CN113675849A - 微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法和系统，包括：负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价，基于预先同步的负荷聚合商服务器网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文，将同步报文广播至各微小功率用电负荷设备；微小功率用电负荷设备利用预先安装的互动模块接收负荷聚合商服务器下发的同步报文，基于同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略；本发明中负荷聚合商服务器和微小功率用电负荷设备间信息的交互过程简洁，在信息传输的实时性、可靠性、成本经济性等方面满足了需求响应业务需求。

Description

微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法和系统
技术领域
本发明属于电力需求响应技术领域，具体涉及一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法和系统。
背景技术
微小负荷参与电网互动方面，新能源高比例渗透和大量电力电子技术的应用，迫切需要用户侧负荷、储能、分布式发电与电网精准互动，以适应各种新能源的“波动性”和“间歇性”，能效与需求响应双标识认证的实施，是新的趋势。同时，为尽早实现化石类能源的消费达峰，应大力促进电能占终端能源消费比重的提升以及能效的提升，这也需要电网加快部署能源信息基础设施，加强与用户互动。
微小功率用电负荷设备发展趋势方面，主要包括空调、热水器、电动汽车、数据中心机架、边缘计算设备等，随着新兴负荷规模不断增长，带来负荷峰谷差逐年拉大。新基建战略带来新型基础设施数量急剧增加，预计2025年电动汽车数量将达到2000万辆，新增充电负荷将达2.4亿千瓦，无序充电时充电负荷随机性较大，充电随机性的微小变化造成台区负荷剧烈变化，给台区带来过载、低电压等问题，配变设施安全稳定运行面临较大考验。预计到2025年数据中心、5G基站、边缘计算设备等数字基础设施将新增电力负荷1.87亿千瓦，大量计算设备（计空比）在电网高峰时无序用电，可能带来线路过载，增加配电网运行风险，同时导致电网负荷峰谷差拉大。电网调峰压力持续增加，亟需可调节负荷和储能资源参与互动响应，经济友好地提升电网调节能力。
能效与需求响应双标识方面，澳大利亚通过AS/NZS 4755强制性国家标准已实现了能效与需求响应双标识，要求居民空调、电热水器、游泳池水泵控制器必须具备需求响应接口装置，根据电网需求响应服务器下发的统一信号调整运行功率；当然这种家电设备在购买时，可以一次性获得政府20%的价格补贴。
发明专利《一种需求响应终端负荷设备控制方法》（2015110107368）中，需求响应终端与负荷设备之间的信息交互通过互联网上家电厂商服务主站完成，信息交互过程为需求响应终端接收到需求响应事件信息后，形成控制指令序列，然后将控制指令序列发给家电厂商服务主站；由家电厂商服务主站通过互联网将控制指令下发给被控负荷设备；被控负荷设备收到控制指令后作出调整并将确认信息沿原路径返回。
该发明提供的一种需求响应终端负荷设备控制方法，基于虚拟需求响应终端，将其引入智能用电侧，结合虚拟化家电厂商服务主站资源数据库，建立起需求响应终端负荷设备控制系统架构，为供电公司提供部署关于用电数据处理、分析的良好应用环境，满足需求响应对用电信息采集、分析处理的要求，提高智能用电的数据存储、计算和分析的能力，实现需求响应虚拟化集成化管理。
该发明的缺点是：居民用户在参与需求响应业务过程中，由于信息接口及通信协议的不足与落后，需求响应事件、用户确认信息及负荷量测数据等信息的交互过程依旧比较繁琐，在信息传输的实时性、可靠性、成本经济性等方面难以适应需求响应业务需求，阻碍了需求响应业务的推广和用户侧需求响应资源的进一步挖掘。需求响应系统与外部负荷设备间的通信效果不佳，极大影响了居民用户需求响应资源的接入。
发明专利《一种基于多能协同的工业园区综合需求响应调度方法》（2019108022355）提供了一种基于多能协同的工业园区综合需求响应调度方法，包括：运营商执行日前负荷预测，并将其报告给ISO或投标到电力市场；运营商从ISO或市场清算结果中获取负荷削减指标；运营商通过求解综合需求响应优化模型来确定调度计划，并向消费者和CCHP通知结果；如果任何消费者或CCHP无法按照指示作出响应，运营商会进行重新安排调度计划，否则，消费者或CCHP将执行响应。
该方法可以使用户可选择的空间增大，增加运营商的调度手段，可以实现综合用能管理并降低成本。为了实现综合能源的优化，在目前智能电网技术发展进步的背景下，该技术提出了一种基于多能互补的综合能源系统多主体互动机制和调度策略。提出了可中断负荷、多能需求耦合、多能供需互动等多种互动模式，更加符合用户的实际，让用户的可选择空间增大，增加运营商的调度手段，可以实现综合用能管理并降低成本。
但是，该专利中的负荷削减指标下达后，用户若无法按照指示做出响应，没有相应的互动模块无法及时通知到运营商，导致需求响应的及时性大大降低，影响了用户参与需求响应的积极性。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法，包括：
微小功率用电负荷设备利用预先安装的互动模块接收负荷聚合商服务器下发的同步报文；
基于所述同步报文以及所述微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略；
其中，所述微小功率用电负荷设备与负荷聚合商服务器通讯连接。
优选的，所述基于所述同步报文以及所述微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略，包括：
基于所述微小功率用电负荷设备的运行状态，利用互动模块判断是否参与电网响应：
若是，则利用所述互动模块解析所述同步报文并计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率，以所述目标功率参与电网响应作为需求响应策略；
否则，以不参与电网响应作为需求响应策略。
优选的，所述基于所述微小功率用电负荷设备的运行状态，利用互动模块判断是否参与电网响应，包括：
利用互动模块判断所述微小功率用电负荷设备的运行状态是否为关闭状态：
若是，则不参与电网响应；否则参与电网响应。
优选的，所述以目标功率参与电网响应作为需求响应策略，包括：
利用所述互动模块获取所述微小功率用电负荷设备当前的运行功率；
根据当前的运行功率和目标功率，生成运行状态调整指令；
执行所述运行状态调整指令，将运行功率调整为目标功率作为需求响应策略。
优选的，计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率，包括：
根据所述微小功率用电负荷设备的类型和所述同步报文的需求响应优先级，从预设的调节模式集合中选择调节模式；
计算所述调节模式对应的功率调节比例上下限；
根据所述功率调节比例上下限和所述微小功率用电负荷设备的额定功率，计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率。
优选的，所述同步报文包括：请求报文头部、需求配电总量、推荐单机配电量、需求响应优先级、需求开始时间、需求结束时间和时间戳。
优选的，所述基于所述同步报文以及所述微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略之后，还包括：
采用互动模块将需求响应策略按照预设格式生成答复报文，并将所述答复报文发送至所述负荷聚合商服务器。
优选的，所述答复报文包括：答复报文头部、同意配电量、同意开始时间、同意结束时间和时间戳。
基于同一发明构思，本发明还提供一种微小功率用电负荷设备，包括：互动模块、设备通讯模块，所述微小功率用电负荷设备通过所述设备通讯模块与负荷聚合商服务器通讯连接；
所述互动模块用于接收负荷聚合商服务器下发的同步报文，并根据所述同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态确定需求响应策略。
优选的，所述根据所述同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态确定需求响应策略，包括：
基于所述微小功率用电负荷设备的运行状态，判断是否参与电网响应：
若是，则解析所述同步报文并计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率，以所述目标功率参与电网响应作为需求响应策略；
否则，以不参与电网响应作为需求响应策略。
优选的，所述以目标功率参与电网响应作为需求响应策略，包括：
获取所述微小功率用电负荷设备当前的运行功率；
根据当前的运行功率和目标功率，生成运行状态调整指令；
执行所述运行状态调整指令，将运行功率调整为目标功率作为需求响应策略。
本发明还提供一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法，包括：
负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价，基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文；
将所述同步报文广播至各微小功率用电负荷设备；
其中，所述负荷聚合商服务器分别与电网互动响应平台以及多个微小功率用电负荷设备通讯连接。
优选的，所述基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文，包括：
基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价，并结合可响应的微小功率用电负荷设备的负荷类型和负荷量，生成需求响应要求，并将所述需求响应要求按照预设格式生成同步报文；
其中，所述需求响应要求包括：需求配电总量、需求响应优先级、推荐单机配电量、需求开始时间和需求结束时间。
基于同一发明构思，本发明还提供一种负荷聚合商服务器，包括：报文生成模块、广播模块和服务器通讯模块，所述负荷聚合商服务器通过所述服务器通讯模块分别与电网互动响应平台以及多个微小功率用电负荷设备通讯连接；
所述报文生成模块，用于在负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价之后，基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文；
所述广播模块，用于将所述同步报文广播至各微小功率用电负荷设备。
优选的，所述基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文，包括：
基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价，并结合可响应的微小功率用电负荷设备的负荷类型和负荷量，生成需求响应要求，并将所述需求响应要求按照预设格式生成同步报文；
其中，所述需求响应要求包括：需求配电总量、需求响应优先级、推荐单机配电量、需求开始时间和需求结束时间。
本发明还提供一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的系统，包括：如前所述的负荷聚合商服务器与微小功率用电负荷设备；
所述负荷聚合商服务器分别与电网互动响应平台以及所述微小功率用电负荷设备通讯连接。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
本发明提供了一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法和系统，包括：负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价，基于预先同步的负荷聚合商服务器网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文，将同步报文广播至各微小功率用电负荷设备；微小功率用电负荷设备利用预先安装的互动模块接收负荷聚合商服务器下发的同步报文，基于同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略；本发明中，基于预先同步的负荷聚合商服务器网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文，并基于同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略，负荷聚合商服务器和微小功率用电负荷设备间信息的交互过程简洁，在信息传输的实时性、可靠性、成本经济性等方面满足了需求响应业务需求。
本发明提供的同步报文的设计，弥补了居民用户在参与需求响应业务过程中通信协议不足的问题。
采用本发明进行电网响应，可以对微小功率用电负荷设备工作模式进行优化安排，通过参与削峰需求响应，可以为用户创造一定的经济收益，一方面用户可以得到相应的补贴；另一方面减少路由器的能耗，降低用户电费开支。
附图说明
图1为本发明提供的一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法流程示意图；
图2为本发明提供的一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法中微小功率用电负荷设备参与互动调节的通信实现方法示意图；
图3为本发明提供的一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法详细流程示意图；
图4为本发明提供的一种微小功率用电负荷设备结构示意图；
图5为本发明提供的另一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法流程示意图；
图6为本发明提供的种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法中同步报文生成流程示意图；
图7为本发明提供的一种负荷聚合商服务器结构示意图；
图8为本发明提供的一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
针对微小功率用电负荷设备本体作为在线能效和需求响应双标识参与电网互动的方法、架构缺失问题，本发明提供了一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法和系统，同时考虑，通过对微小功率用电负荷设备负荷进行精准辨识、有效聚合、优化调控，提出该负荷参与削峰需求响应的通用性方法，产生节能效益的同时，节约电网电力，延缓输配电投资。
本发明中，微小功率用电负荷，指用电负荷在10kW以下，主要包括电动汽车、电热水器、分体式空调、数据中心机架和边缘计算设备等。
实施例1：
本发明提供的一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法，该方法应用于微小功率用电负荷设备，该方法流程示意图如图1所示，包括：
步骤A1：微小功率用电负荷设备利用预先安装的互动模块接收负荷聚合商服务器下发的同步报文；
步骤A2：基于同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略；
其中，微小功率用电负荷设备与负荷聚合商服务器通讯连接。
本实施例中，微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的通信实现方法如图2所示，负荷聚合商服务器向区域内微小功率用电负荷设备发送包含需求响应级别（即需求响应优先级）的需求响应指令报文（即同步报文），微小功率用电负荷设备利用预先安装的互动模块接收负荷聚合商服务器下发的同步报文。
本实施例中，负荷聚合商服务器下发的同步报文Request和报文结构如表1所示。
Request报文段：
表1 Request报文段
REQH，4Byte
DVOL，4Byte
RVOL，4Byte
DPRI，4Byte
DBEG，8Byte
DEND，8Byte
STMP，8Byte
报文域详情：
REQH： Request Header，请求报文头部，长度为4字节；
DVOL： Demand Volume，需求配电总量，各个Host（即微小功率用电负荷设备）的AVOL(见Response报文段)之和应当大于等于这个值，长度为4字节；
RVOL： Recommended Volume，推荐单机配电量，Server（即负荷聚合商服务器）为每个Host推荐的配电量的值，Host可以选择忽略该推荐值并选择自己可以承载的配电量，但全部Host的配电量总和应当大于等于DVOL域的值。该域长度为4字节；
DPRL： Demand Priority Level，需求响应优先级，需求响应服务器根据需求响应计划的紧急程度计算出需求响应指令的优先级后再广播报文；该域长度为4字节。
DBEG： Demand Begin Time，需求开始时间，以Unix Time的形式呈现， 代表配电开始时间，Host可以早于也可以晚于该时间，但是晚于该时间将收到相对应的处罚(例如扣钱等)。该域长度为8字节；
DEND： Demand End Time，需求结束时间，以Unix Time的形式呈现，代表配电结束时间，Host应当在该时间之前完成配电行为，超过该时间则不算作有效配电。该域长度为8字节；
STMP： Timestamp，时间戳，该Request报文被广播发送出来的时间，以Unix Time的形式呈现，长度为8字节。
微小功率用电负荷设备接收到同步报文后，可以采用互动模块将需求响应策略按照预设格式生成答复报文，并将答复报文发送至负荷聚合商服务器，答复报文Response如表2所示。
表2 Response报文段
RESH， 4Byte
AVOL， 4Byte
ABEG， 8Byte
AEND， 8Byte
STMP， 8Byte
报文域详情：
RESH： Response Header，答复报文头部，长度为4字节；
AVOL： Agreed Volume，同意配电量，代表本机承诺在DEND(见Request报文段)之前完成的配电量。 可以选择不进行配电， 此时该值为负数或0。该域长度为4字节；
ABEG： Agreed Begin Time，同意开始时间，以Unix Time的形式呈现，代表本机承诺在该时间开始进行配电. 该域长度为8字节；
AEND： Agreed End Time，同意结束时间，以Unix Time的形式呈现，代表本机承诺在该时间之前完成自己的配电工作，该值应当小于等于DEND(见Request报文段)。该域长度为8字节；
STMP： Timestamp，时间戳，该Response报文发送出来的时间，以Unix Time的形式呈现，长度为8字节。
步骤A2具体包括：
A2-1：基于微小功率用电负荷设备的运行状态，利用互动模块判断是否参与电网响应：
A2-2：若是，则利用互动模块解析所述同步报文并计算微小功率用电负荷设备的目标功率，以目标功率参与电网响应作为需求响应策略；
A2-3：否则，以不参与电网响应作为需求响应策略。
其中，微小功率用电负荷设备的运行状态包括：正常工作状态、变工况运行状态、休眠状态和关闭状态，若运行状态为关闭状态，则不参与电网响应；否则参与电网响应。
步骤A2-2具体包括：
利用互动模块解析同步报文；根据微小功率用电负荷设备的类型和同步报文的需求响应优先级，从预设的调节模式集合中选择调节模式；
计算调节模式对应的功率调节比例上下限；
根据功率调节比例上下限和微小功率用电负荷设备的额定功率，计算微小功率用电负荷设备的目标功率即拟调整功率；
利用互动模块获取微小功率用电负荷设备当前的运行功率；
根据当前的运行功率和目标功率，生成运行状态调整指令；
执行运行状态调整指令，将运行功率调整为目标功率作为需求响应策略。
微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法详细流程如图3所示。
实施例2：
本发明提供了一种微小功率用电负荷设备，该设备如图4所示，包括：互动模块和设备通讯模块，微小功率用电负荷设备通过设备通讯模块与负荷聚合商服务器通讯连接；
互动模块用于接收负荷聚合商服务器下发的同步报文，并根据同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态确定需求响应策略。
互动模块具体用于：
基于微小功率用电负荷设备的运行状态，判断是否参与电网响应：
若是，则解析同步报文并计算微小功率用电负荷设备的目标功率，以目标功率参与电网响应作为需求响应策略；
否则，以不参与电网响应作为需求响应策略。
其中，微小功率用电负荷设备的运行状态包括：正常工作状态、变工况运行状态、休眠状态和关闭状态，若运行状态为关闭状态，则不参与电网响应；否则参与电网响应。
解析同步报文并计算微小功率用电负荷设备的目标功率，以目标功率参与电网响应作为需求响应策略，具体包括：
解析同步报文；
根据微小功率用电负荷设备的类型和同步报文的需求响应优先级，从预设的调节模式集合中选择调节模式；
计算调节模式对应的功率调节比例上下限；
根据功率调节比例上下限和微小功率用电负荷设备的额定功率，计算微小功率用电负荷设备的目标功率即拟调整功率；
获取微小功率用电负荷设备当前的运行功率；
根据当前的运行功率和目标功率，生成运行状态调整指令；
执行运行状态调整指令，将运行功率调整为目标功率作为需求响应策略。
实施例3：
本发明还提供一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法，该方法应用于负荷聚合商服务器。该方法流程如图5所示，包括：
步骤B1：负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价，基于预先同步的负荷聚合商服务器网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文；
步骤B2：将同步报文广播至各微小功率用电负荷设备；
其中，负荷聚合商服务器分别与电网互动响应平台以及多个微小功率用电负荷设备通讯连接。
步骤B1中，负荷聚合商服务器布置在互联网区域，接收上级电网互动响应平台的需求响应计划，同时接收电价信息，考虑电价与电网供需平衡，分区域生成同步报文，如图6所示，同步报文结构与内容如实施例1中所述，本实施例中不再赘述。
步骤B1中包括：
B1-1：对实时在线设备的识别，即定时同步网络内部微小负荷设备状态信息，对在线设备进行识别，包括：
B1-1-1：首先根据设备GPS模块或通信基站定位功能，定位实时在线设备的位置。
B1-1-2：识别用电设备的工作状态，实时在线负荷的状态分为正常工作、变工况运行、休眠、关闭四种，对应的功率分别为P w，λP w，P s，P o，根据设备现有状态和改变后的状态，对实时在线设备进行可调节潜力分析。
B1-1-3：判断功率调节对用户的影响度，通过调节备用电池等备用设备的方式影响度为低，通过调节具有滞后性的参数的方式影响度为中，调节对用户有直接影响的参数影响度为高，分别对应级别为I级、Ⅱ级、Ⅲ级。
B1-2：对实时在线设备的优化聚合。
B1-2-1：第一步，首先排除电网调度指令中所规定区域之外的实时在线设备，只调用规定区域范围内的设备集合Φ，形成第一级数据标签。
B1-2-2：第二步，当实时在线设备处于关闭状态，认定为不可调节状态，排除该类设备。根据S402中的状态不同，可得实时在线设备的理论最大功率ΔP可调节潜力分为四种：
Figure 175609DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 757638DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 726731DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 85031DEST_PATH_IMAGE004
（4）
判断
Figure 964126DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 15258DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 314390DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 945223DEST_PATH_IMAGE008
的大小，优先调用大值，形成第二级数据标签。
B1-2-3：第三步，根据对用户的影响度，调用顺序为I级、Ⅱ级、Ⅲ级，形成第三级数据标签。
B1-3：根据B1-2-1至B1-2-3确定的顺序，根据第一、二、三级标签筛选负荷，形成该区域实时在线负荷聚合算法，即按照优先级从负荷聚合资源库依次选取，加和形成可调节潜力，直至满足需求响应执行需求。
负荷聚合后，针对选中的微小功率用电负荷设备，分区域生成同步报文，并将对应的数据进行存储。
将微小功率用电负荷设备，以负荷聚合模式在负荷聚合商服务器聚合后接入电网互动响应平台，有利于降低电网尖峰负荷，相当于产生虚拟发电厂的作用，起到延缓电力系统发输配电投资的作用。
实施例4：
本发明还提供一种负荷聚合商服务器，如图7所示，包括：报文生成模块、广播模块和服务器通讯模块，负荷聚合商服务器通过服务器通讯模块分别与电网互动响应平台以及多个微小功率用电负荷设备通讯连接；
报文生成模块，用于在负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价之后，基于预先同步的负荷聚合商服务器网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文；
广播模块，用于将同步报文广播至各微小功率用电负荷设备。
其中，报文生成模块、广播模块和服务器通讯模块构成需求响应管理系统。
负荷聚合商服务器还包括文件服务器，用于存储同步的负荷聚合商服务器网络内部微小功率用电负荷设备的信息，需求响应计划和电价的信息，同步报文及答复报文信息。
报文生成模块，具体用于考虑电价与电网供需平衡，分区域生成同步报文，如图6所示，同步报文结构与内容如实施例1中所述，本实施例中不再赘述。
报文生成模块生成同步报文时，需要识别对实时在线设备的识别并进行负荷聚合，包括：
对实时在线设备的识别，包括：
首先根据设备GPS模块或通信基站定位功能，定位实时在线设备的位置。
识别用电设备的工作状态，实时在线负荷的状态分为正常工作、变工况运行、休眠、关闭四种，对应的功率分别为P w，λP w，P s，P o，根据设备现有状态和改变后的状态，对实时在线设备进行可调节潜力分析。
判断功率调节对用户的影响度，通过调节备用电池等备用设备的方式影响度为低，通过调节具有滞后性的参数的方式影响度为中，调节对用户有直接影响的参数影响度为高，分别对应级别为I级、Ⅱ级、Ⅲ级。
对实时在线设备的优化聚合：
第一步，首先排除电网调度指令中所规定区域之外的实时在线设备，只调用规定区域范围内的设备集合Φ，形成第一级数据标签。
第二步，当实时在线设备处于关闭状态，认定为不可调节状态，排除该类设备。根据S402中的状态不同，可得实时在线设备的理论最大功率ΔP可调节潜力分为四种：
Figure 708517DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 133814DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 749603DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 43181DEST_PATH_IMAGE004
（4）
判断
Figure 631288DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 516899DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 682301DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 654936DEST_PATH_IMAGE008
的大小，优先调用大值，形成第二级数据标签。
第三步，根据对用户的影响度，调用顺序为I级、Ⅱ级、Ⅲ级，形成第三级数据标签。
根据第一、二、三级标签筛选负荷，形成该区域实时在线负荷聚合算法，即按照优先级从负荷聚合资源库依次选取，加和形成可调节潜力，直至满足需求响应执行需求。
实施例5：
本发明还提供一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的系统，该系统如图8所示，包括：负荷聚合商服务器与微小功率用电负荷设备；
负荷聚合商服务器分别与电网互动响应平台以及微小功率用电负荷设备通讯连接。
负荷聚合商服务器具体如实施例4中所述，本实施例不再赘述；
微小功率用电负荷设备具体如实施例2中所述，本实施例中不再赘述。
实施例6：
下面从负荷聚合商服务器及微小功率用电负荷设备的整体上介绍微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法。该方法包括：
S1：本发明中在互联网区域布置负荷聚合商服务器，包含了需求响应管理系统以及文件服务器，接收上级电网互动响应平台下发的需求响应计划，同时接收电价信息，考虑电价与电网供需平衡，按照如图6所示的流程分区域生成同步报文，最后以广播报文的形式，通过网络发送给微小功率用电负荷设备，并将对应的数据进行存储。
S2： 为了实现微小功率用电负荷设备与负荷聚合商服务器之间的通信，满足需求响应业务的要求，设计了微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的通信实现方法，负荷聚合商服务器向区域内微小功率用电负荷设备发送包含需求响应级别（即需求响应优先级）的需求响应指令报文（即同步报文），微小功率用电负荷设备参与互动调节的通信实现方法如图2所示。Request（即同步报文）及Response（即答复报文）的报文结构和报文段如实施例1所述，不再赘述。
S3：微小功率用电负荷设备接收到报文后，根据报文级别（即需求响应优先级），判断设备的负荷类别（例如空调或电采暖设备），做出相应级别的调整。微小功率用电负荷设备功率调节方法，与每一类设备支持的调节模式有关，首先要选择调节模式，明确每一类调节模式对应的功率调节比例上下限，根据自身的工作状态，确定自身是否响应，如果响应，选择合适的调节模式，计算需要达到的新的工作功率，并调节到相应工作模式，流程如图3所示。其中，调节模式为当前工作模式变化为调节后工作模式的功率差值。工作状态包括正常工作状态、变工况运行状态、休眠状态和关闭状态。
S4：对实时在线设备的识别。
S401：首先根据设备GPS模块或通信基站定位功能，定位实时在线设备的位置。
S402：识别用电设备的工作状态，实时在线负荷的状态分为正常工作、变工况运行、休眠、关闭四种，对应的功率分别为P w，λP w，P s，P o，根据设备现有状态和改变后的状态，对实时在线设备进行可调节潜力分析。
S403：判断功率调节对用户的影响度，通过调节备用电池等备用设备的方式影响度为低，通过调节具有滞后性的参数的方式影响度为中，调节对用户有直接影响的参数影响度为高，分别对应级别为I级、Ⅱ级、Ⅲ级。
S5：对实时在线设备的优化聚合。
S501：第一步，首先排除电网调度指令中所规定区域之外的实时在线设备，只调用规定区域范围内的设备集合Φ，形成第一级数据标签。
S502：第二步，当实时在线设备处于关闭状态，认定为不可调节状态，排除该类设备。根据S402中的状态不同，可得实时在线设备的理论最大功率ΔP可调节潜力分为四种：
Figure 159867DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 51600DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure 579664DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 651263DEST_PATH_IMAGE004
（4）
判断
Figure 807438DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 11017DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 823115DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 262187DEST_PATH_IMAGE008
的大小，优先调用大值，形成第二级数据标签。
S503：第三步，根据对用户的影响度，调用顺序为I级、Ⅱ级、Ⅲ级，形成第三级数据标签。
S6：根据S501-S503确定的顺序，根据第一、二、三级标签筛选负荷，形成该区域实时在线负荷聚合算法，即按照优先级从负荷聚合资源库依次选取，加和形成可调节潜力，直至满足需求响应执行需求。
S7：将上述方法嵌入可调节负荷互动响应系统及客户端。微小功率用电负荷设备参与电网互动可作为每个模块下的可选负荷设备项，用户通过手机等移动端或PC端登录后可自行选择已接入的路由器使用相关模块功能，确定需求响应策略。
实施例7：
以某地居民空调参与电网调峰为例。
（1）用户注册。用户通过手机、PC客户端等方式将空调通过相应路由器接入互联网后，根据手机短信、PC端电子邮件接收到的网络链接，登录配置用户信息，包括用户姓名、身份证、结算银行账号等，选择相应的参与模式（用户确认后方可改变微小功率用电负荷设备功率，用户无需确认可直接参与）、微小功率用电负荷设备功率调整方案。
（2）需求响应指令生成。当电力系统中产生削峰需求响应需求时，由调度（即需求响应平台）传来的指令传递至电网管理信息大区中。
（3）电网需求响应同步服务器将对应的计划发送给负荷聚合商服务器，负荷聚合商服务器形成同步报文，发送至处于可调用状态的空调，接收到同步报文后，识别报文等级（即需求响应优先级），根据负荷类别，计算新的工作功率，判断新的工作功率的工作模式，调整到新的工作模式。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，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：本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (16)

1.一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法，其特征在于，包括：
微小功率用电负荷设备利用预先安装的互动模块接收负荷聚合商服务器下发的同步报文；
基于所述同步报文以及所述微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略；
其中，所述微小功率用电负荷设备与负荷聚合商服务器通讯连接。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述同步报文以及所述微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略，包括：
基于所述微小功率用电负荷设备的运行状态，利用互动模块判断是否参与电网响应：
若是，则利用所述互动模块解析所述同步报文并计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率，以所述目标功率参与电网响应作为需求响应策略；
否则，以不参与电网响应作为需求响应策略。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述微小功率用电负荷设备的运行状态，利用互动模块判断是否参与电网响应，包括：
利用互动模块判断所述微小功率用电负荷设备的运行状态是否为关闭状态：
若是，则不参与电网响应；否则参与电网响应。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述以目标功率参与电网响应作为需求响应策略，包括：
利用所述互动模块获取所述微小功率用电负荷设备当前的运行功率；
根据当前的运行功率和目标功率，生成运行状态调整指令；
执行所述运行状态调整指令，将运行功率调整为目标功率作为需求响应策略。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率，包括：
根据所述微小功率用电负荷设备的类型和所述同步报文的需求响应优先级，从预设的调节模式集合中选择调节模式；
计算所述调节模式对应的功率调节比例上下限；
根据所述功率调节比例上下限和所述微小功率用电负荷设备的额定功率，计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步报文包括：请求报文头部、需求配电总量、推荐单机配电量、需求响应优先级、需求开始时间、需求结束时间和时间戳。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述同步报文以及所述微小功率用电负荷设备的运行状态利用互动模块确定需求响应策略之后，还包括：
采用互动模块将需求响应策略按照预设格式生成答复报文，并将所述答复报文发送至所述负荷聚合商服务器。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述答复报文包括：答复报文头部、同意配电量、同意开始时间、同意结束时间和时间戳。
9.一种微小功率用电负荷设备，其特征在于，包括：互动模块和设备通讯模块，所述微小功率用电负荷设备通过所述设备通讯模块与负荷聚合商服务器通讯连接；
所述互动模块用于接收负荷聚合商服务器下发的同步报文，并根据所述同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态确定需求响应策略。
10.如权利要求9所述的微小功率用电负荷设备，其特征在于，所述根据所述同步报文以及微小功率用电负荷设备的运行状态确定需求响应策略，包括：
基于所述微小功率用电负荷设备的运行状态，判断是否参与电网响应：
若是，则解析所述同步报文并计算所述微小功率用电负荷设备的目标功率，以所述目标功率参与电网响应作为需求响应策略；
否则，以不参与电网响应作为需求响应策略。
11.如权利要求10所述的微小功率用电负荷设备，其特征在于，所述以目标功率参与电网响应作为需求响应策略，包括：
获取所述微小功率用电负荷设备当前的运行功率；
根据当前的运行功率和目标功率，生成运行状态调整指令；
执行所述运行状态调整指令，将运行功率调整为目标功率作为需求响应策略。
12.一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的方法，其特征在于，包括：
负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价，基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文；
将所述同步报文广播至各微小功率用电负荷设备；
其中，所述负荷聚合商服务器分别与电网互动响应平台以及多个微小功率用电负荷设备通讯连接。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文，包括：
基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价，并结合可响应的微小功率用电负荷设备的负荷类型和负荷量，生成需求响应要求，并将所述需求响应要求按照预设格式生成同步报文；
其中，所述需求响应要求包括：需求配电总量、需求响应优先级、推荐单机配电量、需求开始时间和需求结束时间。
14.一种负荷聚合商服务器，其特征在于，包括：报文生成模块、广播模块和服务器通讯模块，所述负荷聚合商服务器通过所述服务器通讯模块分别与电网互动响应平台以及多个微小功率用电负荷设备通讯连接；
所述报文生成模块，用于在负荷聚合商服务器接收电网互动响应平台下发的需求响应计划和电价之后，基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文；
所述广播模块，用于将所述同步报文广播至各微小功率用电负荷设备。
15.如权利要求14所述的负荷聚合商服务器，其特征在于，所述基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价按照预设格式生成同步报文，包括：
基于预先同步的负荷聚合商服务器所在网络内部微小功率用电负荷设备的运行状态以及所述需求响应计划和电价，并结合可响应的微小功率用电负荷设备的负荷类型和负荷量，生成需求响应要求，并将所述需求响应要求按照预设格式生成同步报文；
其中，所述需求响应要求包括：需求配电总量、需求响应优先级、推荐单机配电量、需求开始时间和需求结束时间。
16.一种微小功率用电负荷设备参与电网互动调节的系统，其特征在于，包括：如权利要求14或15所述的负荷聚合商服务器与如权利要求9-11任一项所述的微小功率用电负荷设备；
所述负荷聚合商服务器分别与电网互动响应平台以及所述微小功率用电负荷设备通讯连接。
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