调控策略更具针对性。

应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立负荷调控系统，进行电网级、台区级和用户级逐级调控；构建电网负荷资源库，对电网负荷进行分类；

S2：负荷柔性感知，实时采集不同用户、不同类型负荷的负荷出力、负荷耗电以及环境数据；

S3：负荷调控系统根据采集获得的数据，以及通过源网荷储协同服务获取的源网荷储实时功率情况分析，制定并逐级下发调控策略，控制用能设备运行状态；

S31：处于电网级的调控中心通过源网荷储服务获取电源侧、电网侧、负荷侧和储能侧的实时功率情况，当负荷侧实时功率达到源网荷储总体功率的额定占比时，调控中心开始制定调控策略；

S32：调控中心根据各台区实时的整体负荷数据与历史同季平均负荷数据的差值制定台区调控策略，向处于台区级的能源控制器分别下达台区调控命令；

S33：能源控制器接收台区调控命令，根据用户重要性和用电对象将台区控制命令拆分为若干用户调控策略，向处于用户级的能源路由器分别下达用户调控指令；

S34：处于用户级的能源路由器根据用能设备对应的环境数据和所处时间段的使用频率将用户调控指令分解为若干设备调控指令，向各用能设备发送设备调控指令；

S4：实时监测反馈用能设备的运行状态，返回步骤S3。

2.根据权利要求1所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述的负荷调控系统包括：

调控中心，获取电源侧、电网侧、负荷侧和储能侧的实时调度数据，结合负荷无感调控策略，向下发送实时负荷调控指令；

能源控制器，设置在各台区，向上为调控中心提供台区的实时负荷数据，向下获取台区内所有接入的能源路由器的实时负荷状态，并发送负荷调控指令；

能源路由器，设置在用户侧，向上为能源控制器提供用户的实时负荷数据，向下通过多种通信方式与用能设备建立连接，获取用户内部各用能设备的实时运行状态和环境监测数据，并发送负荷调控指令；

用能设备，实时接收、执行能源路由器的负荷调控指令，并向能源路由器反馈实际调控结果。

3.根据权利要求1所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述的电网负荷资源库中的负荷以用电对象、不同时段的重要程度进行分类；用电对象包括工业园区、商业楼宇、城市公共设施和低压居民。

4.根据权利要求2所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述的能源路由器中存储有用户侧各时间段中负荷的重要级、使用频率排序。

5.根据权利要求1所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述的步骤S32包括以下步骤：

S321：从下级获取台区内所有接入的能源路由器的实时负荷状态，总和获得台区的实时负荷数据；

其中，

为第i个台区的实时负荷数据；

为台区内第j个接入的能源路由器的实时负荷状态数据；

n为台区内接入的能源路由器的总数；

S322：台区的实时负荷数据与历史同季平均负荷数据做差，获得台区负荷差值；

S323：查询预存在调控中心的差值权重表，不同的台区负荷差值区间对应不同的权重比例，获得各台区的调控权重比例；

S324：根据权重比例将总体的需要调节的负荷量分解到不同台区，下发台区调控命令。

6.根据权利要求1所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述的步骤S33包括以下步骤：

S331：查询能源控制器中预设的用电对象-重要性表，根据电网负荷资源库中负载所属的用电对象关联用户重要性，将用户重要性分为一般、重要、非常重要；

S332：根据用户重要性匹配权重数值；重要性为一般的用户权重取5，重要性为重要的用户权重取3，重要性为非常重要的用户权重取1；

S333：根据权重比例将台区需要调节的负荷量分解到不同用户，下发用户调控命令。

7.根据权利要求1所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述的步骤S34包括以下步骤：

S341：能源路由器综合考虑用能设备在该时间段的使用频率对用能设备进行优先级排序；

S342：根据排序的使用频率由低到高分配调控优先级；向用能设备发送调控指令。

8.根据权利要求7所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述优先级排序还考虑环境数据以及环境影响因素，所述的环境数据 包括温度、湿度和空气质量；环境影响因素包括建筑保温性和空气流动量。

9.根据权利要求1所述的一种电网负荷无感调控方法，其特征在于，所述的步骤S4包括以下步骤：

S41：用能设备向能源路由器反馈设备实际调控解结果，能源路由器判断该用户的用能设备是否完成用户调控指令，若是，则进行步骤S42，若否，则返回步骤S34，调整设备调控指令；

S42：能源路由器向能源控制器反馈各用户实际调控结果，能源控制器判断各台区是否完成台区调控命令，若是，则进行步骤S43，若否，则返回步骤S33，调整用户调控指令；

S43：能源控制器向调控中心反馈各台区实际调控结果，调控中心判断负载侧实时功率是否小于在源网荷储总体功率的额定占比，若是，则完成电网负荷调控，若否，则返回步骤S32。

Images