CN114936460A - 一种用户用电时序优化方法和系统 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种用户用电时序优化方法和系统，包括：获取优化区域内各种用户类型的负荷数据，对负荷曲线进行分析，确定可调节负荷用户；将多可调负荷用户进行聚合，划分为不同的可调负荷用户聚合点，确定待优化区域；根据待优化区域内的不同可调节负荷用户的生产方式和计划，建立用电时序优化模型；求解用电时序优化模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划；本发明充分挖掘用户侧负荷可调可控潜力，在线计算并优化用能情况，有助于推动分时电价政策，引导用户有序用电，最小化用电成本，同时增加负荷侧弹性，降低用电高峰电力供应压力，缓解电力供需矛盾；具有可操作性强、考虑因素全面、方案合理等优点，具有较高的工程实用价值。

Description

一种用户用电时序优化方法和系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其是一种用户用电时序优化方法和系统。
背景技术
随着我国智能电网的建设和电力市场改革举措大力实施，国家提出了分时电价政策机制。峰谷分时电价作为一种促进绿色发展的电价机制，有利于缓解供电矛盾，发挥价格杠杆在促进节能减碳、资源优化配置、新能源消纳及绿色发展等方面的积极作用。在电力市场改革背景下，制定合理的分时电价可以引导电力用户错峰用电，从而保障电力系统安全稳定运行、降低社会总体用电成本。随着电力体制改革加速，电力市场逐步推行，中国仍处于电力市场化改革的过渡期，实时电价实施条件尚未成熟，分时电价方案的全面实施势在必行。
有学者对需求侧管理用户响应得出的分时电价优化模型进行仿真计算，提出基于控制参数和反馈调节的分时电价策略；通过在不同需求弹性和不同电价差率调整系数条件下制定最优分时电价进行购售电组合优化，从而规避供电企业的风险；从削峰填谷的社会效益出发，综合考虑用户和售电商的利益不受损，引入需求弹性矩阵，建立峰谷分时电价的优化计算模型。以往研究为分时电价下优化用电问题提供了一定参考和借鉴，但目前方法中结合当前电价改革新背景进行研究的较少。
综上所述，现有技术中没有有效结合当前电价进行有效的用电时序的分析优化方法，不能最小化用电成本，不能缓解电力供需矛盾。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用户用电时序优化方法和系统；本发明解决了无法有效结合当前电价进行用电时序的分析优化的问题；解决了不能最小化用电成本的问题；还解决了不能缓解电力供需矛盾的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种用户用电时序优化方法，包括：获取优化区域内各种用户类型的负荷数据，对负荷曲线进行分析，确定可调节负荷用户；将多可调负荷用户进行聚合，划分为不同的可调负荷用户聚合点，确定待优化区域；根据待优化区域内的不同可调节负荷用户的生产方式和计划，建立用电时序优化模型；求解用电时序优化模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
进一步的，所述对负荷曲线进行分析还确定了包括但不限于可调负荷用户用电上下限及对应时序的控制数据。
进一步的，所述建立用电时序优化模型用于确定优化模型目标函数和约束条件。
进一步的，所述确定目标函数方法为：以考虑分时电价政策背景下系统日前多个可调节负荷用电费用最小为目标函数；所述约束条件分别为负荷总需求不变、负荷可调上下限、负荷配变容量约束、分时电价约束。
进一步的，所述目标函数为：
Figure BDA0003669322760000021
式中：Ck为第k个时间段的电价；pi,j为第i个可调负荷区域中第j个设备的用电功率；m为可调负荷区域个数；n为可调负荷区域内的用电设备台数；Δt为单位时间段的时间长度。
进一步的，所述负荷总需求不变约束为所有m个可调负荷区域内所有设备在一天内的用电总量为定值；负荷功率可调上下限约束为第i个可调负荷区域中第j个设备的用电功率pi,j存在可调范围；负荷配变容量约束为任一时刻第i个可调负荷区域所有设备的用电功率均不超过区域变压器的额定容量。
进一步的，所述求解用电时序优化模型通过目标函数及约束条件进行求解，具体包括：引入非负松弛变量μi,j，σi,j，αi,j，βi,j和χi,j，改写用电时序优化模型为标准线性规划模型；采用单纯形法求解标准线性规划模型；求解获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
一种用户用电时序优化系统，包括：采集模块，用于获取优化区域内各种用户类型的负荷数据，对负荷曲线进行分析，确定可调节负荷用户；处理模块，用于将多可调负荷用户进行聚合，划分为不同的可调负荷用户聚合点，确定待优化区域；建模模块，用于根据待优化区域内的不同可调节负荷用户的生产方式和计划，建立用电时序优化模型；分析模块，用于求解用电时序优化模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明充分挖掘用户侧负荷可调可控潜力，在线计算并优化用能情况，有助于推动分时电价政策，引导用户有序用电，在保障按时完成生产任务的条件下，最小化用电成本。
2、本发明增加负荷侧弹性，降低用电高峰期电力供应压力，缓解电力供需矛盾。
3、本发明具有可操作性强、考虑因素全面、方案合理等优点，具有较高的工程实用价值。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是用电时序优化方法流程图。
图2是用电时序优化系统结构图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
一种用户用电时序优化方法，如图1所示，包括：
S1：获取优化区域内各种用户类型的负荷数据，对负荷曲线进行分析，确定可调节负荷用户。
所述对负荷曲线进行分析还确定了包括但不限于可调负荷用户用电上下限及对应时序等控制数据。
S2：将多可调负荷用户进行聚合，划分为不同的可调负荷用户聚合点，确定待优化区域。
S3：根据待优化区域内的不同可调节负荷用户的生产方式和计划，建立用电时序优化模型。
上述步骤中，建立用电时序优化模型还需结合实时的分时电价政策信息，同时该优化模型用于确定优化模型目标函数和约束条件。
所述确定目标函数方法为：以考虑分时电价政策背景下系统日前多个可调节负荷用电费用最小为目标函数；所述约束条件分别为负荷总需求不变、负荷可调上下限、负荷配变容量约束、分时电价约束。
建立用电时序优化模型具体方法为：
根据可调负荷用电特点和业务需求差异，将一天划分为24个颗粒度对可调设备进行控制(也可根据需要划分其他时间尺度的颗粒度)，引入变量xi,j,k表示可调负荷i区域中的第j台设备在k时段里工作情况，因为设备只有开和关两个状态，所以令：
Figure BDA0003669322760000031
用电时序优化模型以考虑分时电价政策背景下系统日前多个可调节负荷用电费用最小为目标函数：
Figure BDA0003669322760000041
式中：Ck为第k个时间段的电价；pi,j为第i个可调负荷区域中第j个设备的用电功率；m为可调负荷区域个数；n为可调负荷区域内的用电设备台数；Δt为单位时间段的时间长度。
其用电总量不变约束，即所有m个可调负荷区域内所有设备在一天内的用电总量为定值；
Figure BDA0003669322760000042
式中：W为所有m个可调负荷区域内所有设备在一天内的用电总量。
其负荷功率可调上下限约束，即第i个可调负荷区域中第j个设备的用电功率pi,j存在可调范围：
Figure BDA0003669322760000043
式中：
Figure BDA0003669322760000044
和
Figure BDA0003669322760000045
分别为第i个可调负荷区域中第j个设备功率波动的下限和上限；
若已知用电设备额定功率
Figure BDA0003669322760000046
可定义可调范围：
Figure BDA0003669322760000047
式中：ai,j为第i个可调负荷区域中第j个设备功率波动的功率比值，kmin和kmax分别为功率比值波动的下限和上限。
其区域变压器容量约束，任一时刻第i个可调负荷区域所有设备的用电功率均不超过区域变压器的额定容量：
Figure BDA0003669322760000048
式中：Si为第i个可调负荷区域变压器的额定容量。
其分时电价约束即为不同时间段的用电价格具有差异。
S4：求解用电时序优化模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
上述步骤中，根据目标函数及约束条件，求解如下用电时序优化模型，具体包括以下步骤：
引入非负松弛变量μi,j，σi,j，αi,j，βi,j和χi,j，改写用电时序优化模型为标准线性规划模型；
Figure BDA0003669322760000051
Figure BDA0003669322760000052
采用单纯形法求解上述模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划，并向用户发送建议用电信息。
实施例2
一种用户用电时序优化系统，如图2所示，包括：
采集模块，用于获取优化区域内各种用户类型的负荷数据，对负荷曲线进行分析，确定可调节负荷用户。
所述对负荷曲线进行分析还确定了包括但不限于可调负荷用户用电上下限及对应时序等控制数据。
处理模块，用于将多可调负荷用户进行聚合，划分为不同的可调负荷用户聚合点，确定待优化区域。
建模模块，用于根据待优化区域内的不同可调节负荷用户的生产方式和计划，建立用电时序优化模型。
建立用电时序优化模型还需结合实时的分时电价政策信息，同时该优化模型用于确定优化模型目标函数和约束条件；所述确定目标函数方法为：以考虑分时电价政策背景下系统日前多个可调节负荷用电费用最小为目标函数；所述约束条件分别为负荷总需求不变、负荷可调上下限、负荷配变容量约束、分时电价约束。
分析模块，用于求解用电时序优化模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
引入非负松弛变量μi,j，σi,j，αi,j，βi,j和χi,j，改写用电时序优化模型为标准线性规划模型；采用单纯形法求解上述模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划，并向用户发送建议用电信息。
本发明提供的计及分时电价政因素的用户用电时序优化方法，充分挖掘用户侧负荷可调可控潜力，在线计算并优化用能情况，有助于推动分时电价政策，引导用户有序用电，在保障按时完成生产任务的条件下，最小化用电成本，同时增加负荷侧弹性，降低用电高峰期电力供应压力，缓解电力供需矛盾。具有可操作性强、考虑因素全面、方案合理等优点，具有较高的工程实用价值。
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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种用户用电时序优化方法，其特征在于，包括：获取优化区域内各种用户类型的负荷数据，对负荷曲线进行分析，确定可调节负荷用户；将多可调负荷用户进行聚合，划分为不同的可调负荷用户聚合点，确定待优化区域；根据待优化区域内的不同可调节负荷用户的生产方式和计划，建立用电时序优化模型；求解用电时序优化模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
2.如权利要求1所述的用户用电时序优化方法，其特征在于，所述对负荷曲线进行分析还确定了包括但不限于可调负荷用户用电上下限及对应时序的控制数据。
3.如权利要求1所述的用户用电时序优化方法，其特征在于，所述建立用电时序优化模型用于确定优化模型目标函数和约束条件。
4.如权利要求3所述的用户用电时序优化方法，其特征在于，所述确定目标函数方法为：以考虑分时电价政策背景下系统日前多个可调节负荷用电费用最小为目标函数；所述约束条件分别为负荷总需求不变、负荷可调上下限、负荷配变容量约束、分时电价约束。
5.如权利要求4所述的用户用电时序优化方法，其特征在于，所述目标函数为：
Figure FDA0003669322750000011
式中：Ck为第k个时间段的电价；pi,j为第i个可调负荷区域中第j个设备的用电功率；m为可调负荷区域个数；n为可调负荷区域内的用电设备台数；Δt为单位时间段的时间长度。
6.如权利要求4所述的用户用电时序优化方法，其特征在于，所述负荷总需求不变约束为所有m个可调负荷区域内所有设备在一天内的用电总量为定值；负荷功率可调上下限约束为第i个可调负荷区域中第j个设备的用电功率pi,j存在可调范围；负荷配变容量约束为任一时刻第i个可调负荷区域所有设备的用电功率均不超过区域变压器的额定容量。
7.如权利要求1所述的用户用电时序优化方法，其特征在于，所述求解用电时序优化模型通过目标函数及约束条件进行求解，具体包括：引入非负松弛变量μi,j，σi,j，αi,j，βi,j和χi,j，改写用电时序优化模型为标准线性规划模型；采用单纯形法求解标准线性规划模型；求解获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
8.一种用户用电时序优化系统，其特征在于，包括：采集模块，用于获取优化区域内各种用户类型的负荷数据，对负荷曲线进行分析，确定可调节负荷用户；处理模块，用于将多可调负荷用户进行聚合，划分为不同的可调负荷用户聚合点，确定待优化区域；建模模块，用于根据待优化区域内的不同可调节负荷用户的生产方式和计划，建立用电时序优化模型；分析模块，用于求解用电时序优化模型，获得定义的优化时间段内的可调负荷用户用电计划。
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