CN114362212A

CN114362212A - 一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法及系统

Info

Publication number: CN114362212A
Application number: CN202210274244.3A
Authority: CN
Inventors: 于钊; 宫成; 张宝群; 李亦非; 王芳; 杨亚奇; 李天乐; 史迪新; 李飞
Original assignee: Beijing Dingcheng Hongan Technology Development Co ltd
Current assignee: Beijing Dingcheng Hongan Technology Development Co ltd
Priority date: 2022-03-21
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2042-03-21
Also published as: CN114362212B

Abstract

本申请公开了一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法及系统，所述方法包括：分析电网典型柔性负荷资源响应特性和参控方式以进行负荷分类，构建不同类型负荷资源调节属性及可调度属性；对多类型电网负荷资源进行分层分区建模，对负荷可调节能力进行逐层聚合；对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据处理及校核，实现对多类型电网负荷资源数据的实时感知及异常告警；建立跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制并进行多类型电网负荷资源数据的调节控制。本发明提出了多类型负荷资源的建模、数据处理、调节方法与策略，可实现多类型负荷资源聚合商参与市场交互和电网运行控制，对于支撑清洁能源消纳和电网安全高效运行，具有重要意义。

Description

一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法及系统

技术领域

本发明属于能源互联技术领域，涉及一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法及系统。

背景技术

随着我国能源变革的发展，预计到2050年能源清洁化率和终端电气化率将双双超过50%，一方面在能源供给侧大量清洁能源将替代传统常规电源，逐渐形成主力电源，向高占比新能源电力系统演进，另一方面在能源消费侧，电动汽车、电采暖、地源热泵以及冰蓄冷等多类型负荷资源不断涌现，电力将逐渐替代石油、煤炭等传统能源，占终端能源需求主导地位，负荷将逐渐呈现能源消费和供给的双重角色。上述能源变革的发展逐渐对电网运行带来新的挑战，主要表现在现有调控技术支撑手段不能适应未来能源互联网发展的要求。

目前电网调度控制系统主要是对火电、水电、抽蓄以及储能等调节资源具备调节控制能力，对于负荷侧的相关资源，特别是虚拟电厂、电动汽车、自备电厂以及综合能源等不同类型、不同接入方式、不同调节特性的负荷资源聚合商，缺乏有效的负荷建模、调节控制方案，无法支撑未来对负荷调控的相关业务需求。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法及系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，包括以下步骤：

步骤1：分析电网典型柔性负荷资源响应特性和参控方式进行适用于调度运行的负荷分类，构建不同类型负荷资源调节属性及可调度属性；

步骤2：基于不同类型负荷资源调节属性及可调度属性，对多类型电网负荷资源进行分层分区建模，对负荷可调节能力进行逐层聚合；

步骤3：对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据处理及校核，实现对多类型电网负荷资源数据的实时感知及异常告警；

步骤4：建立跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制并进行多类型电网负荷资源数据的调节控制。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，步骤1中进行适用于调度运行的负荷分类，包括：

划分多类型负荷参与调控类型，包括直控负荷和间控负荷类型；

以及根据调控需求和负荷响应特点，对直控负荷和间控负荷进行的时间响应级别划分；

步骤1所述调节属性包括调节方向、调节能力、持续时间、响应时间和价格；

所述可调度属性包括可观测、可直控、可调节和可参与市场。

优选地，步骤2具体包括：

步骤2.1：负荷侧资源统一建模：

针对电网分层分区运行的特点，基于不同类型负荷资源调节属性及可调度属性，按照电压等级、供电分区和供变的维度构建可调节负荷模型，以满足多级调度系统对不同应用场景下负荷资源建模颗粒度及响应持续时长要求；

步骤2.1中构建的模块具体包括：

负荷资源基础模型：负荷设备层模型、负荷聚合单元模型、负荷聚合主体地区与分区模型、负荷聚合地区与分区模型；

负荷资源运行数据模型，其包括负荷设备层调度、负荷聚合单元调度、负荷聚合主体地区与分区调度、负荷聚合主体调度和负荷聚合地区与分区调度运行数据；

步骤2.2：负荷侧资源分层分区自动聚合：

基于多类型负荷资源与物理电网结构的拓扑连接关系进行负荷资源可调能力聚合建模，按照从低电压等级到高电压等级的方式，逐层进行建模和自动聚合，形成每一层级可调节负荷资源模型及实时调节能力，整体构建统一的可调节负荷资源池。

优选地，步骤3中，对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据处理，具体包括：

1）数据清洗、整合与组织：

根据各类负荷聚合模型数据属性差异，结合负荷实时数据类型、刷新尺度、变化范围、关联关系的特性，对资源数据进行分类处理、异常数据辨识、质量码标识、统计计算、拓扑分析，完成数据清洗、整合与组织；

2）状态量处理和模拟量处理及其数据质量处理：

所述状态量包括负荷资源可调节状态和数据刷新状态；

所述模拟量包括资源响应级别、响应时间、可上调量、可下调量和持续时间；

所述模拟量处理具体为：

接收数据采集模块处理的遥测熟数据，并经遥测模块进行合理性校验、零漂处理、数据质量标识设置后更新实时数据库；

所述状态量处理具体为：

接收数据采集模块处理的遥信熟数据经过处理后更新SCADA实时库，变位状态更新商用数据库，实现多种变位告警、事故判断；

3）对负荷资源进行带时标存储与统一时标断面获取；

4）对负荷资源部分统计数据进行计算。

优选地，步骤3中，对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据校核，具体为：

基于多类型负荷聚合模型、电网模型、实时数据以及运行数据，分析模型空间关系、并网关联关系、模型聚合关系，结合负荷资源特征、数据刷新尺度以及范围特征、变化特征，对多类型负荷资数据源进行多类型差异化合理性、单体聚合一致性、多类型数据关联正确性及不同时间尺度可用性校核。

优选地，步骤3中，对多类型负荷资数据源进行多类型差异化合理性校核，具体的：根据可调节负荷的数据特性，对采集上送的可调节负荷数据进行时标检查以及合理范围检查，丢弃检查不合格的数据；

所述时标检查为：多类型负荷调控平台通过可调节负荷时标量测数据上的时间戳确定数据的产生时间，并能计算出传输的延迟时间，当延迟时间过长时则丢弃数据，以确保负荷调控平台数据监视的实时性；

所述合理范围检查为：多类型负荷调控平台对不同类型的数据设置不同的数据合理上限与合理下限，当接收的数值超出合理上下限范围时，认为该数据是无效数据，丢弃数据并记录事件，提升实时数据的准确性。

优选地，步骤3中，对多类型负荷资数据源进行单体聚合一致性校核，具体为：在多类型负荷调控平台部署单体聚合一致性校核模块，周期读取单体资源数据，根据聚合规则计算出聚合总加数据，与聚合商采集上送的聚合总加数据进行比对，并设置偏差百分比或门槛值，当偏差值越限时，在用户交互界面实时推出告警，提示数据不一致，便于发现数据采集的问题；

对多类型负荷资数据源进行多类型数据关联正确性校核，具体为：多类型负荷调控平台比对计算的用电数据与采集上送的用电数据，并设置偏差百分比或门槛值，当偏差值越限时，在用户交互界面实时推出告警，提示数据不一致，便于发现数据采集的问题。

优选地，步骤3中，对多类型负荷资数据源进行不同时间尺度可用性校核，具体为：

多类型负荷调控平台通过设置刷新检查模块、跳变检查模块、越限检查模块对采集上送的负荷资源数据进行监视，以提升数据的可用性；

所述刷新检查模块，用于结合数据时标对所有采集数据检查其刷新情况，当数据长时间不刷新时，实时推出告警，提示数据不刷新，并为该数据打上“不刷新”的数据标签；

所述跳变检查，用于对通过合理性校核后写入数据库的遥测量，根据数据库的定义进行跳变监视，当遥测量在指定时间段内的变化超过指定范围的变化值、变化门槛时，主动给出告警提示，并为该数据打上“跳变”的数据标签；

所述越限检查模块，用于对合理性校核流程后写入数据库的遥测量进行遥测越限判断，当处于遥测越限限值范围之内且满足延时条件，生成遥测越限报警，仅当量测值由异常状态恢复到正常状态时，才认为越限恢复；

其中，遥测越限限值范围按需求可设置多级，限值可按代数值或基值上下浮动百分比的方式设置静态限值，也可以按时段、计划值设置动态限值；

所述越限检查模块中，遥测越限判断算法有两种：1）简单算法：遥测量数值直接与限值比较，越限后立即报警；2）延时算法：定义一个告警死区范围，越过限值告警死区，则立即告警，否则在等待延时时间后若仍处于越限状态才进行告警，从而减少量测值再限值上下变化而频繁产生的告警。

优选地，步骤4中建立跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制，具体的：

针对负荷调控指令从生产控制区到管理信息区、互联网区的长链条传输路径，采用基于双向身份认证和信息交互状态主动跟踪确认的数据交互策略，建立调控系统与负荷聚合商间双向数据实时推送机制，同时数据传输从异步文件传输转变为实时消息推送模式，以保证跨区网络长链条环境下的数据低延时、不丢失。

优选地，步骤4所述跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制包括多类型可调节负荷安全校核策略、负荷调节安全交互策略以及跨安全区信息安全认证传输策略；

所述多类型可调节负荷安全校核策略具体为：基于负荷聚合平台接入的资源聚合模型，结合资源调节能力、可调节范围、资源数据质量、数据合理性、资源状态的调节目标进行校核，保证调节前下发指令的合理与安全性；在调节过程中，对调节指令、调节反馈、调节对象进行验证；调节后，对负荷聚合平台调节互动效果进行判断，分析调节结果正确与有效性。

优选地，所述负荷调节安全交互策略具体为：在负荷调控平台与负荷聚合平台间之间交互均采用三次握手的方式负荷调控平台定向下发指令，由负荷聚合平台确认，并负荷调控平台执行确认后由负荷聚合平台控制按照预定目标执行命令，具体为：

（1）负荷调控平台端向负荷聚合平台发送负荷调节预置指令；

（2）负荷聚合平台接收到预置指令后，对调节指令进行校核确认，并向调度主站端返回负荷调节预置反校指令；

（3）负荷调控平台端接收到负荷聚合平台返回的负荷调节预置反校指令时，如反校失败则终止交互过程，并下发调节撤销指令；如反校成功，则下发负荷调节执行指令；

（4）负荷聚合平台接收到负荷调控平台发出的调节执行指令后，回复负荷调节执行确认指令，并按时间要求完成调节过程，并上送调节执行结果信息。

优选地，所述负荷调节包括地调侧负荷调节和省地一体负荷调节；

所述调侧负荷调节是指地调侧负荷调控平台可对由当前地调接入的多类型负荷资源进行调节；

所述省地一体负荷调节是指省调侧既可以对省调接入的负荷资源进行调节，也可以对地调接入负荷资源进行调节；

步骤4中，基于省地间同步负荷资源调节状态信息的调节互锁机制，对负荷资源进行调节，具体分为以下几种情况：

（1）省调发送指令控制省调接入资源，该情况地调不参与，也不需要将控制情况通知地调；

（2）地调发送指令控制地调接入资源，该情况省调不参与，但是省调需要了解控制具体情况；

（3）省调发送指令控制地调接入资源，该情况分为：地调不参与控制过程，只可观察控制情况；地调参与控制过程，省调下发指令需要地调客户端用户确认才可继续下发，地调也可观察控制情况。

优选地，所述跨安全区信息安全认证传输策略中：

在整个负荷商平台客户端调用负荷聚合接入平台服务流程中，客户端与服务端首先建立HTTPS安全通信通道，保证身份认证信息与数据通道连接信息均在安全加密下传输；

所述安全通信通道建立流程如下：

1）服务端向客户端发送服务端公钥证书，说明站点身份；

2）客户端将利用公钥证书加密一个自动生成的128位随机数作为密钥，并将该密钥进行签名，同密钥和客户端公钥证书发送至服务端；

3）服务端利用私钥对密钥进行解密得到真正的会话密钥，通过该真正的会话密钥、客户端签名和客户端公钥证书验证客户端身份，若会话密钥统一则确定了双方身份，进而利用该会话密钥加密通信内容，完成安全通信通道建立；

负荷数据接入平台启动后启用加密证书认证服务，负荷聚合商平台客户端访问服务进入负荷安全接入加密认证流程建立互动交互安全通信；

所述负荷数据接入平台基于springboot+mybatis后台应用开发，利用thymleaf模板引擎支持前端开发，在工程静态资源文件对SSL支持构建配置：

首先利用jdk自带工具keytool生成自签名证书，通过执行命令生成.keystore证书文件：

再将生成的证书文件放置项目工程并对属性配置文件添加SSL配置。

优选地，步骤4中，分析可调节负荷参与主站调控控制特性，基于主站-聚合商两级AGC控制架构，进行可调节负荷与常规机组一体化建模，使可调节负荷资源参与电网APC调频，结合跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制，实现多类型电网负荷资源数据的调节控制，所述可调节负荷与常规机组一体化建模具体包括：

采用APC常规机组和可调节负荷模型分区的统一建模方法，具体如下：

1）在画面操作层面，常规APC模型与可调节负荷有功控制模型完全一致，在APC应用下，画面数据结构、操作方法及修改策略完全一致；

2）在实时库建模层面，常规APC与可调节负荷有功控制模型利用统一的厂站唯一性，用关键字区分场站，利用模型分区，实现常规APC模型与可调节负荷模型的统一；

3）在APC运行库层面，常规APC与可调节负荷有功控制模型在一个整体区存放，实现常规APC有功控制与可调节负荷有功控制整体统一；

采用APC常规机组和可调节负荷模型分表分区的统一建模方法，具体如下：

2）在实时库建模层面，常规APC与可调节负荷有功控制模型分别建表，分别利用厂站唯一性，用关键字区分控制对象，利用模型分表实现常规APC模型与可调节负荷模型的统一；

3）在APC运行库层面，常规APC与可调节负荷有功控制模型分别在不同运行区存放，实现常规APC有功控制与可调节负荷有功控制独立控制。

优选地，主站-聚合商两级AGC控制架构具体为：

在省调AGC建立一个主控制区域，实施互联电网的常规区域控制；

在主控制区之外建立一个可调节负荷控制区，该可调节负荷控制区主要实施对省地内部各个可调节负荷的间接控制；

在可调节负荷控制区中建立对应各个可调节负荷虚拟机组，每个负荷聚合商对应一个或多个负荷虚拟机组；

负荷聚合商通过累加、聚合各个可调节负荷的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围形成可调节负荷聚合商总体的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围并上送省调AGC，作为省调AGC对应可调节负荷虚拟机组的控制参数。

本申请还提供一种多类型电网负荷资源数据处理与调节系统，所述系统用于实现所述的基于多类型电网负荷资源数据处理与调节方法。

本申请所达到的有益效果：

本发明提出了多类型负荷资源的建模、数据处理、调节方法与策略，可实现多类型负荷资源聚合商参与市场交互和电网运行控制，对于支撑清洁能源消纳和电网安全高效运行，具有重要意义。

附图说明

图1是本发明多类型电网负荷资源数据处理与调节方法流程图；

图2是本发明多类型电网负荷资源数据处理与调节方法实施流程图；

图3是本发明多类型负荷建模及聚合示意图；

图4是本发明对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据校核示意图；

图5是本发明跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制；

图6是本发明在工程静态资源文件对SSL支持构建配置。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

如图1和2所示，本发明的实施例1提供了一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，在本发明优选但非限制性的实施方式中，所述方法包括以下步骤：

进一步优选地，具体实施时，负荷分类情况如下：

(一)多类型负荷参与调控类型

直控负荷（DIRECTCONTROLLEDLOAD，DCL）：指具备调度中心直接控制条件的负荷，如工业大用户。

间控负荷（INDIRECTCONTROLLEDLOAD，ICL）：指不具备调度中心直接控制条件的负荷,这类负荷通常通过负荷聚合商/综合能源服务商/智慧园区平台等间接参与电网调度。

(二)多类型负荷调控响应级别

响应时间：指可调度资源接收到调度指令后，达到响应目标功率所需的时间。

对响应时间进行分级划分，下面分别对直控负荷和间控负荷的响应时间级别进行了划分。

（1）根据调控需求和负荷响应特点，将直控负荷的响应时间级别划分为：

直控一级：响应时间≤1S以内达到响应目标；

直控二级：1S＜响应时间≤1MIN以内达到响应目标;

直控三级：1MIN＜响应时间≤15MIN以内达到响应目标;

（2）根据调控需求和负荷响应特点，将间控负荷的响应时间级别划分为：

间控一级：1S＜响应时间≤1MIN以内达到响应目标;

间控二级：1MIN＜响应时间≤15MIN以内达到响应目标；

间控三级：15MIN＜响应时间≤30MIN以内达到响应目标;

间控四级：30MIN＜响应时间≤2H以内达到响应目标;

间控五级：2H＜响应时间≤24H以内达到响应目标;

间控六级：24H＜响应时间。

所述调节属性包括调节方向、调节能力、持续时间、响应时间和价格；

所述可调度属性包括可观测、可直控、可调节和可参与市场；

步骤2：基于不同类型负荷资源调节属性及可调度属性，对多类型电网负荷资源进行分层分区建模，对负荷可调节能力进行逐层聚合，为多类型电网负荷资源数据处理与调节提供基础支撑；

进一步优选地，如图3所示，步骤2具体包括：

步骤2.1：负荷侧资源统一建模：

针对电网分层分区运行的特点，基于不同类型负荷资源调节属性及可调度属性，按照电压等级、供电分区、供变等多个维度构建可调节负荷模型，以满足多级调度系统对不同应用场景下负荷资源建模颗粒度及响应持续时长要求；

基于电网典型多类型柔性负荷资源及储能装置参与调度运行的时空响应特性与调控方式，从资源可调容量、响应时间、互动模式等方面提取不同类型负荷资源调节属性及可调度属性。

在调度主站侧对区域协控、非工空调、储能装置、电动汽车平台、社会负荷运营平台等负荷资源进行统一建模，以相同模型属性、实时数据属性要求进行描述，以满足电网运行控制应用需求。

同时，考虑各类型负荷资源响应特性，在调度主站分别对各负荷管理子站进行台账式细化建模，以满足电网对底层负荷资源的在线监视及个性化分析应用需求。

构建的模块具体包括：

(一)负荷资源基础模型

省调D5000系统拥有220kV-500kV厂站的完整拓扑结构，不具备10kV负荷模型。

地调智能调度D5000系统建模范围为10kV-500kV，拥有35kV-500kV厂站的完整拓扑结构。

主配网边界10kV线路作为等值负荷在D5000系统中进行建模并参与分析计算。

因此，对于负荷聚合商在省调层面的建模，要求按照地区、分区进行可控容量、实时负荷、预测负荷的聚合，以对省调系统进行适应性改造，满足分区发用电评估、重要输电断面越限校正等应用场景的开展。对于大型负荷聚合商在地调层面的聚合等级，要求最低以10kV线路为最小颗粒度进行可控容量、实时负荷、预测负荷的聚合。

按照负荷聚合地区与分区模型-负荷聚合主体模型-分区聚合负荷资源地区与分区模型-负荷聚合单元模型-负荷设备层模型不同空间梯度构建统一调度模型。

负荷设备层模型：

具体指实际参与负荷调节的设备，广泛包括工业大用户、电网侧储能、非工空调、电动汽车（充电桩）、用户侧储能、其他工业、居民负荷（包括电采暖、电锅炉等）等设备执行单元。

模型属性包括：负荷设备名称、负荷设备类型、所属负荷聚合单元、所属负荷运营主体、所属区域、所属分区。

负荷聚合单元模型：

具体指负荷运营主体内部按一定规则分解成的各实际控制单元，如大型负荷聚合商下不同并网线路的不同楼宇、电动汽车平台下不同并网线路的充电站等。

模型属性包括：负荷聚合单元名称、所属负荷运营主体、所属区域、所属分区、负荷类型、多回并网点、实时并网点、经纬度、可控可调响应能力、多级响应能力。

负荷聚合主体地区与分区模型：

根据负荷聚合单元模型信息，按照“负荷商名称_所属地区负荷商名称_所属分区”统一命名规则，从所属地区、所属分区尺度建立聚合模型，并对可调能力进行聚合。如果大型负荷聚合商所管辖的智能楼宇分布在多个电网分区内，则按照电网分区相应的建立多个聚合商分区模型。

模型属性包括：负荷运行主体地区/分区模型名称、所属负荷运营主体、所属区域、所属分区、负荷类型、多回并网点、实时并网点、经纬度、可控可调响应能力、多级响应能力。

负荷聚合主体模型：

具体指单区域或跨区域的负荷管理运营平台，广泛包括营销综合能源平台、国网电动车平台、社会企业或聚合商自建平台（如华商三优优易充平台、特来电、商业楼宇负荷控制平台等）。

模型属性包括：负荷运营主体名称、负荷类型、聚合单体数、可控可调响应能力、多级响应能力；

负荷聚合地区与分区模型：

具体指调控中心以地区、分区为调控维度的聚合模型，分别建立地区聚合负荷资源模型、分区聚合负荷资源模型，将同属于一个地区或分区的所有负荷聚合主体进行聚类。

模型属性包括：区域名称、分区名称、负荷类型、聚合单体数、可控可调响应能力、多级响应能力。

(二)负荷资源运行数据模型，其包括：

负荷设备层调度运行数据：

负荷设备实时运行有功、实时运行无功、开停机运行状态等；

负荷聚合单元调度运行数据：

聚合单元的当前功率、计划功率、可上调裕度、可下调裕度、间控多级上调量、间控多级上调持续时间、间控多级下调量、间控多级下调持续时间、实时并网点信息等；

负荷聚合主体地区与分区调度运行数据：

当前功率、计划功率、可上调裕度、可下调裕度、间控多级上调量、间控多级上调持续时间、间控多级下调量、间控多级下调持续时间等；

负荷聚合主体调度运行数据：

负荷聚合地区与分区调度运行数据：

地区/分区的当前功率、计划功率、可上调裕度、可下调裕度、间控多级上调量、间控多级上调持续时间、间控多级下调量、间控多级下调持续时间等；

步骤2.2：负荷侧资源分层分区自动聚合：

基于多类型负荷资源与物理电网结构的拓扑连接关系进行负荷资源可调能力聚合建模，按照从低电压等级到高电压等级的方式，逐层进行建模和自动聚合，形成每一层级可调节负荷资源模型及实时调节能力，整体构建统一的可调节负荷资源池，为可调节负荷资源参与电网调峰调频、事故备用、局部过载等提供支撑。具体实施时，基于统一调度模型实时上报的调度运行数据，负荷资源多维聚合，主要从空间、负荷类型、可控可调响应能力、多级响应时间能力4个维度进行嵌套数据拟合，以形成类似地区-负荷类型-可调-间控级别的聚合对象的实时运行数据及多级响应级别可调控能力数据。

负荷资源空间维度聚合

a)馈线资源聚合

针对负荷聚合单元实际并网点，基于省地一体模型进行向上拓扑搜索，对10kV馈线下多个负荷聚合平台进行等效聚合，形成以10kV馈线为聚合单位的不同负荷类型、不同可控可调调控能力实时运行数据及多级响应级别可调控能力数据。

b)主变资源聚合

针对负荷聚合单元实际并网点，基于省地一体模型进行向上拓扑搜索，对35kV、110kV电压等级主变管辖范围多个负荷聚合平台进行等效聚合，形成以主变高压侧为聚合单位的不同负荷类型、不同可控可调调控能力实时运行数据及多级响应级别可调控能力数据

c)分区资源聚合

针对负荷聚合单元聚合并网点，基于省地一体模型进行向上拓扑搜索，采用动态分区拓扑分析技术，以220kV运行分区为聚合单位进行资源等效聚合，形成以分区为聚合单位的不同负荷类型、不同可控可调调控能力实时运行数据及多级响应级别可调控能力数据。

d)地区资源聚合

针对负荷聚合单元所属地区，基于省地一体模型进行向上拓扑搜索，以调度地区为聚合单位进行资源等效聚合，形成以地区为聚合单位的不同负荷类型、不同可控可调调控能力实时运行数据及多级响应级别可调控能力数据。

e)省级资源聚合

针对地区资源聚合数据，以省（直辖市）为聚合单位进行资源等效聚合，形成全省不同负荷类型、不同可控可调调控能力实时运行数据及多级响应级别可调控能力数据。

响应时间维度聚合

按照多类型负荷调控响应级别一级~六级进行聚类分析，同时结合空间维度，进行空间-响应级别多时空耦合自动聚合，以支撑省地两级不同控制需求。

负荷类型维度聚合

按照多类型负荷分类充电桩、智能楼宇、居民负荷、可调工业负荷、虚拟电厂、电采暖、储能、中央空调8大类可调负荷进行分类聚合，同时结合空间、响应时间级别，进行空间-负荷类型-响应级别多维耦合的自动聚合。

负荷能力维度聚合

按照可观、可测、可调、可控4大负荷能力评估指标进行分类聚合，同时结合空间、响应时间级别，进行空间-负荷类型-负荷能力多维耦合的自动聚合。

未来响应能力聚合

依据负荷资源实时上送的间控多级可调控能力数据，根据不同间控级别所对应的负荷不重复的原则要求，按照间控多级可持续时间数据，拟合不同区域不同类型的未来上下调节响应能力曲线数据，实现对电网未来可调控负荷资源进行感知。

步骤3：对多类型可调节负荷资源进行不同维度的数据处理及校核，实现对多类型电网负荷资源数据的实时感知及异常告警，为可调节负荷资源校核、有功自动调节计算提供依据；

具体实施时，从多类型可调苑负荷资源的数据特性出发，进行不同维度的数据处理与数据核验，完成采集数据的初步清洗与存储，为负荷调节提供坚实可靠的数据基础。

首先分析多类型电网负荷资源处理架构：

非工空调

将非工空调接入负荷调度系统，实现非工空调负荷资源参与电网运行实时调控，丰富可调控负荷资源。其中容量较大的非工空调通过光纤直连或无线接入毫秒级和秒级切负荷子站，参与毫秒级和秒级控制。

将现有大规模空调有序削峰主站已实现的公共楼宇柔性控制功能改造为营销负荷管理主站系统的空调需求响应模块，参与省级调度控制主站的分钟级控制。

负荷聚合商

负荷聚合商包括大型综合能源公司、负荷集成商、企业用户、商业楼宇等用能机构，实现充电桩、中央空调、居民用户、蓄冷、蓄热、分布式储能、分布式新能源、电锅炉等负荷资源按照类型、客户和区域进行聚合，编制负荷控制预案，制定负荷控制策略，上报可调控容量并响应主站层下发的调控需求，实现负荷调控。负荷聚合商作为电网运行的“自治域”单元，可作为一个整体接入负荷调度系统。负荷聚合商信息一般采用安全接入区通过无线方式接入至地调调度控制主站，并经省级调度控制主站转发至调控云。

电动汽车

通过信息内网将电动汽车公司能力开发平台信息直接接入省级调控云，或通过专网与社会企业的电动车管理平台进行通讯，并通过反向隔离装置发送到省级调控主站系统，促进电动汽车资源参与电网运行调控。调控云使用WebService方式实现与国网电动汽车公司系统的数据交互，汇集信息包括充电桩、有序用电计划等。

储能

对于电网投资的储能电站，通过光纤直连或无线专网直接接入毫秒级紧急切负荷子系统以及调度控制主站。对于用户投资的储能电站或储能装置，分两种接入方式。其中，容量较大的储能电站（可调功率10MW及以上）通过光纤或无线专网直接接入毫秒级紧急切负荷子系统，同时接入负荷集成商平台；容量较小的用户储能电站（可调功率10MW以下）及用户分布式储能装置仅接入负荷集成商平台。

工业大用户

工业大用户包括毫秒级、秒级负荷控制资源，毫秒级负荷控制用户一般在大型电力用户的变电所、配电房等处配置负控终端，并通过光纤/专线接入省地控制主站；秒级负荷控制用户直接通过营销大区网络，经安全加密装置接入负荷控制主站的营销生产控制区。

群控负荷

在生产控制大区，省地间基于调度数据网进行数据传输及控制过程交互，省调负控系统采集地调主动推送的负控模型、可控容量、运行状态等信息，实时掌控各地区可切资源情况。事故紧急情况电网调控需要时，省调直接下发负荷控制目标值，地调接收并根据控制要求采取进行负荷批量控制并实时反馈控制效果。

自主响应负荷

自主响应负荷是指安装楼宇能源智能管控插座的负荷，可根据频率变化自动响应，抑制频率的进一步下降，防止发生大面积的停电事故。智能管控插座具备无线LORA通信，可实现远程电气量（I、U、F、cos）采集监控、温度监控、红外调控、开关分合、定值管理、电气保护、远程维护、故障录波，其无线通信传输功能可将测量的电气量上传至楼宇能源智能管控系统，可对使用的电器负荷进行远程监视和控制，实时掌握可控的负荷量，在电网调控需要时，可与负荷调度主站配合，进行负荷预控、秒级控制和电网的需求侧管理，实现多目标、多时间尺度的互动控制。楼宇能源智能管控系统通过无线通信方式接入负荷聚合商，经负荷聚合商聚合后，通过安全接入区接入地区调度控制主站，并经省级调度控制主站转发至调控云。

对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据处理，具体包括：

1）数据清洗、整合与组织：

根据各类多类型负荷模型数据属性差异，结合负荷实时数据类型、刷新尺度、变化范围、关联关系等特性，对资源数据进行分类处理、异常数据辨识、质量码标识、统计计算、拓扑分析，完成数据清洗、整合与组织，为多类型负荷调节互动、应用分析、可视化展示提供基础支撑。

2）状态量处理和模拟量处理及其数据质量处理：

对负荷资源进行数据分类，实现对负荷资源可调节状态、数据刷新状态等状态量数据的处理，以及资源响应级别、响应时间、可上调量、可下调量、持续时间等模拟量数据的处理；

模拟量处理：

主要负责接收数据采集模块处理的遥测熟数据，并经遥测模块进行合理性校验、零漂处理、数据质量标识设置、越限判断、跳变监视等功能处理后更新实时数据库。

1.基本功能

单体资源的当前有功、总容量、可调节量、已响应量等模拟量经前置应用采集并通过规约解释及初步处理后，按照全数据及变化数据两种报文格式发送至数据处理后台，由遥测处理模块进行如下基本处理：

（1）合理性校验。滤除无效数据，并给出告警，提示出错原因。在遥测表可以针对每个遥测定义合理值上、下限，超出合理范围的数据将被丢弃，不进入实时库，防止实时库出现坏数据；

（2）零漂处理。对遥测值与零值相差小于指定误差（零漂）时，转换后的遥测值应被置为零，每个遥测值的零漂参数均可以设置；

（3）设置数据质量标识。数据质量主要根据采集数据的质量位，以及数据处理后生成的数据质量情况，比如不变化、越限、封锁等；

（4）更新实时数据库；

（5）数据采样。模拟量数据支持1秒、5秒、1分钟、5分钟、1小时、1天等多种采样周期。

2.计算量处理

基于泛在可调度资源建模类型、地域分布、分区属性等维度，统计电压、电流、有功功率、无功功率、运行状态、维持时间、额定容量、上可调容量、下可调容量等资源信息；通过自定义公式计算，按需统计计算资源数据，计算支持加、减、乘、除、三角、对数、逻辑和条件判断等计算，周期启动或触发启动公式计算，支持公式相互引用，能自动调整各个公式的计算次序，确保计算结果的正确性；当单个计算分量修改后，相关计算结果能够自动计算。

状态量处理：

负责接收数据采集模块处理的遥信熟数据经过处理后更新SCADA实时库，变位状态更新商用数据库，实现多种变位告警、事故判断等功能。

1.基本功能

处理包括负荷资源可调节状态、数据刷新状态以及各种信号量在内的状态量，经数据采集并通过规约解释及初步处理后，按照全数据及变化数据两种报文格式将熟数据发送至数据处理后台，由遥信处理模块负责将通过合理性校验的数据写入实时数据库。

2.变位告警

收到变化遥信报文后发出变位告警，对于可调节状态，按“正常”、“异常”告警，对于其它状态指标的信号，按“动作”、“复归”告警，可以根据需要定义此类告警是否需显示。

数据质量处理：

所有模拟量（包括计算量）、状态量都有数据质量码，以反映数据的可靠程度。数据质量码在数据库中用一个整型值（32位）存储，按位使用，每一位表示一种状态。数据显示颜色根据数据质量码优先级显示相应的颜色。

非前置采集的数据称为非实测数据，可能由人工输入，也可能是通过计算得到，两者分别有各自的质量码。

非实测数据只是在来源上与实测数据不同，后续的处理与实测数据是一致的，与实测数据具备相同的数据处理功能。

3）对负荷资源进行带时标存储与统一时标断面获取；

4）对负荷资源部分统计数据进行自动定制计算，包括但不限于：有功功率、无功功率、运行状态、时间、额定容量、上可调容量、下可调容量等资源信息；负荷资源的计算，按需计算统计资源数据。

对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据校核，具体为：

如图4所示，对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据校核，具体为：

基于多类型负荷聚合模型、电网模型、实时数据以及运行数据，分析模型空间关系、并网关联关系、模型聚合关系，结合负荷资源特征、数据刷新尺度以及范围特征、变化特征，对多类型负荷资数据源进行多类型差异化合理性、单体聚合一致性、多类型数据关联正确性及不同时间尺度可用性校核，具体的：

多类型差异化合理性校核

接入的可调节负荷需要通过合理性校核后方能用于数据监视以及控制，不合理的数据理应在写入数据库之前丢弃。根据可调节负荷的数据特性，可对采集上送的数据进行时标检查以及合理范围检查。

1.时标检查

从聚合商采集上送的可调节负荷通常为时标量测数据，能清晰反映该数据在传输上送时打上的时间戳，多类型负荷调控平台能够通过该时间戳以确定数据的产生时间，并能计算出传输的延迟时间。若网络故障引起传输中断，负荷聚合商可能会堆积数据等待网络恢复后重新传输，但若中断时间过长，堆积数据可能会不再有效，负荷调控平台根据计算出的延迟接收时间以确是否处理这些过期数据，当延迟时间过长时可丢弃数据，以确保负荷调控平台数据监视的实时性。

2.合理范围检查

可调节负荷数据从聚合商平台发送至多类型负荷调控平台的传输过程通常较复杂，数据通过数据库、文件、数据流等等不能形式转换过程中可能会在出现异常情况，使实际上送的数据偏离了真实数据，通常情况下偏离的范围会比较大，出现随机值情况，并不是该类型负荷应有的数值。针对此情况，在多类型负荷调控平台可对不同类型的数据设置不同的数据合理上限与合理下限，当接收的数值超出合理上下限范围时，认为该数据是无效数据，可丢弃数据并记录事件，提升实时数据的准确性。

单体聚合一致性校核

多类型负荷调控平台监视的可调节负荷数据包括单体资源数据以及聚合总加数据，这些数据都通过负荷聚合商采集而来，而聚合总加数据也可通过对单体资源根据既定算法计算而得，因此，可在多类型负荷调控平台部署单体聚合一致性校核功能，周期读取单体资源数据，根据聚合规则计算出聚合总加数据，与聚合商采集上送的聚合总加数据进行比对，并设置偏差百分比或门槛值，当偏差值越限时，在用户交互界面实时推出告警，提示数据不一致，便于发现数据采集的问题。

多类型数据关联正确性校核

在多类型负荷调控平台可实时监视各负荷资源实际运行功率情况，实时功率与用电能力息息相关，系统可根据实时消耗功率自动计算出积分电量，以便监视负荷资源的用电情况。实际用电数据在负荷侧也存在统计记录，可通过负荷聚合商获取，因此，可比对系统计算的用电数据与采集上送的用电数据，并设置偏差百分比或门槛值，当偏差值越限时，在用户交互界面实时推出告警，提示数据不一致，便于发现数据采集的问题。

不同时间尺度可用性校核

多类型负荷调控平台可通过设置刷新检查、跳变检查、越限检查等数据校核模块对采集上送的负荷资源数据进行监视，以提升数据的可用性。

1.刷新检查

结合数据时标对所有采集数据检查其刷新情况，当数据长时间不刷新时，可实时推出告警，提示数据不刷新，并为该数据打上“不刷新”的数据标签。

2.跳变检查

通过合理性校核流程后写入数据库的遥测量，可根据数据库的定义进行跳变监视，当遥测量在指定时间段内的变化超过指定范围的变化值、变化门槛时，主动给出告警提示，并为该数据打上“跳变”的数据标签。

对于重要的遥测量，可以指定跳变时按事故告警处理，并启动事故追忆。

3.越限检查

通过合理性校核流程后写入数据库的遥测量，当处于限值范围之内且满足延时条件，则生成遥测越限报警，仅当量测值由异常状态恢复到正常状态时，才认为越限恢复。例如由遥测越上限状态恢复到遥测不越限状态时。

遥测越限限值范围按需求可设置多级，限值可按代数值或基值上下浮动百分比的方式设置静态限值，也可以按时段、计划值设置动态限值。

遥测越限判断算法有两种：1）简单算法，遥测量数值直接与限值比较，越限后立即报警；2）延时算法，定义一个告警死区范围，越过限值告警死区，则立即告警，否则在等待延时时间后若仍处于越限状态才进行告警，从而减少量测值再限值上下变化而频繁产生的告警。

对于重要的遥测量，可以指定越限时按事故告警处理，并启动事故追忆。

如图5所示，所述跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制包括多类型可调节负荷安全校核策略、负荷调节安全交互策略以及跨安全区信息安全认证传输策略，分别从确保数据有效、确保调节指令正确、确保信息交互安全三个方面开展研究工作，最终实现跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制。

多类型可调节负荷安全校核策略

多类型负荷调节交互信息包含调节模式(如运营商、地区、分区（供区）、变电站等)、调节类型，以及调节目标和对应的调节指令（包含负荷调节量、负荷响应时间、负荷响应持续时间以及负荷调节方向等）。

在进行多类型负荷调节前，进行多类型负荷能力评估并结合资源调节能力进行负荷资源能力、负荷调节范围、负荷调节对象等校核。

调度控制对可调度资源接入调度主站后的能力要求，可分为可控、可调、可观、可测：

可观：该类负荷运行数据可通过各种接入通道进入调度主站系统，并实现对其运行数据的实时监视，无法进行调度控制；

可测：该类负荷运行数据仅可测量，无法在调度系统中进行实时监视及调度控制；

可调：该类负荷属于间控负荷，可通过负荷聚合商等形式参与电网调度，实现需求响应的双向互动；

可控：该类负荷属于直控负荷，如大工业用户的可中断负荷，调控中心可对其直接控制。

多类型负荷能够根据自身生活生产计划安排分析出的响应电网调度控制的调节能力，分为上调节能力（响应调度需求，面向电网调峰应用场景增加用电量）、下调节能力（响应调度需求，面向电网调峰、备用恢复、尖峰削减、局部阻塞消除等应用场景降低用电量），具体包括实时调节量、最大调节量、调节持续时间。

另外，针对负荷调控指令从生产控制区到管理信息区、互联网区的长链条传输路径，提出了基于双向身份认证和信息交互状态主动跟踪确认的高可靠数据交互策略，建立了调控系统与负荷聚合商间双向数据实时推送机制，数据传输从异步文件传输转变为实时消息推送模式，保证了跨区网络长链条环境下的数据低延时、不丢失，数据交互能力从以往的分钟级提升到秒级，解决了从生产控制区到管理信息区以及互联网区的数据高质量交互难题，实现了网络传输长链条下的数据可靠、实时、完整传输。

在负荷调节过过程，通过负荷聚合平台实时上报的可调能力，对负荷调节指令进行数据质量、数据合理性校核；并通过与负荷聚合平台的多次调节交互，对负荷调节下发指令以及负荷调节反馈指令进行对比校核。

基于负荷聚合平台接入的资源聚合模型，结合资源调节能力、可调节范围、资源数据质量、数据合理性、资源状态等调节目标进行校核，保证调节前的下发指令的合理性、安全性；在调节过程中，从调节指令、调节反馈、调节对象等交互信息进行验证；调节后，对负荷聚合平台调节互动效果进行判断，分析调节结果正确性、有效性。

负荷调节安全交互

负荷聚合平台调节互动考虑电网调节需求，包括常规调节和紧急调节模式两种模式。

常规调节模式根据电网在备用不足、断面过载以及联络线超用等情况下的调节需求，基于对负荷聚合平台构建的控制对象建模，结合负荷聚合平台聚合资源需求响应的时间尺度，充分考虑调节策略的安全性、准确性，通过标准化的交互接口，实现跨安全区的负荷资源调节互动，并实时展示调节交互过程及结果。

电网异常紧急调节模式，在常规调节模式基础上，简化调节过程，提升调节效率。

为了确保指令交互安全性，在负荷调控平台与负荷聚合平台间之间交互均采用三次握手的方式负荷调控平台定向下发指令，由负荷聚合平台确认，并负荷调控平台执行确认后由负荷聚合平台控制按照预定目标执行命令。具体要求如下：

多类型负荷调节可分为地调侧负荷调节和省地一体负荷调节过程。

地调侧负荷调控平台可对由当前地调接入的多类型负荷资源进行调节；

省地一体负荷调节。省调侧既可以对省调接入的负荷资源进行调节，也可以对地调接入负荷资源进行调节。

为了保证同一负荷资源在同一时间只接受一次负荷调节需求，实现基于省地间同步负荷资源调节状态信息的调节互锁机制，对负荷资源的调节分为以下几种情况：

跨安全区信息安全认证传输

具体实施时，负荷聚合资源广泛存在于能源互联网各个环节，具有参与主体数量众多、分布分散且源荷双侧不确定性强等特点。唯有通过调控机构在调度层面把握和控制电源、电网、负荷和储能之间的互动，才能提高能源互联网的安全性和经济性，充分认识互动负荷对象，分析其互动负荷特性，建立互动负荷聚合模型，并计算互动负荷对象的互动潜力，以及在不同的市场机制、外界环境下能发挥出响应能力，提升不确定性环境下的分析和调控能力，掌握“源-网-荷-储”互动环境下的电网安全分析方法，突破协同优化技术和互动控制技术；从整体上把握互动环境下源网荷储各环节协调互动是实现能源互联网的关键功能，配合源网荷储多类型协调调度控制吸引处于互联网的能源资源聚合商参与电网调峰，让电网调控运行平台与聚合商数据平台进行内外双向数据交互提高能源利用效率，扩大电网调节资源的调度空间，是负荷聚合接入调控机构技术研究目标。

信息外网通信交互的负荷聚合商系统广泛分布在互联网中，聚合商系统通过客户端调用负荷聚合接入平台RESTHTTP服务实现数据上送和控制指令结果报送等信息交互，信息数据传输过程存在安全隐患，负荷聚合业务系统的信息可能会被窃取和破坏，传输数据如果被劫持导致源网荷储互动调节和实时数据泄露，需要通过应用数据加密算法和证书认证的身份验证机制保证市场数据不被篡改而可追溯。SSL（SecureSocketLater）协议即安全套接层协义，是为网络通信传输提供安全通道以及确保数据完整的一种安全协议，SSL在传输层对网络连接进行加密，用于保障网络数据传输安全利用数据加密技术，可确保数据信息在网络传输过程中不会遭到泄密和篡改，SSL协议已成为全球化标准，主流浏览器和Web服务器程序都支持SSL协议，可通过安装SSL证书激活SSL协议。

经过SSL加密后的HTTP通过在TCP层与HTTP之间增加一个安全套接字层协议SSL来加强安全性，HTTPS使用SSL在发送方将原始数据进行加密，然后在接收方进行解密，加密和解密需要发送方和接收方通过交换密钥来实现，因此所传送的数据不容易被截获和解密，它采用了对称密码技术和公开密码技术相结合，提供包括秘密性、完整性和认证性3种基本的安全服务。

负荷接入数据通信身份认证服务设计与实现

负荷接入服务的身份认证机制主要由访问模块和认证模块组成；

访问模块主要由HTTPS服务端、CA证书构成，主要负责响应客户端的HTPPS请求；

认证模块主要由身份ID模块、身份验证模块构成，主要负责为客户端发放和验证身份ID。

在整个负荷商平台客户端调用负荷聚合接入平台服务流程中，客户端与服务端首先要建立HTTPS安全通信通道，保证身份认证信息与数据通道连接信息均在安全加密下传输，保证数据通信的安全可靠，具体流程如下：

1）服务端向客户端发送服务端公钥证书，说明站点身份；

3）服务端利用私钥对密钥进行解密得到真正的会话密钥，通过该真正的会话密钥、客户端签名和客户端公钥证书验证客户端身份，若会话密钥统一则确定了双方身份，进而利用该会话密钥加密通信内容，从此安全通信通道建立。

负荷数据接入平台基于springboot+mybatis后台应用开发，利用thymleaf模板引擎支持前端开发，项目工程使用springboot内嵌tomcat插件所以需要在工程静态资源文件对SSL支持构建配置，首先利用jdk自带工具keytool生成自签名证书，通过执行命令生成.keystore证书文件：

keytool-genkey-aliastomcat-keyalgRSA-keystore/home/ywhc/nari_di/tomcat.keystore；

再将生成的证书文件放置项目工程并对属性配置文件application.properties添加SSL配置如图6所示。

负荷数据接入平台启动后启用加密证书认证服务，负荷聚合商平台客户端访问服务进入负荷安全接入加密认证流程建立互动交互安全通信。

步骤4中，分析可调节负荷参与主站调控控制特性，基于主站-聚合商两级AGC控制架构，进行可调节负荷与常规机组一体化建模，使可调节负荷资源参与电网APC调频，实现多类型电网负荷资源数据的调节控制，所述可调节负荷与常规机组一体化建模，具体分析如下：

由于煤炭，石油，天然气等不可再生资源越来越少，全球对电力能源的需求量又逐年增加，所以可再生资源的开发和利用是解决能源危机的重要途径。大规模可再生能源发电的兴起解决了能源短缺的问题，但可再生能源发电持续接入大电网，给电网运行的安全性，稳定性，经济性等带来了巨大挑战。

传统的电力系统都是单向调节的，都利用发电侧资源来进行调节，其中主要是火水力发电等常规机组，风力太阳能等机组发电出力与气候环境、地理位置等有关，随机性强，常为不可调控电源。电网中根据可调控特性，系统负荷可分为类：固定负荷、可调控负荷、随机负荷。

固定负荷：为用户的刚性负荷需求，可根据历史负荷数据预测获得，一定区域相应周期内具有固定的负荷模式；该部分负荷不能为系统所调控，且其需求必须满足，若不能满足则属于供电事故。

可调控负荷：负荷可根据某种机制改变其原有需求模式，即负荷可在一定区间内实现需求增减的柔性变化。在用户指定的需求区间和时间集内，系统运行调度员可通过联合优化调度来确定源、荷两侧资源最优配置的发电计划和用电计划。

目前，根据参与系统调控的模式可调控负荷分为：可中断负荷、可转移负荷、可灵活调控负荷。

可中断负荷：通过签订合同，根据系统调控需要，直接控制负荷工作状态（正常用电或终止用电），与此同时对用户中断负荷容量进行一定的经济补偿。该类负荷大多选取高能耗大工业负荷用户。但是中断负荷用电会对用户生产带来较大影响，且工业生产对用电质量有较高要求，因此该类负荷不适于成为电力系统调度的常用手段。

可转移负荷：是通过经济激励和电价机制等需求响应模式参与系统运行的负荷。该类负荷通过在电价尖峰时段减少用电，在电价低平时段增加用电可实现系统运行的削峰填谷，并尽可能保持了一定的总用电量。这种源网荷储多类型协调调度控制模式有利于用户控制电费支出，并获得一定收益，但该模式的实施需要合理有效的激励机制，目前参与对象主要为具备准入条件的大、中型工商业用户，现阶段负荷参与度较低，且负荷的无序转移会对系统运行调度带来一定的不利影响。

可灵活调控负荷：具备灵活调控能力，能够满足系统调度有功平衡、调频、调峰等多种需求的负荷，包括（可入网电动汽车、恒温控制负荷等）。在高级量测技术支持下，可对这类负荷群直接发出控制信号，或对第三方的负荷代理（发出调度指令，再由他们间接对具体负荷个体群进行调控。调度指令根据可调控负荷特性及其参与调控的模式不同而各有差异。例如，对于电动汽车电池等分布式储能元件，可由直接或间接发送充电或放电的功率调控指令；而对于具备热能量储存能力的恒温控制负荷，为保证负荷功能受影响程度较小，调度中心下发负荷功能控制信号（如温度设定）将比直接控制负荷功率更合理直观。但由于该类负荷单个容量较小且数量庞大，由直接对其进行指令调控不切实际，可间接通过对各负荷个体或负荷群进行调控。该类负荷既能通过调控改变需求，又不会因被控而明显功能受损，因此将是未来参与电力系统运行调度的主力。

可调节负荷参与主站调控控制特性分析

可调节负荷资源单体容量较小但是数量众多，要想充分利用这些资源参与电网调控，往往建立需求响应资源的聚合功率模型，常见的聚合方法包括参数辨识法、蒙特卡洛法、状态序列模型法、热力学等值模型数学分析法等。此外，复杂的多时空耦合特性是可调节负荷资源参与电网调控分析的关键问题之一。

空调、热水器、电动汽车及分布式储能作为潜在的调峰、调频响应资源，含空调、热水器和电动汽车的区域电网频率响应负荷聚合功率模型的数学描述如式（1）所示：

（1）

其中，n_AC为空调数量；n_WH为热水器数量；nEV为电动汽车数量；

Pⁱ _AC为第i台空调的响应功率；P^j _WH为第j台热水器的响应功率；P^k _EV为第k辆电动汽车的响应功率；

Sⁱ _AC,t为第i台调t时段运行状态；S^j _WH,t为第j台热水器t时段运行状态；S^k _EV,t为第k台电动汽车t时段运行状态。

空调、热水器、电动汽车及分布式储能等可调节负荷，受到天气温度、用户满意度及突发事件以及聚合商也不能完全控制用户行为等影响，大量聚合后的可调节负荷的响应行为存在一定的不确定性，难以像自动发电控制（AGC）一样精准控制，因而，如何充分利用可调节负荷资源的潜力并计及其响应行为的不确定性，是将可调节负荷纳入电网统一调峰、调频需要重点考虑的问题。

1.电动汽车

对于未被实施充电控制的电动汽车而言，电动汽车通常进行无序充电，也就是采取“即插即充”的方式进行充电。对于单一电动汽车，车主在将电动汽车接入充电桩后，充电桩立刻以最大充电功率对电动汽车电池进行充电，直至达到车主期望的电池荷电状态，单一电动汽车的无序充电功率可以由下式进行表示：

（2）

式中变量含义如下：

t_in，开始充电时刻；

t_end，停止充电时刻；

PE^max，最大充电功率；

PE_t ⁽⁰⁾，t时刻的充电功率；

η，充电效率；

SOC_e，结束充电时电池剩余电荷的可用容量；

SOC₀，开始充电时电池剩余电荷的可用容量；

E，电池总容量；

Δt，充电时长。

或者，电动汽车充电模型可表示为以下储能模型：

（3）

式中变量含义如下：

SOC₁ ^h+1，h+1时刻的电池剩余电荷的可用容量；

SOC₁ ^h，h时刻的电池剩余电荷的可用容量

η₁，充电效率；

Δh，h到h+1时刻的充电时长；

P₁，充电功率；

η₁，充电效率；

S₁（h），h时刻电池容量；

W，电池总容量。

2.空调类（空调、热水器）负荷

在任意时刻，每个区域内对应负荷数量和可调功率模型：

（4）

式中：P_I、P_II、P_III分别为每个区间对应的所有负荷，可调容量；

P_AC,i、P_EWH,i分别为第i个空调、第i个电热水器的运行功率；

s_AC,i、s_EWH,i分别为第i个空调、第i个电热水器的运行状态，值为1时表示开启状态，值为0时表示关闭状态。

3.分布式储能

分布式储能的可调度潜力，受聚合的分布式储能设备基本参数、运行状态、环境等客观条件和储能用户的出力期望等主观条件的影响，可以通过数据采集、分析、建模、预测的过程计算得到。在分析可调度潜力时，面对分布式电源侧的储能装置，计及分布式储能装置的响应时间、可持续出力时间等技术特征分类建模计算其可调度潜力，在时间尺度T上其聚合的分布式储能资源可充电和可放电调度潜力如下式：

（5）

式中：E_clim为t 是分布式储能资源可充电调度潜力；

E_{dis lim}为t是分布式储能资源可放电调度潜力；

X为t时段参与聚合的分布式储能数量；

E_x是分布式储能x的额定容量；

S（x,t）为t时段分布式储能x的SOC；

S_max、S_min为分布式储能允许的SOC上下限，S（x,t）介于两者之间。

4.电采暖负荷

电采暖负荷的可调节特性与建筑物热过程有关，根据建筑物传热原理，单个房间的热过程包括房间的得热、外散热和储热3个方面，根据不同用户或房间的负荷可调节特性，将具有相似特性的房间进行聚类。由此多层独立建筑物中的所有房间可以被分为N组。通过控制不同用户组的开关状态实现对电采暖聚合功率的调节，满足电网多种调度需求：

（6）

式中，S（t）为t时刻聚合功率；

P（n）为第n个设备的功率；

i_o（n，t）为第n个设备在t时刻的开关状态。

可调节负荷两级调度实时控制架构

大规模可调节负荷接入主站参与辅助服务市场交易和闭环控制后，为了实施可调节负荷自动闭环控制控制，首先需要建立主站-聚合商两级AGC控制架构。

省调AGC存在一个主控制区域，实施互联电网的常规区域控制。在主控制区之外建立一个可调节负荷控制区，该可调节负荷控制区主要实施对省地内部各个可调节负荷的间接控制。在可调节负荷控制区中建立对应各个可调节负荷虚拟机组，每个负荷聚合商对应一个或多个负荷虚拟机组。负荷聚合商通过累加、聚合各个可调节负荷的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围形成可调节负荷聚合商总体的实际出力、装机容量、可控信号、调节范围并上送省调AGC，作为省调AGC对应可调节负荷虚拟机组的控制参数。

可调节负荷与常规机组一体化建模

可调节负荷资源参与主站有功自动调峰、调频控制将是未来电网源网荷储协调互动控制的一项重要技术手段。为了在电网主站侧实现对可调节负荷的实时闭环控制，首先需要针对可调节负荷资源容量小、数量多的可调节负荷资源聚合后的功率控制特性，通过将可调节负荷资源聚合作为一个等效虚拟机组在电网APC（AutomaticPowerControl，自动功率控制）中进行建模，再通过整体参与电网调峰调频控制，实现分散式可调节负荷资源通过聚合整体参与电网一次、二次调频和调峰控制。

如上所述，可调节负荷资源参与电网APC调频建模方法总体思路是：

首先将聚合后的可调节负荷资源等效成一个可调节负荷虚拟机组，可调节负荷虚拟机组是通过中间聚合商、利用开关或连续调节可调节负荷资源的输出功率，从而响应电网频率调节需求，用于实现容量小、数量多的可调节负荷资源参与电网频率控制。

然后在省级电网主站APC控制系统中（省级电网主站APC控制系统以下简称省级电网主站）加入可调节负荷虚拟机组构建成电网调峰、调频控制模型。

可调节负荷参与主站电网调峰、调频控制模型包括静态模型数据和动态模型数据：

1）静态模型数据是电网主站通过参数设置，主要包括可调节负荷类型、调节类型、最大调节量、持续时间、调节精度等；

2）动态模型数据是由可调节负荷资源聚合商实时向省级电网主站输入遥信和遥测两类数据。包括：

（1）遥信类数据：APC可控信号，主动调频参与信号，被动调频参与信号；

（2）遥测类数据：可调节负荷虚拟机组当前出力，可调节负荷虚拟机组功率可调节上限，可调节负荷虚拟机组功率可调节下限。

具体数据要求如下表1和2所示：

表1可调节负荷数据需求表（上行）

表2可调节负荷数据需求表（下行）

根据上述分析可以得出，常规APC控制模型与可调节负荷有功控制模型有一定的相似性，又各自有其各自的特点。在全网统一模型的统一支持下，可以采用抽取共性，差异分段的建模原则，建立常规APC与可调节负荷有功控制的统一控制模型。

1.模型分区统一建模方法

考虑到可调节负荷与常规机组的统一优化协调控制，以及可调节负荷控制模型与常规机组的控制模型的异同，可以采用APC常规机组和可调节负荷模型分区的统一建模方法。

具体建模方法如下：

1）在画面操作层面，常规APC模型与可调节负荷有功控制模型完全一致，在APC应用下，画面数据结构、操作方法及修改策略完全一致。

2）在实时库建模层面，常规APC与可调节负荷有功控制模型利用统一的厂站唯一性，用关键字区分场站，利用模型分区，实现常规APC模型与可调节负荷模型的统一。

3）在APC运行库层面，常规APC与可调节负荷有功控制模型在一个整体区存放，实现常规APC有功控制与可调节负荷有功控制整体统一。

2.模型分表统一建模方法

考虑到可调节负荷与常规机组的独立安全控制，以及可调节负荷控制模型与常规机组的控制模型的异同，可以采用APC常规机组和可调节负荷模型分表分区的统一建模方法。

具体建模方法如下：

2）在实时库建模层面，常规APC与可调节负荷有功控制模型分别建表，分别利用厂站唯一性，用关键字区分控制对象，利用模型分表实现常规APC模型与可调节负荷模型的统一。

本发明还提供一种多类型电网负荷资源数据处理与调节系统，用于实现本申请所述的基于多类型电网负荷资源数据处理与调节方法。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤1中进行适用于调度运行的负荷分类，包括：

3.根据权利要求1所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤2具体包括：

步骤2.1：负荷侧资源统一建模：

步骤2.1中构建的模块具体包括：

步骤2.2：负荷侧资源分层分区自动聚合：

4.根据权利要求1所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤3中，对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据处理，具体包括：

1）数据清洗、整合与组织：

2）状态量处理和模拟量处理及其数据质量处理：

所述状态量包括负荷资源可调节状态和数据刷新状态；

所述模拟量处理具体为：

所述状态量处理具体为：

3）对负荷资源进行带时标存储与统一时标断面获取；

4）对负荷资源部分统计数据进行计算。

5.根据权利要求1所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤3中，对多类型电网负荷资源进行不同维度的数据校核，具体为：

6.根据权利要求5所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤3中，对多类型负荷资数据源进行多类型差异化合理性校核，具体的：根据可调节负荷的数据特性，对采集上送的可调节负荷数据进行时标检查以及合理范围检查，丢弃检查不合格的数据；

7.根据权利要求5所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤3中，对多类型负荷资数据源进行单体聚合一致性校核，具体为：在多类型负荷调控平台部署单体聚合一致性校核模块，周期读取单体资源数据，根据聚合规则计算出聚合总加数据，与聚合商采集上送的聚合总加数据进行比对，并设置偏差百分比或门槛值，当偏差值越限时，在用户交互界面实时推出告警，提示数据不一致，便于发现数据采集的问题；

8.根据权利要求5所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤3中，对多类型负荷资数据源进行不同时间尺度可用性校核，具体为：

9.根据权利要求1所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤4中建立跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制，具体的：

10.根据权利要求1所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤4所述跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制包括多类型可调节负荷安全校核策略、负荷调节安全交互策略以及跨安全区信息安全认证传输策略；

11.根据权利要求10所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

所述负荷调节安全交互策略具体为：在负荷调控平台与负荷聚合平台间之间交互均采用三次握手的方式负荷调控平台定向下发指令，由负荷聚合平台确认，并负荷调控平台执行确认后由负荷聚合平台控制按照预定目标执行命令，具体为：

12.根据权利要求11所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

所述负荷调节包括地调侧负荷调节和省地一体负荷调节；

13.根据权利要求10所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

所述跨安全区信息安全认证传输策略中：

所述安全通信通道建立流程如下：

1）服务端向客户端发送服务端公钥证书，说明站点身份；

14.根据权利要求1所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

步骤4中，分析可调节负荷参与主站调控控制特性，基于主站-聚合商两级AGC控制架构，进行可调节负荷与常规机组一体化建模，使可调节负荷资源参与电网APC调频，结合跨安全区的负荷调节指令安全可靠交互机制，实现多类型电网负荷资源数据的调节控制，所述可调节负荷与常规机组一体化建模具体包括：

15.根据权利要求14所述的一种多类型电网负荷资源数据处理与调节方法，其特征在于：

主站-聚合商两级AGC控制架构具体为：

16.一种多类型电网负荷资源数据处理与调节系统，其特征在于：

所述系统用于实现权利要求1-15任意一项所述的基于多类型电网负荷资源数据处理与调节方法。