CN113158566B - 一种基于需求侧的用户有序用电控制方法、系统和介质 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力控制技术领域，涉及一种基于需求侧的用户有序用电控制方法、系统和可读介质，包括以下步骤：S1获取各用户的历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，并对用户权重等级进行设置；S2根据历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，在满足约束条件的前提下，采用削峰填谷的方法生成建立用电时序计算模型，将历史有功功率负荷数据输入用电时序计算模型获得有序用电后各企业总的有功功率曲线；S3将总的有功功率曲线和用户权重相乘，获得各用户有序用电后的削峰量，按照削峰量对对应用户的用电量进行控制。其能够减少电量不稳定及跳闸的概率，同时也提高了电能消纳的效率。

Description

一种基于需求侧的用户有序用电控制方法、系统和介质
技术领域
本发明涉及一种基于需求侧的用户有序用电控制方法、系统和介质，属于电力控制技术领域。
背景技术
随着我国经济的发展，用电量也在不断的增加，经常会出现在用电高峰期电力供应不足的情况。如果仅靠增加总的装机容量来满足高峰用电需求，不仅会增加投入成本，而且电能消纳的效率也比较低。
当前，国内某些地区总体电量不够，当高峰期用电量的总额超过了该地区的最大供电负荷的时候，可能会出现突然跳闸的情况，导致企业没法正常生产。现有的电力监控系统通常是在跳闸后再对电网中用电量进行调整，具有一定的滞后性，突然断电也会对用户企业造成较大的影响，故亟需一种可以提前对用电量进行分配，避免跳闸的监测系统。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于需求侧的用户有序用电控制方法、系统和介质，其减少了用户在用电期间电量不稳定及跳闸的概率，同时也提高了电能消纳的效率。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于需求侧的用户有序用电控制方法，包括以下步骤：S1获取各用户的历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，并对用户权重等级进行设置；S2根据历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，在满足约束条件的前提下，采用削峰填谷的方法生成建立用电时序计算模型，将历史有功功率负荷数据输入用电时序计算模型获得有序用电后各企业总的有功功率曲线；S3将总的有功功率曲线和用户权重相乘，获得各用户有序用电后的削峰量，按照削峰量对对应用户的用电量进行控制。
进一步，步骤S2中的约束条件包括：供电可靠性约束、电力用户安保负荷约束、变压器容量约束以及用户自身约束，供电可靠性约束P总＜0.98Pmax，P总代表所有企业总的有功功率，Pmax代表最大供电功率负荷上限；电力用户安保负荷约束：Pn＞In，Pn代表某用户工作时的有功功率，In代表某一用户允许的最低工作有功功率；变压器容量约束：Pi＜Pi,max，Pi代表i号变压器所供的企业用电的总有功功率负荷，Pi，max为i号变压器最大承载有功功率。
进一步，步骤S2中用电时序计算模型的生成方法为：S2.1基于实时数据，建立初始电时序特征数据模型；S2.2提取各用户的电力负荷特征，建立用户特征库，根据用户特征库对初始电时序特征数据模型进行训练，获得能够对用户用电模式进行表征的用电时序计算模型；S2.3将用电时序计算模型结合时间尺度的用电测量，实现各用户用电的峰谷相互协调配合。
进一步，步骤S2中削峰填谷的方法包括手动调控负荷模式和自动调控负荷模式。
进一步，手动调控负荷模式为以规划未来一天为单位，规划的当天需要比前一天少用预定量的电量，通过削减总的用电量来缓解用电的压力，防止实际用电功率超越最大供电功率。
进一步，在手动调控负荷模式中，若要达到的供电安全范围需削减的电量小于削减总电量，将高于最大供电功率的时刻削减至最大供电功率；剩余需要削减的电量，平均分配到所有的时刻进行削减；若要达到的供电安全范围需削减的电量大于削减总电量，将高于最大供电功率的时刻削减至最大供电功率；剩余需要削减的电量填谷至进行有序用电调整前，有功功率最小的时刻。
进一步，自动调控负荷模式为以规划未来一天为单位；在规划的一天内，对超过最大供电功率的时刻进行削峰，防止其超过最大供电功率，并将削减的功率在其他低功率时段进行填谷。
进一步，在自动调控负荷模式中，对一天的内超过最大供电功率的时刻的部分进行削峰，削减的功率填谷至其他低功率时段，具体方法为：先将高于最大供电功率的时刻的功率，全部削减至最大供电功率以下，在保证电力用户稳定用电的情况下，使用户用电量最大化；将削减的功率增加至进行有序用电调整前，有功功率最小的时刻。
本发明还公开了一种基于需求侧的用户有序用电控制系统，包括：权重获取模块，用于获取各用户的历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，并对用户权重等级进行设置；模型建立模块，用于根据历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，在满足约束条件的前提下，采用削峰填谷的方法生成建立用电时序计算模型，将历史有功功率负荷数据输入用电时序计算模型获得有序用电后各企业总的有功功率曲线；电量控制模块，用于将总的有功功率曲线和用户权重相乘，获得各用户有序用电后的削峰量，按照削峰量对对应用户的用电量进行控制。
本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行根据上述任一项的基于需求侧的用户有序用电控制方法。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明减少了用户在用电期间电量不稳定及跳闸的概率，同时也提高了电能消纳的效率。
2、本发明根据需求侧管理的相关方法，对相关用户进行削峰填谷操作，保证最大用电功率低于最大供电功率，保证用电的可靠性，避免出现跳闸等不稳定的现象，用户因此可以稳定的进行生产。
附图说明
图1是本发明一实施例中基于需求侧的用户有序用电控制方法的流程图
图2是本发明一实施例中手动调控负荷模式的流程图；
图3是本发明一实施例中是削减了高于最大供电功率时刻的功率前后的功率曲线对比图；
图4是本发明一实施例中将削减的功率平均分配到所有的时刻后的功率曲线与没有经过处理的功率曲线的对比图；
图5是本发明一实施例中削减的电量填谷至进行有序用电调整前有功功率最小的时刻后的功率曲线与没有经过处理的功率曲线的对比图；
图6是本发明一实施例中自动调控负荷模式的流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提供了一种基于需求侧的用户有序用电控制方法、系统和介质，其利用需求侧管理方法，保证所有企业用户的总功率不超过该地区的最大供电功率，进而可以保证企业用户不会出现跳闸现象，保证企业用户稳定安全的用电。其适用于针对目前国内某些地区总体电量不足、企业电力大用户在高峰期高负荷运载时会出现限电的情况，对用电量进行合理控制，使得用户能够错开用电峰值、降低限电概率。下面结合附图对本申请的技术方案进行详细说明。
实施例一
本实施例公开了一种基于需求侧的用户有序用电控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1获取各用户的历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，并对用户权重等级进行设置。
S2根据历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，在满足约束条件的前提下，采用削峰填谷的方法生成建立用电时序计算模型，将历史有功功率负荷数据输入用电时序计算模型获得有序用电后各企业总的有功功率曲线。
其中，约束条件包括：供电可靠性约束、电力用户安保负荷约束、变压器容量约束以及用户自身约束，
供电可靠性约束P总＜0.98Pmax，P总代表所有企业总的有功功率，Pmax代表最大供电功率负荷上限；
电力用户安保负荷约束：Pn＞In，Pn代表某用户工作时的有功功率，In代表某一用户允许的最低工作有功功率；
变压器容量约束：Pi＜Pi,max，Pi代表i号变压器所供的企业用电的总有功功率负荷，Pi，max为i号变压器最大承载有功功率。
企业用户自身约束：企业用户最大可调节有功功率是否满足削峰填谷的基本要求。
在满足上述约束条件后，要尽量使规划后的有功功率接近最大有功功率，提高电能消纳效率。
用电时序计算模型的生成方法为：
S2.1基于实时数据，建立初始电时序特征数据模型；
S2.2提取各用户的电力负荷特征，建立用户特征库，根据用户特征库对初始电时序特征数据模型进行训练，获得能够对用户用电模式进行表征的用电时序计算模型；
S2.3将用电时序计算模型结合时间尺度的用电测量，实现各用户用电的峰谷相互协调配合。
削峰填谷的方法包括手动调控负荷模式和自动调控负荷模式。
如图2所示，手动调控负荷模式为以规划未来一天为单位，规划的当天需要比前一天少用预定量的电量，通过削减总的用电量来缓解用电的压力，防止实际用电功率超越最大供电功率。
在手动调控负荷模式中，若要达到的供电安全范围需削减的电量X小于削减总电量X1，将高于最大供电功率附近的时刻的功率削减至最大供电功率附近，保证供电可靠性，削减了高于最大供电功率时刻的功率前后的功率曲线对比图如图3所示。剩余需要削减的电量X1-X，平均分配到所有的时刻进行削减，将削减的功率平均分配到所有的时刻后的功率曲线与没有经过处理的功率曲线的对比图如图4所示。其中，本实施例中最大供电功率附近是指最大供电功率的98％，但也可以根据实际情况进行调整。
若要达到的供电安全范围需削减的电量X大于削减总电量X1，将高于最大供电功率附近的时刻削减至最大供电功率附近；剩余需要削减的电量X1-X填谷至进行有序用电调整前，最小有功功率附近的时刻。削减的电量填谷至进行有序用电调整前有功功率最小的时刻后的功率曲线与没有经过处理的功率曲线的对比图如图5所示。其中，本实施例中最大供电功率附近是指最大供电功率的98％，最小有功功率附近为最小有功功率的1.02倍，但也可以根据实际情况进行调整。这样既保证了供电的可靠性，也按照了电网调度中心的指令工作。
如图6所示，自动调控负荷模式为以规划未来一天为单位；在规划的一天内，对一天的96个时刻，即每隔15分钟为一个时刻，超过最大供电功率的时刻进行削峰，防止其超过最大供电功率，并将削减的功率在其他低功率时段进行填谷。
具体方法为：先将高于最大供电功率98％的时刻的功率，全部削减至最大供电功率98％以下，在保证电力用户稳定用电的情况下，使用户用电量最大化；将削减的功率增加至进行有序用电调整前，最小有功功率的1.02倍内的时刻。
在手动调控负荷模式和自动调控负荷模式两种有序用电模式下得出有序用电后各用户一天96个时刻的有功功率时序规划安排，如表1所示。
表1各用户一天96个时刻的有功功率时序规划表
S3将总的有功功率曲线和用户权重相乘，获得各用户有序用电后的削峰量，按照削峰量对对应用户的用电量进行控制。
例如，参与有序用电的用户分为4类，分别为A、B、C、D类。根据对数据的评估以及分析对它们进行权重设置，假定削减功率的权重系数分别为KA、KB、KC、KD，且KA<KB<KC<KD。当需削减的总的有功功率为P，四类用户需削减的有功功率分别为PA，PB，PC，PD时，即P＝PA+PB+PC+PD时，假设KA＝0.1、KB＝0.2、KC＝0.3、KD＝0.4，则可得到PA＝0.1P、PB＝0.2P、PC＝0.3P、PD＝0.4P。两种模式下，对总功率的削减原则一致，仅在调度策略上有所差异。
实施例二
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种基于需求侧的用户有序用电控制系统，包括：
权重获取模块，用于获取各用户的历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，并对用户权重等级进行设置；
模型建立模块，用于根据历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，在满足约束条件的前提下，采用削峰填谷的方法生成建立用电时序计算模型，将历史有功功率负荷数据输入用电时序计算模型获得有序用电后各企业总的有功功率曲线；
电量控制模块，用于将总的有功功率曲线和用户权重相乘，获得各用户有序用电后的削峰量，按照削峰量对对应用户的用电量进行控制。
实施例三
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行根据上述任一项的基于需求侧的用户有序用电控制方法。
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。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于需求侧的用户有序用电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1获取各用户的历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，并对用户权重等级进行设置；
S2根据历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，在满足约束条件的前提下，采用削峰填谷的方法生成建立用电时序计算模型，将历史有功功率负荷数据输入所述用电时序计算模型获得有序用电后各企业总的有功功率曲线；
所述步骤S2中用电时序计算模型的生成方法为：
S2.1基于实时数据，建立初始电时序特征数据模型；
S2.2提取各用户的电力负荷特征，建立用户特征库，根据所述用户特征库对所述初始电时序特征数据模型进行训练，获得能够对用户用电模式进行表征的用电时序计算模型；
S2.3将所述用电时序计算模型结合时间尺度的用电测量，实现各用户用电的峰谷相互协调配合；
S3将总的有功功率曲线和所述用户权重相乘，获得各用户有序用电后的削峰量，按照所述削峰量对对应用户的用电量进行控制。
2.如权利要求1所述的基于需求侧的用户有序用电控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的约束条件包括：供电可靠性约束、电力用户安保负荷约束、变压器容量约束以及用户自身约束，
供电可靠性约束P总＜0.98Pmax，P总代表所有企业总的有功功率，Pmax代表最大供电功率负荷上限；
电力用户安保负荷约束：Pn＞In，Pn代表某用户工作时的有功功率，In代表某一用户允许的最低工作有功功率；
变压器容量约束：Pi＜Pi,max，Pi代表i号变压器所供的企业用电的总有功功率负荷，Pi，max为i号变压器最大承载有功功率。
3.如权利要求2所述的基于需求侧的用户有序用电控制方法，其特征在于，所述步骤S2中削峰填谷的方法包括手动调控负荷模式和自动调控负荷模式。
4.如权利要求3所述的基于需求侧的用户有序用电控制方法，其特征在于，所述手动调控负荷模式为以规划未来一天为单位，规划的当天需要比前一天少用预定量的电量，通过削减总的用电量来缓解用电的压力，防止实际用电功率超越最大供电功率。
5.如权利要求4所述的基于需求侧的用户有序用电控制方法，其特征在于，在所述手动调控负荷模式中，若要达到的供电安全范围需削减的电量小于削减总电量，将高于最大供电功率的时刻削减至最大供电功率；剩余需要削减的电量，平均分配到所有的时刻进行削减；若要达到的供电安全范围需削减的电量大于削减总电量，将高于最大供电功率的时刻削减至最大供电功率；剩余需要削减的电量填谷至进行有序用电调整前，有功功率最小的时刻。
6.如权利要求3所述的基于需求侧的用户有序用电控制方法，其特征在于，所述自动调控负荷模式为以规划未来一天为单位；在规划的一天内，对超过最大供电功率的时刻进行削峰，防止其超过最大供电功率，并将削减的功率在其他低功率时段进行填谷。
7.如权利要求6所述的基于需求侧的用户有序用电控制方法，其特征在于，在所述自动调控负荷模式中，对一天内超过最大供电功率的时刻的部分进行削峰，削减的功率填谷至其他低功率时段，具体方法为：先将高于最大供电功率的时刻的功率，全部削减至最大供电功率以下，在保证电力用户稳定用电的情况下，使用户用电量最大化；将削减的功率增加至进行有序用电调整前，有功功率最小的时刻。
8.一种基于需求侧的用户有序用电控制系统，其特征在于，包括：
权重获取模块，用于获取各用户的历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，并对用户权重等级进行设置；
模型建立模块，用于根据历史有功功率负荷数据、最大供电功率负荷上限，在满足约束条件的前提下，采用削峰填谷的方法生成建立用电时序计算模型，将历史有功功率负荷数据输入所述用电时序计算模型获得有序用电后各企业总的有功功率曲线；
所述模型建立模块中用电时序计算模型的生成方法为：
S2.1基于实时数据，建立初始电时序特征数据模型；
S2.2提取各用户的电力负荷特征，建立用户特征库，根据所述用户特征库对所述初始电时序特征数据模型进行训练，获得能够对用户用电模式进行表征的用电时序计算模型；
S2.3将所述用电时序计算模型结合时间尺度的用电测量，实现各用户用电的峰谷相互协调配合；
电量控制模块，用于将总的有功功率曲线和所述用户权重相乘，获得各用户有序用电后的削峰量，按照所述削峰量对对应用户的用电量进行控制。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1-7任一项所述的基于需求侧的用户有序用电控制方法。
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