CN113344273B - 基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法及系统，方法包括：基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件的区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率。

Description

基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法及系统
技术领域
本发明涉及电力需求侧调控技术领域，尤其涉及一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法及系统。
背景技术
传统的电力需求侧响应一般通过分时电价等激励政策，使用户通过调控柔性负荷，改变自己的用电行为来完成。
随着社会各行业用户建筑物的增加以及用户对建筑物室内温湿舒适度环境要求的提高，建筑内部冷、热用能需求导致的温控电器设备用电负荷占电网总负荷比重日益提高，使得以建筑物为代表的终端用能在其接入的配电网端形成了夏季和冬季两个季节性负荷高峰；同时，各建筑用能在夏/冬高峰负荷季中一天内对温控负荷用电行为的一致性，进一步拉大了配电网日负荷曲线的峰谷差。
因此，如何提供一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法及系统，充分挖掘建筑能耗的节能潜力，利用用户的建筑用能来参与区域配电网的峰谷差调节，提升建筑用能参与电网峰谷差调节行为的可行性和有效性，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法及系统。
本发明提供一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，包括：
基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；
基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；
其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
本发明还提供一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化系统，包括：调节需求功率确定单元、建筑用能可调节功率范围确定单元和削峰填谷调节单元；
调节需求功率确定单元，用于基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；
建筑用能可调节功率范围确定单元，用于基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
削峰填谷调节单元，用于基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；
其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，处理器和存储器通过总线完成相互间的通信；存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行如上述基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法的各个步骤。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法的各个步骤。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法及系统，通过目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率。使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小。能够更为客观地描述电网侧的调节需求，充分挖掘用户侧建筑用能的节能潜力和调控执行潜力，从而提高了建筑用能参与电网峰谷差调控的可行性和有效性，保障电网安全经济运行，减少电网侧由于调峰所需的增容投资。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
图1为本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法流程图；
图2为本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法流程示意图；
图3为本发明提供的分段平滑曲线示意图；
图4为本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化系统结构示意图；
图5为本发明提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前关于用户侧参与电网削峰填谷调节的研究主要集中在传统的电力需求侧响应策略优化方面，并且大都以分时电价为引导，从需求侧单方出发综合用户用电行为，在考虑包含舒适度在内的各种影响因素下建立用户用电成本最小为目标函数的优化模型，并利用各种智能算法进行用户需求侧响应策略的优化求解。
这种仅考虑用电成本和舒适度的需求侧响应策略可能造成大量负荷集中至夜间低电价时段运行，形成新的负荷高峰，且这样形成的新负荷高峰并不一定位于系统负荷低谷时段，即仅由分时电价引导的削峰填谷调节往往偏离电网运行的期望。
现有技术中还没有从物理范围较小的区域配电网端和用户的建筑用能端双方出发，通过评估双方峰谷差调节需求量与可供给量，进而在满足双方平衡前提下，形成保证区域配电网经济性和电压质量目标的优化方法来完成用户侧各建筑用能的调控策略制定。
图1为本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法流程图，如图1所示，本发明提供一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，包括：
步骤S1，基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；
步骤S2，基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
步骤S3，基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；
其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
具体的，考虑到地域、各地用电需求的不同、负荷密度以及人均GDP等不同的因素，将供电网划分为不同的区域进行区域供电。在本发明中，区域供电网的划分规则可根据实际情况进行调整，本发明对此不作限定。
根据区域配电网的相关历史数据，可以提前预测获得目标区域配电网预测关口功率曲线。在步骤S1中，基于获取的目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率。将该峰谷差调节需求功率体现电网侧峰谷差调节需求量，用于辅助后续确定目标峰谷差调节功率。
需要说明的是，本发明中利用区域配电网的历史数据预测目标区域配电网预测关口功率曲线的方法，可以是以周作为一个调控周期，利用周数据确定某日的目标区域配电网预测关口功率曲线。或是以日作为调控周期，由前一天的数据预测次日关口处的功率曲线。具体的方法可根据需求进行调整，本发明对此不做限定。
在步骤S2中，基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定建筑用能的可调节能量，基于可调节能量，确定目标调度时段建筑用能可调节功率的范围。
可以理解的是，在本方案中，建筑用能可以理解为区域配电网中各建筑端的用能，建筑用能的类型可以是，商业建筑用能、工业建筑用能和居民建筑用能等。建筑用能可以具体包括：调节建筑内温度用能(例如：夏季开空调时建筑内保持在固定温度的用能)、照明用能(商业建筑在营业时间建筑内的照明以及外部广告牌等用能)等。具体的建筑用能包括的数据类型可根据实际情况进行调整，本发明对此不做限定。
在使用建筑用能配合电网的峰谷差调节时，可以基于建筑当前的情况进行调节，例如：在夏天设置空调目标温度时，将目标温度调高，减少一部分建筑用能，或，一定程度降低照明灯具的亮度减少一部分建筑用能等方法，具体的调节方法可根据实际情况进行调整，本发明对此不做限定。
在步骤S3中，基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定在目标调度时段内，目标调度时段峰谷差调节需求，并根据目标调度时段建筑用能可调节功率确定削峰填谷调节功率的范围，基于预先设置的区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率。
其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
确定的目标调度时段的削峰填谷调节功率需要在满足区域配电网峰谷差调节优化模型中的约束的基础上，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小。
需要说明的是，目标配电网区域可以划分为不同的节点，每一个节点中包含若干建筑端。在确定目标调度时段的削峰填谷调节功率时，可以是基于目标配电网区域总体进行削峰填谷调节功率的确定，也可以是基于节点，或基于节点中每一个建筑端，分别确定对应的削峰填谷调节功率。具体的确定方法可以根据实际需求进行调整，本发明对此不做限定。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，通过目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率。在满足区域配电网峰谷差调节优化模型中的约束的基础上，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小。能够更为客观地描述电网侧的调节需求，充分挖掘用户侧建筑用能的节能潜力和调控执行潜力，从而提高了建筑用能参与电网峰谷差调控的可行性和有效性，保障电网安全经济运行，减少电网侧由于调峰所需的增容投资。
可选的，根据本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率，具体包括：
基于目标区域配电网预测关口功率曲线，根据分段平滑法，按照目标区域配电网预测关口功率曲线的峰谷走势，将目标区域配电网预测关口功率曲线分成多段，确定每段对应的理想负荷基准值；
基于每段对应的理想负荷基准值，确定负荷基准值曲线；
基于目标区域配电网预测关口功率曲线和负荷基准值曲线，根据不同区段下两曲线的负荷值之差的集合，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率。
具体的，图2为本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法流程示意图，图3为本发明提供的分段平滑曲线示意图，如图2和图3所示，基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率的步骤，包括：
基于目标区域配电网预测关口功率曲线(总负荷曲线)，根据分段平滑法，依据目标区域配电网预测关口功率曲线的峰谷走势，将配电网负荷曲线(电力负荷随时间变化的曲线)分成多段，每段均对应相应的理想负荷基准值，进而确定每一时段配电网侧削峰填谷容量。基于每段对应的理想负荷基准值，确定目标区域配电网各调度时段对应的峰谷差调节需求功率。
分段平滑法的具体过程如下(如图3所示)：
1)极值点的确定。对于配电网侧负荷曲线(日曲线，图3中实线表示)q＝q(t)中任一点t'，若且/>则t0时刻为峰值极值点；若/>且/>则t0时刻为谷值极值点。遍历负荷曲线中的所有点，找到所有的极值点，分别为Q1,Q2,Q3,…,Qn。
2)分割阈值与分割时间点的确定。取相邻的两个极值点Qi和Qi+1，求其平均值(Qi+Qi+1)/2，作为分割阈值pz，曲线上与该阈值最相近的值所对应的时间点为分割时间点tj，遍历所有的极值点，找到所有对应的分割阈值p1,p2,p3,…,pK以及所对应的分割时间点t1,t2,t3,…,tJ。
3)负荷基准值的确定。将上一步骤确定的所有分割时间点ti、起始时间点t0以及结束时间点tend按时间顺序组成时间点集合，求取集合内每相邻的两个时间点内所有负荷的平均值作为该相邻两个时间点的负荷基准值，遍历集合内所有的时间点，得到所有相邻时间点的负荷基准值，将所有的负荷基准值用直线连接起来，得到全天的负荷基准值曲线(图3中虚线表示)。
确定电网侧峰谷差调节需求功率时，首先，基于图3中原始负荷曲线与负荷基准值曲线可以得到峰谷分界点t′1,t'2,t′3,t'4,t'5，调度日全天的起始时刻用t'begin表示，调度日全天的起始时刻用t'end表示，所以可以得到谷时段为t′1-t'2段、t′3-t'4段以及t'5-t'end，即所对应的时段集合；峰时段为t'begin-t′1、t'2-t′3段以及t'4-t'5段，即Pt grid≥Pt ideal所对应的时段集合。
定义原始负荷曲线上t调度时段(目标调度时段)的负荷用Pt grid表示，与原始负荷曲线上t调度时段相对应的负荷基准值曲线上的负荷用Pt ideal表示，则在t调度时段电网侧需要削峰或填谷的调节需求功率用表示，具体表达式如下：
上式中，为t调度时段电网侧需要削峰或填谷的调节需求功率(即峰谷差调节需求功率)；Pt grid为t调度时段原始负荷曲线上的负荷值；Pt ideal为t调度时段负荷基准值曲线上的负荷值；{T(Pt grid≥Pt ideal)}表示Pt grid≥Pt ideal所对应的时段集合，即削峰时段集合；{T(Pt grid＜Pt ideal)}表示Pt grid＜Pt ideal所对应的时段集合，即填谷时段集合。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，基于目标区域配电网预测关口功率日曲线，根据分段平滑法，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率。能够更为客观地描述电网侧的调节需求，充分挖掘用户侧建筑用能的节能潜力和调控执行潜力，从而提高了建筑用能参与电网峰谷差调控的可行性和有效性，保障电网安全经济运行，减少电网侧由于调峰所需的增容投资。
可选的，根据本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围，具体包括：
基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端，根据各建筑用能端的当前温度和期望温度，根据建筑用能可增加能量计算公式，确定目标调度时段建筑用能可增加能量，根据建筑用能可减少能量计算公式，确定目标调度时段建筑用能可减少能量；
其中，建筑用能可增加能量计算公式为：
建筑用能可减少能量计算公式为：
式中：为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可增加能量；/>为建筑内温控设备在t调度时段可增加能量；/>为冷/热储能储能设备的能量存储上限值；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量；为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量；/>为建筑内温控设备在t调度时段可减少能量；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量；/>为储能设备的冷/热能量存储下限值；ρ为室内空气密度；C为空气比热容；V为建筑内空气容量；Tin,t为当前温度；/>为期望温度；
基于目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量，根据建筑用能可增加功率计算公式和建筑用能可减少功率计算公式；确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
其中，建筑用能可调节功率范围为建筑用能可调节功率减少量不大于建筑用能可减少调节功率，且建筑用能可调节功率增加量不大于建筑用能可增加调节功率；
建筑用能可增加功率计算公式为：
建筑用能可减少功率计算公式为：
式中:为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加调节功率；/>为建筑的冷/热储能设备在t调度时段内均衡存储冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变期望温度/>以牺牲部分舒适度形成的温控设备可增加调节功率；/>为冷/热储能设备存储冷/热量能够达到的最大功率；/>为温控设备的最大运行功率；/>为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段内均衡释放冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变期望温度/>以牺牲部分舒适度形成的温控设备可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量；Δt为调度时段时长；/>为冷/热储能设备释放冷/热量能够达到的最大功率。
具体的，建筑用能柔性调节潜力由建筑用能在下一调度时段的可减少调节功率和可增加调节功率组成，将根据目标调度时段建筑用能可减少能量和可增加能量求得。建筑用能可减少能量和可增加能量评估模型主要由建筑内温控设备的可调节能力模型以及与温控设备配合使用的冷/热储能设备可调节能力模型组成，并根据夏季供冷工况和冬季供热工况而不同；
基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率，具体包括：基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端，根据各建筑用能端的当前温度和期望温度，根据建筑用能可增加能量计算公式和建筑用能可减少能量计算公式，确定目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量。
建筑用能可减少能量的表达式如下：
上式中，为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量；单位均为J。
在夏季供冷工况下为冷储能设备，在冬季供热工况下为热储能设备；为建筑内温控设备在t调度时段可减少能量，单位为J；在夏季供冷工况下主要指空调等制冷设备，在冬季供热工况下主要指电采暖装置等制热设备；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量；在夏季供冷工况下指已储冷量，冬季供热工况下指已储热量；/>为储能设备的冷/热能量存储下限值。
ρ为室内空气密度，单位为kg/m3，在标准状况下，约为1.29kg/m3；C为空气比热容，单位为J/(kg.℃)，通常取1×103J/(kg.℃)；V为建筑内空气容量(即建筑内体积)，可以通过测量计算得到，单位为m3；Tin,t为t调度时段起始时刻的室内温度(即当前时刻室温)，为建筑根据自身情况预设的t调度时段建筑用能期望的室内温度(即期望温度)，单位均为℃。
建筑用能可增加能量的表达式如下：
上式中，为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可增加能量；/>为建筑内温控设备在t调度时段可增加能量；为冷/热储能设备的能量存储上限值；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量。其他变量同前建筑用能可减少能量的表达式中参数，在此不再赘述。
基于目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量，根据建筑用能可增加功率计算公式和建筑用能可减少功率计算公式，确定目标调度时段建筑用能可调节功率。
由建筑用能可减少能量和可增加能量/>可以求得建筑用能在t调度时段内的可减少调节功率和可增加调节功率，从而确定建筑用能柔性调节潜力。
其中，建筑用能可减少调节功率的具体表达式如下：
上式中，为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段内均衡释放冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变预设温度/>以牺牲部分舒适度形成的温控设备可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量，J；/>为单位换算，将能量单位J换算为电能单位kWh；Δt为调度时段时长；/>为冷/热储能设备释放冷/热量能够达到的最大功率。
其中，建筑用能可增加调节功率的具体表达式如下：
上式中，为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加调节功率；/>为建筑的冷/热储能设备在t调度时段内均衡存储冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变预设温度/>以牺牲部分舒适度形成的温控设备可增加调节功率；/>为冷/热储能设备存储冷/热量能够达到的最大功率；/>为温控设备的最大运行功率。
根据计算确定的建筑用能可增加功率和可减少功率确定建筑用能可调节功率范围，该范围为建筑用能可调节功率减少量不大于建筑用能可减少调节功率，且建筑用能可调节功率增加量不大于建筑用能可增加调节功率。
需要说明的是，预设的t调度时段建筑用能期望的室内温度将由各建筑根据自身室内人员的作息规律、不同时段人流量或人员对环境舒适度要求的不同而在各调度时段设置不同的期望值。具体的数值设置可根据实际需求进行调整，本发明对此不做限定。
可选的，根据本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端，根据各建筑用能端的当前温度和期望温度，确定目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量，具体包括：
根据目标调度时段内目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端内人员的作息规律、人员对环境的舒适度要求和人流量，确定期望温度；
根据各建筑用能端的当前温度和期望温度，确定目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量。
具体的，在确定建筑用能可增加和可减少能量之前，需要预先确定对建筑的期望温度，基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端，根据各建筑用能端的当前温度和期望温度，确定目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量，具体包括：
根据目标调度时段内目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端内人员的作息规律、人员对环境的舒适度要求和人流量，确定期望温度。
预设的t调度时段建筑用能期望的室内温度(期望温度)，将由各建筑根据自身室内人员的作息规律、不同时段人流量或人员对环境舒适度要求的不同而在各调度时段设置不同的期望值。具体的数值设置可根据实际需求进行调整，本发明对此不做限定。
例如：在夏季，商业建筑主要营业时间为早上10：00-晚上10：00，此时在舒适温度范围内差异化设置商业建筑预设的期望室内温度在非营业时段可以将期望室内温度设置在非舒适区。
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012》发布的标准，室内舒适环境等级划分为I级、II级舒适区，在夏季制冷和冬季制热工况下分别对应不同的温度范围，再计入各用户建筑根据作息规律在人少时段增设的高温、低温非舒适区，则室内温度Tin,t0将在不同调度时段设置不同的期望值，为了配合电网的峰谷差调节也可以牺牲部分舒适度而进行设置，从而使得各建筑用能在各调度时段表现出差异化的可减少调节功率和可增加调节功率。
根据确定的各建筑用能端的当前温度和期望温度，将其作为参数带入建筑用能可增加能量计算公式和可减少能量计算公式中，即可确定目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，通过目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率。能够，充分挖掘用户侧建筑用能的节能潜力和调控执行潜力，从而提高了建筑用能参与电网峰谷差调控的可行性和有效性，保障电网安全经济运行，减少电网侧由于调峰所需的增容投资。
可选的，根据本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率，具体包括：
基于各调度时段峰谷差调节需求功率，确定目标调度时段峰谷差调节需求功率；
基于目标调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，确定在目标调度时段内，满足预设约束条件时，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小的削峰填谷调节功率；
其中，使目标区域配电网网损达到最小时，满足目标函数minf1＝Ploss,t(ΔPi,z,t)；区域配电网系统加权综合电压水平最高时，满足目标函数
完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小的削峰填谷调节功率时，满足目标函数/>
式中，Ploss,t(ΔPi,z,t)为区域配电网网损，ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率，N为配电网总节点数；Vi,t为第i个节点在t调度时段的电压幅值；Ve为电压额定值；Vmax和Vmin分别为节点电压的上限值和下限值；Pi,t为预测得到的节点i在t调度时段的节点注入有功功率；Zi为位于节点i的参与电网峰谷差调节的建筑总个数；εcomp为电网给予建筑用能的峰谷差调节补偿费率；Δt为调度时段时长。
具体的，建筑用能参与区域配电网峰谷差调节优化调度问题是一个多目标优化问题，控制变量为各建筑在下一调度时段所需响应的削峰填谷调节功率，用ΔPi,z,t表示位于区域配电网节点i的建筑z在下一调度时段t所需响应的削峰填谷调节功率。
多目标优化模型(区域配电网峰谷差调节优化模型)包括：目标函数和预设约束条件。其中，目标函数包括：网损最小目标函数、配电网系统综合电压水平最好目标函数和需求侧辅助服务费用最小目标函数。
1)网损最小(即目标区域配电网网损达到最小)
建筑用能参与区域配电网需求侧响应，在完成峰谷差调节的同时也要使得系统网络损耗要尽可能小，对应建立的目标函数为。
minf1＝Ploss,t(ΔPi,z,t) (14)
上式中，Ploss,t(ΔPi,z,t)为区域配电网网损，可以由常规潮流计算得到；ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率，也即本优化调度问题的控制变量。
2)配电网系统综合电压水平最好(即区域配电网系统加权综合电压水平最高)
由于配电网靠近用户侧，要尽量降低由于用户负荷调整造成的对系统电压水平的影响。因此，提出能够定量反映用户的建筑用能参与区域配电网峰谷差调节对系统整体电压水平影响的指标f2。f2既能反映各节点偏离额定电压程度，又能通过各节点注入功率占系统总注入功率的权重系数来反映该节点对整个系统电压水平的影响程度,f2越大，表明馈线的整体电压水平越好，f2的理想最大值为1，表示配电网所有节点电压等于其额定值，电压水平最好。建立配电网系统综合电压水平最好的目标函数为f2最大化目标函数，如下式：
上式中，N为配电网总节点数；Vi,t为第i个节点在t调度时段的电压幅值；Ve为电压额定值；Vmax和Vmin分别为节点电压的上、下限值；Pi,t为预测得到的节点i在t调度时段的节点注入有功功率；ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率；Zi为位于节点i的参与电网峰谷差调节的建筑总个数。
3)需求侧辅助服务费用最小(即区域配电网系统加权综合电压水平最高)
为了激励用户建筑用能参与区域配电网削峰填谷调节，电网侧需要给予一定的经济补偿，称之为需求侧辅助服务费用，在完成峰谷差调节的同时期望需求侧辅助服务费用尽可能小，建立目标函数为：
上式中，εcomp为电网给予建筑用能的峰谷差调节补偿费率，可参考发电侧按机组提供的调峰容量进行经济补偿的原则来制定；ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率；Δt为调度时段时长。
基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率，具体包括：
基于各调度时段峰谷差调节需求功率，确定目标调度时段峰谷差调节需求功率，基于获取的目标调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定在目标调度时段内，满足预设约束条件时，使上述目标函数f1达到最小，f2达到最大且f3达到最小的削峰填谷调节功率。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，通过目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，构建的网损最小、系统综合电压水平最好以及需求侧辅助服务费用最小的多目标优化模型(区域配电网峰谷差调节优化模型)，确定使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小的目标调度时段的削峰填谷调节功率。能够更为客观地描述电网侧的调节需求，充分挖掘用户侧建筑用能的节能潜力和调控执行潜力，从而提高了建筑用能参与电网峰谷差调控的可行性和有效性，保障电网安全经济运行，减少电网侧由于调峰所需的增容投资。
可选的，根据本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，预设约束条件，具体包括：建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束；
建筑用能调节能力约束为其中，建筑用能调节能力约束用于使任一目标建筑的削峰填谷调节功率不小于所目标建筑的建筑用能可减少调节功率，且不大于目标建筑的建筑用能可增加调节功率；
电网侧调节功率需求约束为其中，电网侧调节功率需求约束用于使所有建筑的削峰填谷调节功率之和与目标调度时段峰谷差调节需求功率之差的绝对值不大于预设偏差允许阈值；
式中：分别为位于节点i的建筑z在t调度时段能够响应电网峰谷差调节的可减少调节功率和可增加调节功率；/>为t调度时段电网侧的调节需求功率；μ为该区域配电网所辖范围内的所有建筑用能响应的削峰填谷调节功率与电网侧的调节需求功率的偏差允许值。
具体的，多目标优化模型(区域配电网峰谷差调节优化模型)包括：目标函数和预设约束条件。预设约束条件，包括：建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束。
建筑用能调节能力约束为任一目标建筑的削峰填谷调节功率不小于所目标建筑的建筑用能可减少调节功率，且不大于目标建筑的建筑用能可增加调节功率。
上式中，ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率，即本优化问题的控制变量；分别为位于节点i的建筑z在t调度时段能够响应电网峰谷差调节的可减少调节功率和可增加调节功率。
电网侧调节功率需求约束为所有建筑的削峰填谷调节功率之和与目标调度时段峰谷差调节需求功率之差的绝对值不大于预设偏差允许阈值。
上式中，N为电网总节点数；Zi为位于节点i的参与电网峰谷差调节的建筑用能总个数；ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率；为t调度时段电网侧的调节需求功率；根据采用分段平滑法确定的t调度时段所处于的峰、谷时段的不同取值不同，即取公式(1)对应的配电网侧峰谷差调节需求功率；μ为该区域配电网所辖范围内的所有建筑用能响应的削峰填谷调节功率与电网侧的调节需求功率的偏差允许值，取足够小的正数，理想值为0。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，本发明基于各时段峰谷差调节需求功率，做为下一调控周期建筑用能参与区域配电网峰谷差调节优化模型中的电网侧调节功率需求约束限值；并通过建筑用能评估出下一调控周期该区域配电网所辖范围内各建筑用能对电网呈现的调控裕度范围，做为峰谷差调节优化模型中各建筑用能调节能力约束限值，从而达到最优分配该配电网辖区内各建筑在下一调度时段所需响应的削峰填谷功率的目的，提升了建筑用能参与电网峰谷差调节行为的可行性和有效性。
可以理解的是，根据配电网的运行规则，还可以在预设约束条件中添加潮流方程等式约束和节点电压约束。
潮流方程等式约束为目标区域配电网中任一节点均满足潮流方程等式。
上式中，Pi,t和Qi,t分别为预测的节点i在t调度时段节点注入有功功率和无功功率；ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率；Vi,t和Vj,t分别为节点i和节点j在t调度时段的电压幅值；N为配电网总节点数；Gij和Bij分别为节点i和节点j之间的电导和电纳；θij,t为节点i和节点j在t调度时段的电压相角差。
节点电压约束为节点在目标调度时段内电压幅值在节点电压上限值和电压下限值范围内。
Vmin≤Vi,t≤Vmax (21)
上式中，Vmax和Vmin分别为节点电压的上、下限值；Vi,t为第i个节点在t调度时段的电压幅值。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，基于以上两个关于区域配电网端和建筑用能端双方峰谷差调节需求量与可供给量的约束条件，并结合配电网潮流平衡约束，各节点电压上下限约束，构建网损最小、系统综合电压水平最好以及需求侧辅助服务费用最小的多目标优化模型(区域配电网峰谷差调节优化模型)。从而达到最优分配该配电网辖区内各建筑在下一调度时段所需响应的削峰填谷功率的目的，提升了建筑用能参与电网峰谷差调节行为的可行性和有效性。
可选的，根据本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率，具体包括：
基于多目标遗传算法，对于目标调度时段建筑用能可调节功率的染色体向量进行编码，确定初始种群；
在每一次种群的迭代更新过程中，基于父代种群，根据区域配电网峰谷差调节优化模型的各目标函数，进行非支配排序，计算具有相同非支配排序号的个体的拥挤距离，进行拥挤距离排序；基于每一个个体的非支配排序号和拥挤距离，根据选择、交叉和变异操作，确定父代种群对应的目标子代种群，将父代种群和目标子代种群合并获得第一种群，基于第一目标种群，确定更新后的父代种群；
在确定所有种群的迭代更新过程结束后，根据第一目标种群中个体的目标满意度距离，确定在目标调度时段各建筑的削峰填谷调节功率；
其中，拥挤距离为目标个体在空间上与相邻的两个个体之间的距离；确定所有种群的迭代更新过程结束，包括：聚类更新次数大于预设阈值，或多目标遗传算法目标函数收敛。
具体的，如图2所示，求解目标调度时段各建筑的削峰填谷调节功率的相当于是在满足预设约束条件下，确定使目标函数达到最优解的目标调度时段的削峰填谷调节功率。
基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率，具体包括：
基于目标调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，根据多目标遗传算法，确定目标调度时段各建筑的削峰填谷调节功率。
其中，各建筑的削峰填谷调节功率在目标调度时段内均满足满足预设约束条件时，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小。
其中，以基于目标满意度距离的非支配排序多目标遗传算法为例，确定目标调度时段各建筑的削峰填谷调节功率过程具体包括：
(1)目标满意度距离计算
规定第d个目标函数fd(x)对个体x的满意度为：
上式中，fd *为第d个目标函数的最理想函数值；Ld(x)为第d个目标函数的满意度，fd(x)为个体x对应第d个目标函数值大小。对于最小化问题，需要将函数值取倒数后再代入上式得到对应的满意度值。
设个体的目标满意度向量为：L＝[L1(x),L2(x)...Lj(x)] (23)
目标满意度距离s定义为：
(2)多目标遗传算法步骤
多目标优化算法的实现包含以下6个关键步骤，分别为控制变量编码、初始群体的产生、个体适应度的计算、遗传算子和遗传操作、精英策略和最优折衷解。下面详细介绍这六个步骤的实现过程。
1)控制变量编码
以参与区域电网侧峰谷差调节的建筑用能调节功率作为控制变量，采用实数编码方式，即对于参与区域电网峰谷差调节的建筑用能调节功率染色体向量ΔP进行编码，表达式如下：
上式中，ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷功率；N为配电网节点数；Zi为位于节点i的参与电网峰谷差调节的建筑总个数。
2)初始群体的产生
随机产生建筑用能调节功率染色体编码向量ΔP中各元素，如下式所示：
上式中，Rand为生成0～1间随机数的随机函数；分别为位于节点i的建筑z在t调度时段能够响应电网峰谷差调节的可减少调节功率和可增加调节功率。
3)个体适应度的计算
目标函数f1、f3为求取最小值的问题，f2为求取最大值的目标函数，因此将目标函数f1、f3取倒数，f2不做，来构造成适应度函数ci：
上式中，fi为由个体得到的各目标函数值；ci为对应目标函数的适应度值。
非支配排序多目标遗传算法通过计算每个目标函数中的个体适应度来进行非支配排序和目标函数中个体拥挤距离比较。
a.非支配排序
如果建筑用能调节功率中的染色体ΔPA的各个优化目标函数适应度值都不比ΔPB差，且至少有一个优化目标函数的适应度值优于ΔPB，说明此染色体ΔPA相对于ΔPB是一个非劣解，称ΔPA支配ΔPB。对整个建筑用能调节功率染色体种群ΔP中每个子染色体ΔPi进行如下操作：
对于种群ΔP，每个个体ΔPi都设置两个参数EΔPi和eΔPi，EΔPi表示建筑用能调节功率中的个体ΔPi所支配的建筑用能调节功率个体的集合，eΔPi表示支配个体ΔPi的建筑用能调节功率个体数量。
首先搜索ΔP种群中所有eΔPi＝0的个体，将这些个体分到第一非支配层W1，并赋予相应的非支配排序号irank＝1。
对于W1中的每个个体ΔPi，考查它所支配的集合EΔPi，将集合EΔPi中的每个个体ΔPi对应的eΔPi减去1，若eΔPi-1＝0，则将ΔPi分到第二非支配层W2，并赋予相应的非支配排序号irank＝2。重复上述步骤，直至整个建筑用能调节功率种群被分层。
b.建筑用能调节功率个体拥挤距离
建筑用能调节功率个体拥挤距离是在具有相同非支配排序号的个体内进行拥挤度排序，其中个体ΔPi的拥挤距离Ldis是指目标空间上与ΔPi相邻的2个个体ΔPi+1和ΔPi-1之间的距离，表达式如下：
上式中，R为目标函数的个数，本发明目标函数为网损最小、系统综合电压水平最好和需求侧辅助服务费用最小，因此R＝3；fr(ΔPi+1)、fr(ΔPi-1)分别为个体ΔPi+1和个体ΔPi-1对应的各目标函数值，和/>分别为第r个目标函数的最大值和最小值。
4)选择、交叉、变异操作
a.选择操作
本发明的选择操作根据每个个体的非支配排序号irank和建筑用能调节功率个体拥挤距离Ldis的两个因素进行选择。具体选择操作过程如下：
计算种群体中所有个体的非支配等级irank和拥挤距离Ldis；
使用赌轮选择来确定哪些个体被选中并进行复制遗传到下一代种群；
由于概率选择法存在一定的随机性，所以设置保留算子。将父代中的若干个较优个体直接保留到下一代种群中，较优个体就不必进行交叉操作和变异操作。
b.交叉操作
交叉操作是该算法中的核心操作，通过两个父代染色体中某些位置的交换，产生更加优秀的子代个体。
将选择后准备进行交叉操作的两个父代个体表示为：
具体交叉操作过程如下：
生成随机数α，生成随机交叉位z。
在交叉位(i,z,t)上对两个父代个体进行交叉操作，生成新个体的表达式为：
c.变异操作
变异是指对于染色体上的某些位置的建筑用能调节功率基因进行改变。随机选中进行变异的个体的父代染色体表示为：
具体变异操作过程如下：
随机产生变异的起始位(i1,z1,t)和结束位(i2,z2,t)，满足1≤i 1≤i2≤，N随机生成0～1间的随机数α。
进行变异操作，变异后的新个体如下所示：
变异操作相当于在不同的建筑用能间进行调节功率的重新分配。
5)精英策略
将父代种群与优秀子代种群合并为一个种群。然后对新产生的种群进行非支配排序和建筑用能调节功率个体拥挤距离计算，选择前K个个体进入下一次循环。
6)最优折衷解
反复循环迭代上述步骤直至满足收敛条件，终止计算，得到Pareto最优解集。根据目标满意度距离计算得到本发明中多目标函数的最优折衷方案，确定目标调度时段各建筑的削峰填谷调节功率。
可以理解的是，在本发明中，初始个体以及交叉、变异操作产生的新个体可能存在个体不满足约束条件的情况，即产生不可行个体，此时，需要对不可行个体进行可行性调整。
例如：依照调整策略，若新个体不满足电网侧调节功率需求约束时，则通过“定一变多”的原则对新个体进行可行性调整，即：任选满足建筑用能调节能力约束的某一建筑用能的削峰填谷调节功率固定不变，即“定一”；将电网侧需求的调节功率与“定一”的建筑用能调节功率的差值称为“剩余调节功率”，将除“定一”外的其它所有建筑用能的调节功率之和称为“总调节功率”，将除“定一”外的其它任一建筑用能的调节功率在“总调节功率”中所占的比例称为“分配系数”，则可行性调整时其它任一建筑用能的调节功率将等于该建筑用能的“分配系数”与“剩余调节功率”的乘积，即“变多”；最后用电网侧需求的调节功率减去可行性调整后的建筑用能调节功率之和来重新确定“定一”的建筑用能的调节功率。
若新个体不满足节点电压约束，则重新产生初始个体或重新交叉/变异。
可以理解的是，上述对不可行个体进行可行性调整的方法，仅作为一个具体的例子对本发明进行解释说明，除此之外，还可以根据实际需求适应性的更改调整策略，本发明对此不做限定。需要说明的是，基于目标满意度距离的非支配排序多目标遗传算法((Non-dominated Sorting Genetic Algorithm),即NSGA)仅作为一个具体的例子对本发明确定削峰填谷调节功率的算法进行说明，具体的，在本发明应用过程中，还可根据实际需求选择其他多目标遗传算法，或对目标满意度距离的非支配排序多目标遗传算法进行调整，本发明对此不做限定。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，将各时段峰谷差调节需求功率，做为下一调控周期建筑用能参与区域配电网峰谷差调节优化模型中的电网侧调节功率需求约束限值；并通过建筑用能柔性调节潜力评估出下一调控周期该区域配电网所辖范围内各建筑用能对电网呈现的调控裕度范围，做为峰谷差调节优化模型中各建筑用能调节能力约束限值；从而构建了网损最小、系统综合电压水平最好以及需求侧辅助服务费用最小的多目标优化模型(区域配电网峰谷差调节优化模型)；制定了基于目标满意度距离的非支配排序多目标遗传算法求解建筑用能调节方案，优化制定该配电网辖区内各建筑用能的下一调控周期调节功率计划，从而达到最优分配该配电网辖区内各建筑在下一调度时段所需响应的削峰填谷功率的目的，提升了建筑用能参与电网峰谷差调节行为的可行性和有效性。
图4为本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化系统结构示意图，如图4所示，本发明还提供一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化系统，包括：调节需求功率确定单元410、建筑用能可调节功率范围确定单元420和削峰填谷调节单元430；
调节需求功率确定单元410，用于基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；
建筑用能可调节功率范围确定单元420，用于基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
削峰填谷调节单元430，用于基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；
其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
具体的，考虑到地域、各地用电需求的不同、负荷密度以及人均GDP等不同的因素，将供电网划分为不同的区域进行区域供电。在本发明中，区域供电网的划分规则可根据实际情况进行调整，本发明对此不作限定。
根据区域配电网的相关历史数据，可以提前预测获得目标区域配电网预测关口功率曲线。调节需求功率确定单元410，用于基于获取的目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率。将该峰谷差调节需求功率体现电网侧峰谷差调节需求量，用于辅助后续确定目标峰谷差调节功率。
需要说明的是，本发明中利用区域配电网的历史数据预测目标区域配电网预测关口功率曲线的方法，可以是以周作为一个调控周期，利用周数据确定某日的目标区域配电网预测关口功率曲线。或是以日作为调控周期，由前一天的数据预测次日关口处的功率曲线。具体的方法可根据需求进行调整，本发明对此不做限定。
建筑用能可调节功率范围确定单元420，用于基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定建筑用能的可调节能量，基于可调节能量，确定目标调度时段建筑用能可调节功率的范围。
可以理解的是，在本方案中，建筑用能可以理解为区域配电网中各建筑端的用能，建筑用能的类型可以是，商业建筑用能、工业建筑用能和居民建筑用能等。建筑用能可以具体包括：调节建筑内温度用能(例如：夏季开空调时建筑内保持在固定温度的用能)、照明用能(商业建筑在营业时间建筑内的照明以及外部广告牌等用能)等。具体的建筑用能包括的数据类型可根据实际情况进行调整，本发明对此不做限定。
在使用建筑用能配合电网的峰谷差调节时，可以基于建筑当前的情况进行调节，例如：在夏天设置空调目标温度时，将目标温度调高，减少一部分建筑用能，或，一定程度降低照明灯具的亮度减少一部分建筑用能等方法，具体的调节方法可根据实际情况进行调整，本发明对此不做限定。
削峰填谷调节单元430，用于基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定在目标调度时段内，目标调度时段峰谷差调节需求，并根据目标调度时段建筑用能可调节功率确定削峰填谷调节功率的范围，基于预先设置的区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率。
其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
确定的目标调度时段的削峰填谷调节功率需要在满足区域配电网峰谷差调节优化模型中的约束的基础上，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小。
需要说明的是，目标配电网区域可以划分为不同的节点，每一个节点中包含若干建筑端。在确定目标调度时段的削峰填谷调节功率时，可以是基于目标配电网区域总体进行削峰填谷调节功率的确定，也可以是基于节点，或基于节点中每一个建筑端，分别确定对应的削峰填谷调节功率。具体的确定方法可以根据实际需求进行调整，本发明对此不做限定。
本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化系统，通过目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率。在满足区域配电网峰谷差调节优化模型中的约束的基础上，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小。能够更为客观地描述电网侧的调节需求，充分挖掘用户侧建筑用能的节能潜力和调控执行潜力，从而提高了建筑用能参与电网峰谷差调控的可行性和有效性，保障电网安全经济运行，减少电网侧由于调峰所需的增容投资。
需要说明的是，本发明提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化系统用于执行上述基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，其具体的实施方式与方法实施方式一致，在此不再赘述。
图5为本发明提供的电子设备的实体结构示意图，如图5所示，电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communication interface)520、存储器(memory)530和通信总线(bus)540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行上述基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，包括：基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，包括：基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的以执行基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，包括：基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；基于目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；基于各调度时段峰谷差调节需求功率和目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；其中，区域配电网峰谷差调节优化模型以目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，其特征在于，包括：
基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定所述目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；
基于所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
基于所述各调度时段峰谷差调节需求功率和所述目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；
其中，所述区域配电网峰谷差调节优化模型以所述目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束为约束条件；
所述基于所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围，具体包括：
基于所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端，根据所述各建筑用能端的当前温度和期望温度，根据建筑用能可增加能量计算公式，确定目标调度时段建筑用能可增加能量，根据建筑用能可减少能量计算公式，确定目标调度时段建筑用能可减少能量；
其中，所述建筑用能可增加能量计算公式为：
所述建筑用能可减少能量计算公式为：
式中：为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可增加能量；/>为建筑内温控设备在t调度时段可增加能量；/>为冷/热储能储能设备的能量存储上限值；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量；/>为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量；/>为建筑内温控设备在t调度时段可减少能量；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量；/>为储能设备的冷/热能量存储下限值；ρ为室内空气密度；C为空气比热容；V为建筑内空气容量；Tin,t为当前温度；/>为期望温度；
基于所述目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量，根据建筑用能可增加功率计算公式和建筑用能可减少功率计算公式；确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
其中，所述建筑用能可调节功率范围为所述建筑用能可调节功率减少量不大于所述建筑用能可减少调节功率，且所述建筑用能可调节功率增加量不大于所述建筑用能可增加调节功率；
所述建筑用能可增加功率计算公式为：
所述建筑用能可减少功率计算公式为：
式中:为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加调节功率；/>为建筑的冷/热储能设备在t调度时段内均衡存储冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变期望温度/>以牺牲部分舒适度形成的温控设备可增加调节功率；/>为冷/热储能设备存储冷/热量能够达到的最大功率；/>为温控设备的最大运行功率；/>为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段内均衡释放冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变期望温度以牺牲部分舒适度形成的温控设备可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量；Δt为调度时段时长；/>为冷/热储能设备释放冷/热量能够达到的最大功率；
所述基于所述各调度时段峰谷差调节需求功率和所述目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率，具体包括：
基于所述各调度时段峰谷差调节需求功率，确定目标调度时段峰谷差调节需求功率；
基于所述目标调度时段峰谷差调节需求功率和所述目标调度时段建筑用能可调节功率范围，确定在目标调度时段内，满足预设约束条件时，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小的削峰填谷调节功率；
其中，所述使目标区域配电网网损达到最小时，满足目标函数minf1＝Ploss,t(ΔPi,z,t)；所述区域配电网系统加权综合电压水平最高时，满足目标函数
所述完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小的削峰填谷调节功率时，满足目标函数/>
式中，Ploss,t(ΔPi,z,t)为区域配电网网损，ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率，N为配电网总节点数；Vi,t为第i个节点在t调度时段的电压幅值；Ve为电压额定值；Vmax和Vmin分别为节点电压的上限值和下限值；Pi,t为预测得到的节点i在t调度时段的节点注入有功功率；Zi为位于节点i的参与电网峰谷差调节的建筑总个数；εcomp为电网给予建筑用能的峰谷差调节补偿费率；Δt为调度时段时长；
所述预设约束条件，具体包括：建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束；
所述建筑用能调节能力约束为其中，所述建筑用能调节能力约束用于使任一目标建筑的削峰填谷调节功率不小于所目标建筑的建筑用能可减少调节功率，且不大于目标建筑的建筑用能可增加调节功率；
所述电网侧调节功率需求约束为其中，所述电网侧调节功率需求约束用于使所有建筑的削峰填谷调节功率之和与所述目标调度时段峰谷差调节需求功率之差的绝对值不大于预设偏差允许阈值；
式中：分别为位于节点i的建筑z在t调度时段能够响应电网峰谷差调节的可减少调节功率和可增加调节功率；/>为t调度时段电网侧的调节需求功率；μ为该区域配电网所辖范围内的所有建筑用能响应的削峰填谷调节功率与电网侧的调节需求功率的偏差允许值。
2.根据权利要求1所述的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，其特征在于，所述基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定所述目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率，具体包括：
基于目标区域配电网预测关口功率曲线，根据分段平滑法，按照所述目标区域配电网预测关口功率曲线的峰谷走势，将所述目标区域配电网预测关口功率曲线分成多段，确定每段对应的理想负荷基准值；
基于所述每段对应的理想负荷基准值，确定负荷基准值曲线；
基于所述目标区域配电网预测关口功率曲线和所述负荷基准值曲线，根据不同区段下两曲线的负荷值之差的集合，确定所述目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率。
3.根据权利要求1所述的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，其特征在于，所述基于所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端，根据所述各建筑用能端的当前温度和期望温度，确定目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量，具体包括：
根据目标调度时段内所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端内人员的作息规律、人员对环境的舒适度要求和人流量，确定期望温度；
根据所述各建筑用能端的当前温度和所述期望温度，确定目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量。
4.根据权利要求1或3所述的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法，其特征在于，所述基于所述各调度时段峰谷差调节需求功率和所述目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率，具体包括：
基于多目标遗传算法，对于所述目标调度时段建筑用能可调节功率的染色体向量进行编码，确定初始种群；
在每一次种群的迭代更新过程中，基于父代种群，根据所述区域配电网峰谷差调节优化模型的各目标函数，进行非支配排序，计算具有相同非支配排序号的个体的拥挤距离，进行拥挤距离排序；基于每一个个体的所述非支配排序号和所述拥挤距离，根据选择、交叉和变异操作，确定父代种群对应的目标子代种群，将所述父代种群和所述目标子代种群合并获得第一目标种群，基于所述第一目标种群，确定更新后的父代种群；
在确定所有种群的迭代更新过程结束后，根据所述第一目标种群中个体的目标满意度距离，确定在目标调度时段各建筑的削峰填谷调节功率；
其中，所述拥挤距离为目标个体在空间上与相邻的两个个体之间的距离；所述确定所有种群的迭代更新过程结束，包括：所述迭代更新次数大于预设阈值，或所述多目标遗传算法目标函数收敛。
5.一种基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化系统，其特征在于，包括：调节需求功率确定单元、建筑用能可调节功率范围确定单元和削峰填谷调节单元；
所述调节需求功率确定单元，用于基于目标区域配电网预测关口功率曲线，确定所述目标区域配电网各调度时段峰谷差调节需求功率；
所述建筑用能可调节功率范围确定单元，用于基于所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
所述削峰填谷调节单元，用于基于所述各调度时段峰谷差调节需求功率和所述目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率；
其中，所述区域配电网峰谷差调节优化模型以所述目标调度时段的削峰填谷调节功率使目标区域配电网网损达到最小、区域配电网系统加权综合电压水平最高、且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小为目标，以建筑用能调节能力约束、电网侧调节功率需求约束为约束条件；
所述基于所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑，确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围，具体包括：
基于所述目标区域配电网所辖范围内的各建筑用能端，根据所述各建筑用能端的当前温度和期望温度，根据建筑用能可增加能量计算公式，确定目标调度时段建筑用能可增加能量，根据建筑用能可减少能量计算公式，确定目标调度时段建筑用能可减少能量；
其中，所述建筑用能可增加能量计算公式为：
所述建筑用能可减少能量计算公式为：
式中：为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可增加能量；/>为建筑内温控设备在t调度时段可增加能量；/>为冷/热储能储能设备的能量存储上限值；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量；/>为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少能量；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量；/>为建筑内温控设备在t调度时段可减少能量；/>为t调度时段冷/热储能设备已储能量；/>为储能设备的冷/热能量存储下限值；ρ为室内空气密度；C为空气比热容；V为建筑内空气容量；Tin,t为当前温度；/>为期望温度；
基于所述目标调度时段建筑用能可增加能量和目标调度时段建筑用能可减少能量，根据建筑用能可增加功率计算公式和建筑用能可减少功率计算公式；确定目标调度时段建筑用能可调节功率范围；
其中，所述建筑用能可调节功率范围为所述建筑用能可调节功率减少量不大于所述建筑用能可减少调节功率，且所述建筑用能可调节功率增加量不大于所述建筑用能可增加调节功率；
所述建筑用能可增加功率计算公式为：
所述建筑用能可减少功率计算公式为：
式中:为位于节点i的建筑z在t调度时段可增加调节功率；/>为建筑的冷/热储能设备在t调度时段内均衡存储冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变期望温度/>以牺牲部分舒适度形成的温控设备可增加调节功率；/>为冷/热储能设备存储冷/热量能够达到的最大功率；/>为温控设备的最大运行功率；/>为位于节点i的建筑z在t调度时段可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段内均衡释放冷/热量对应的平均功率；/>为建筑用能在t调度时段通过改变期望温度以牺牲部分舒适度形成的温控设备可减少调节功率；/>为建筑内冷/热储能设备在t调度时段可减少能量；Δt为调度时段时长；/>为冷/热储能设备释放冷/热量能够达到的最大功率；
所述基于所述各调度时段峰谷差调节需求功率和所述目标调度时段建筑用能可调节功率范围，根据区域配电网峰谷差调节优化模型，确定目标调度时段的削峰填谷调节功率，具体包括：
基于所述各调度时段峰谷差调节需求功率，确定目标调度时段峰谷差调节需求功率；
基于所述目标调度时段峰谷差调节需求功率和所述目标调度时段建筑用能可调节功率范围，确定在目标调度时段内，满足预设约束条件时，使目标区域配电网网损达到最小，区域配电网系统加权综合电压水平最高，且完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小的削峰填谷调节功率；
其中，所述使目标区域配电网网损达到最小时，满足目标函数minf1＝Ploss,t(ΔPi,z,t)；所述区域配电网系统加权综合电压水平最高时，满足目标函数
所述完成区域配电网峰谷差调节的同时需求侧辅助服务费最小的削峰填谷调节功率时，满足目标函数/>
式中，Ploss,t(ΔPi,z,t)为区域配电网网损，ΔPi,z,t为位于节点i的建筑z在t调度时段响应的削峰填谷调节功率，N为配电网总节点数；Vi,t为第i个节点在t调度时段的电压幅值；Ve为电压额定值；Vmax和Vmin分别为节点电压的上限值和下限值；Pi,t为预测得到的节点i在t调度时段的节点注入有功功率；Zi为位于节点i的参与电网峰谷差调节的建筑总个数；εcomp为电网给予建筑用能的峰谷差调节补偿费率；Δt为调度时段时长；
所述预设约束条件，具体包括：建筑用能调节能力约束和电网侧调节功率需求约束；
所述建筑用能调节能力约束为其中，所述建筑用能调节能力约束用于使任一目标建筑的削峰填谷调节功率不小于所目标建筑的建筑用能可减少调节功率，且不大于目标建筑的建筑用能可增加调节功率；
所述电网侧调节功率需求约束为其中，所述电网侧调节功率需求约束用于使所有建筑的削峰填谷调节功率之和与所述目标调度时段峰谷差调节需求功率之差的绝对值不大于预设偏差允许阈值；
式中：分别为位于节点i的建筑z在t调度时段能够响应电网峰谷差调节的可减少调节功率和可增加调节功率；/>为t调度时段电网侧的调节需求功率；μ为该区域配电网所辖范围内的所有建筑用能响应的削峰填谷调节功率与电网侧的调节需求功率的偏差允许值。
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至4任一项所述的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的基于建筑用能的区域配电网峰谷差调节优化方法。
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