CN113988580A - 一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法及系统，方法包括：根据当前负荷参与电网调度程度，确定每一个负荷的决策级别；根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模；针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整。系统包括：决策装置，建模装置和调整装置。本发明能够依据用户类型、用电特性、支撑能力将可控负荷分级分类，通过负荷地理位置与配电网网架拓扑结构个性化建模，制定高效节能、用户用电友好的需求侧响应方法，有效的控制配电网区域内的用电功率。

Description

一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法及系统
技术领域
本发明涉及配电调度技术领域，特别涉及一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法及系统。
背景技术
目前，由于人民生活水平提高，电力需求大幅度增长，使得电力负荷增长迅速，远超过线路规划设计的上限。同时，用户负荷类型由原本直接用电型的刚性特性转化为对用电时间、用电时长容忍度较高的柔性行为。现有技术中缺少对配电网区域中的电网实时运行进行调度的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种负荷时空特性的需求响应调度方法及系统，能够依据用户类型、用电特性、支撑能力将可控负荷分级分类，通过负荷地理位置与配电网网架拓扑结构个性化建模，制定高效节能、用户用电友好的需求侧响应方法，有效的控制配电网区域内的用电功率。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法，其中，包括：
根据当前负荷参与电网调度程度，确定每一个负荷的决策级别。
根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模。
针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据当前负荷参与电网调度的程度，确定每一个负荷的决策级别，包括：
获取当前负荷的用户类型、用电特性和支撑能力。
根据获取到当前负荷的各项信息，将当前负荷判断为不可控负荷、可中断负荷和可调负荷。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模，包括：
采集当前负荷的实时用电数据，得到该用户的用电曲线。
根据时间尺度对该用户负荷进行控制，制定该用户的用电行为和用电方式。
结合应用地区的用电需求，制定需求侧的响应方法。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整，包括：
若配电网内的总用电功率超出预设范围，则下发动态调节用电负荷的指令。
当配电网内的总用电功率大于用电目标功率时，进行减小用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
当配电网内的总用电功率小于用电目标功率时，进行增大用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，
所述减小用电控制包括电能替代、减小所述可调负荷用电、切除所述可中断负荷。
所述增大用电控制包括投入投入所述可中断负荷、增大可调负荷的用电功率。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于负荷时空特性的需求响应调度系统，其中，包括：
决策装置，用于根据当前负荷参与电网调度程度，确定每一个负荷的决策级别。
建模装置，用于根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模。
调整装置，用于针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述决策装置包括：
负荷获取模块，用于获取当前负荷的用户类型、用电特性和支撑能力。
分级模块，用于根据获取到当前负荷的各项信息，将当前负荷判断为不可控负荷、可中断负荷和可调负荷。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述建模装置包括：
用电数据采集模块，用于采集当前负荷的实时用电数据，得到该用户的用电曲线。
分析模块，用于根据时间尺度对该用户负荷进行控制，制定该用户的用电行为和用电方式。
响应制定模块，用于结合应用地区的用电需求，制定需求侧的响应方法。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述调整装置包括：
判断模块，用于若配电网内的总用电功率超出预设范围，则下发动态调节用电负荷的指令。
减小模块，用于当配电网内的总用电功率大于用电目标功率时，进行减小用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
增大模块，用于当配电网内的总用电功率小于用电目标功率时，进行增大用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，
所述减小模块包括电能替代单元、可调负荷用电减小单元、可中断负荷切除单元。
所述增大模块包括可中断负荷投入单元、可调负荷用电功率增大单元。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供了一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法及系统，能够依据用户类型、用电特性、支撑能力将可控负荷分级分类，通过负荷地理位置与配电网网架拓扑结构个性化建模，制定高效节能、用户用电友好的需求侧响应方法，有效的控制配电网区域内的用电功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明基于负荷时空特性的需求响应调度方法的流程图；
图2为本发明对用电负荷进行调整的策略流程示意图。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
请参照图1至图2，本发明的第一个实施例提供一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法，其中，包括：
根据当前负荷参与电网调度程度，确定每一个负荷的决策级别。
根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模。
针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据当前负荷参与电网调度的程度，确定每一个负荷的决策级别，包括：
获取当前负荷的用户类型、用电特性和支撑能力。
根据获取到当前负荷的各项信息，将当前负荷判断为不可控负荷、可中断负荷和可调负荷。
其中，不可控负荷即传统负荷，用电需求较为固定；可中断负荷在系统峰值时和紧急状态下，用户按照合同规定中断和削减负荷；可调负荷不能完全响应电网调度，但能在一定程度上跟随分时段阶梯电价等引导机制，从而调节其用电需求。
例如，电动汽车作为新兴负荷，其负荷特性与充电模式密切相关。对于采用慢速充电、常规充电和快速充电方式的电动汽车，可通过响应阶梯电价的方式参与电网调度，这类负荷属于可调负荷。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模，包括：
采集当前负荷的实时用电数据，得到该用户的用电曲线。
若用户为电动汽车，可根据用户的电池容量、运营车次表、运营时间，安排电动汽车的日前有序充电时间；若用户为工业用户，可根据历史用电数据，统计其用电方式。
根据时间尺度对该用户负荷进行控制，制定该用户的用电行为和用电方式。
通过多时间尺度的分类调整，控制负荷用电，制定该用户的用电行为和用电方式，从而达到降低电网最大负荷，取得节约电能，减少系统装机容量，并降低电力投资及运行费用的效果。可实施谷峰电价和阶梯电价以鼓励用户避开用电高峰期。
结合应用地区的用电需求，制定需求侧的响应方法。
根据负荷分时可用电的基本区间和大致趋势，得到实现需求侧响应的三种方法，包括：(1)削峰，减少电网高峰负荷需求；(2)填谷，增加系统空闲发电容量的利用水平；(3)移峰填谷，调节电网高峰与低谷用电水平与用电阶段。
需求侧的响应计划包括基于反映市场行为的价格约束和基于电力系统运行特征的激励约束。
其中，价格约束是指用户响应配电系统的零售电力市场电价的变化，并相应地调整自身的用电行为，主要包括分时电价、实时电价、尖峰电价等三种，其共同特点为：用户通过不同的经济决策算法，在高电价时段减少用电量，在低电价时段增加用电量。以此减少电费支出。参与此类需求侧响应调度的电力用户均出于自愿，可以通过与配电零售市场部门签订相关电价合同，进行负荷调整。
激励约束是指根据确定性的或者随时间变化的电力系统运行操作特征变量，制定负荷控制策略，激励用户在系统可靠性受到影响、或者电价较高时及时响应并改变负荷消耗调节、削减等方式，主要包括：直接负荷控制、可中断负荷控制、需求侧竞价、紧急需求响应、容量/辅助服务计划等。激励费用与用户零售电价是分别清算的，通过电价折扣或切负荷赔偿方式实现。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整，包括：
若配电网内的总用电功率超出预设范围，则下发动态调节用电负荷的指令。
根据不同负荷的级别和负荷情况，对所述可中断负荷采用快速投切，对所述可调负荷进行优化调节，直至区域配电网内的总用电功率不超出预设值。
当配电网内的总用电功率大于用电目标功率时，进行减小用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
当配电网内的总用电功率小于用电目标功率时，进行增大用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
可逐步调节区域电网内参与需求侧响应的可调负荷，直至达到用电目标功率范围内。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，
所述减小用电控制包括电能替代如地源热泵、储冰空调等、减小所述可调负荷用电如智能楼宇的空调温度、大型车间的可调照明等、切除所述可中断负荷、减小电动汽车充电站充电功率。
所述增大用电控制包括投入投入所述可中断负荷、增大电动汽车充电站的充电功率、增大可调负荷的用电功率。
本发明的第二个实施例提供一种基于负荷时空特性的需求响应调度系统，其中，包括：
决策装置，用于根据当前负荷参与电网调度程度，确定每一个负荷的决策级别。
建模装置，用于根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模。
调整装置，用于针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述决策装置包括：
负荷获取模块，用于获取当前负荷的用户类型、用电特性和支撑能力。
分级模块，用于根据获取到当前负荷的各项信息，将当前负荷判断为不可控负荷、可中断负荷和可调负荷。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述建模装置包括：
用电数据采集模块，用于采集当前负荷的实时用电数据，得到该用户的用电曲线。
分析模块，用于根据时间尺度对该用户负荷进行控制，制定该用户的用电行为和用电方式。
响应制定模块，用于结合应用地区的用电需求，制定需求侧的响应方法。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述调整装置包括：
判断模块，用于若配电网内的总用电功率超出预设范围，则下发动态调节用电负荷的指令。
减小模块，用于当配电网内的总用电功率大于用电目标功率时，进行减小用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
增大模块，用于当配电网内的总用电功率小于用电目标功率时，进行增大用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，
所述减小模块包括电能替代单元、可调负荷用电减小单元、可中断负荷切除单元。
所述增大模块包括可中断负荷投入单元、可调负荷用电功率增大单元。
本发明实施例旨在保护一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法及系统，具备如下效果：
本发明能够依据用户类型、用电特性、支撑能力将可控负荷分级分类，通过负荷地理位置与配电网网架拓扑结构个性化建模，制定高效节能、用户用电友好的需求侧响应方法，有效的控制配电网区域内的用电功率。
本发明实施例所提供的基于负荷时空特性的需求响应调度方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
具体地，该存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述基于负荷时空特性的需求响应调度方法，从而能够有效的控制配电网区域内的用电功率。
所述功能如果以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，可以存储在一个处理器可执行的非易失的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所述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(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于负荷时空特性的需求响应调度方法，其特征在于，包括：
根据当前负荷参与电网调度程度，确定每一个负荷的决策级别；
根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模；
针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整。
2.根据权利要求1所述的基于负荷时空特性的需求响应调度方法，其特征在于，所述根据当前负荷参与电网调度的程度，确定每一个负荷的决策级别，包括：
获取当前负荷的用户类型、用电特性和支撑能力；
根据获取到当前负荷的各项信息，将当前负荷判断为不可控负荷、可中断负荷和可调负荷。
3.根据权利要求1所述的基于负荷时空特性的需求响应调度方法，其特征在于，所述根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模，包括：
采集当前负荷的实时用电数据，得到该用户的用电曲线；
根据时间尺度对该用户负荷进行控制，制定该用户的用电行为和用电方式；
结合应用地区的用电需求，制定需求侧的响应方法。
4.根据权利要求2所述的基于负荷时空特性的需求响应调度方法，其特征在于，所述针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整，包括：
若配电网内的总用电功率超出预设范围，则下发动态调节用电负荷的指令；
当配电网内的总用电功率大于用电目标功率时，进行减小用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况；
当配电网内的总用电功率小于用电目标功率时，进行增大用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
5.根据权利要求4所述的基于负荷时空特性的需求响应调度方法，其特征在于，
所述减小用电控制包括电能替代、减小所述可调负荷用电、切除所述可中断负荷。
所述增大用电控制包括投入投入所述可中断负荷、增大可调负荷的用电功率。
6.一种基于负荷时空特性的需求响应调度系统，其特征在于，包括：
决策装置，用于根据当前负荷参与电网调度程度，确定每一个负荷的决策级别；
建模装置，用于根据当前负荷的应用场景和时间安排，结合配电网网架拓扑结构，进行建模；
调整装置，用于针对已建立的模型，根据用电功率要求，对用电负荷进行调整。
7.根据权利要求6所述的基于负荷时空特性的需求响应调度系统，其特征在于，所述决策装置包括：
负荷获取模块，用于获取当前负荷的用户类型、用电特性和支撑能力；
分级模块，用于根据获取到当前负荷的各项信息，将当前负荷判断为不可控负荷、可中断负荷和可调负荷。
8.根据权利要求6所述的基于负荷时空特性的需求响应调度系统，其特征在于，所述建模装置包括：
用电数据采集模块，用于采集当前负荷的实时用电数据，得到该用户的用电曲线；
分析模块，用于根据时间尺度对该用户负荷进行控制，制定该用户的用电行为和用电方式；
响应制定模块，用于结合应用地区的用电需求，制定需求侧的响应方法。
9.根据权利要求7所述的基于负荷时空特性的需求响应调度系统，其特征在于，所述调整装置包括：
判断模块，用于若配电网内的总用电功率超出预设范围，则下发动态调节用电负荷的指令；
减小模块，用于当配电网内的总用电功率大于用电目标功率时，进行减小用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况；
增大模块，用于当配电网内的总用电功率小于用电目标功率时，进行增大用电控制，当总用电功率回到预设范围中时，恢复原用电状况。
10.根据权利要求9所述的基于负荷时空特性的需求响应调度系统，其特征在于，
所述减小模块包括电能替代单元、可调负荷用电减小单元、可中断负荷切除单元。
所述增大模块包括可中断负荷投入单元、可调负荷用电功率增大单元。
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CN114884220A (zh) * 2022-06-20 2022-08-09 嘉兴正弦电气有限公司 一种智能化配电方法及系统
CN114884220B (zh) * 2022-06-20 2023-01-24 嘉兴正弦电气有限公司 一种智能化配电方法及系统

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