CN115481905A - 一种用户参与的电网用电需求响应方法及相关装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用户参与的电网用电需求响应方法及相关装置，方法包括：根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量；根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来预置时间段内的预测充电量；依据预测发电量、预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。本申请解决了现有家用发电储能机制无法稳定地与电网需求响应协调调度，既不能发挥用户发电的效用，也无益于电网的柔性用电发展的技术问题。

Description

一种用户参与的电网用电需求响应方法及相关装置
技术领域
本申请涉及电网用电需求响应技术领域，尤其涉及一种用户参与的电网用电需求响应方法及相关装置。
背景技术
目前在许多大城市的郊区农村家庭和别墅家庭用电量都比较大，特别是在周末和过节的时候，对所在的线路和台区都造成的潜在的威胁，但是在光伏政策的响应下，很多用户安装了屋顶光伏和储能，由于他们不是专用的用电用户，很多情况下光伏和储能只是做为一种补充，在停电的时候或电压低的时候给自家用电，有时在电量富余的时候会并网发电。
但是并网发电是没有根据科学测算的，而且他们的上网电压和谐波也没有经过专业的设备进行调整，会对电网的用电质量造成冲击，而且这种用电方式也没有配合电网的柔性用电，在电网最需要用电的时候不并网发电，在电网不需要用电的时候并网发电，难以与电网的用电规律步调一致，不能够发挥用户光伏发电与储能的最大效用。
发明内容
本申请提供了一种用户参与的电网用电需求响应方法及相关装置，用于解决现有家用发电储能机制无法稳定地与电网需求响应协调调度，既不能发挥用户发电的效用，也无益于电网的柔性用电发展的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种用户参与的电网用电需求响应方法，包括：
根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量；
根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来所述预置时间段内的预测充电量；
依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，所述预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。
优选地，所述根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量，之前还包括：
采用光照度变送器采集用户的历史室外光照度；
获取用户的家庭电动汽车的充电桩表计数据，得到家庭电动汽车充电数据，所述家庭电动汽车充电数据包括充电行为、充电开始时间、充电结束时间和汽车充电量。
优选地，所述依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，之前还包括：
通过温湿度传感器采集用户室内温湿度信息；
基于所述室内温湿度信息分析用户的家庭用电量与室内温湿度的相关关系，得到相关曲线；
依据所述相关曲线预估用户未来相邻时间段内的家庭用电量，得到预估用电量。
优选地，所述依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，之后还包括：
根据用户响应所述预置需求响应策略的时长为用户反馈电网响应补贴和申报响应负荷。
本申请第二方面提供了一种用户参与的电网用电需求响应装置，包括：
第一预测模块，用于根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量；
第二预测模块，用于根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来所述预置时间段内的预测充电量；
需求响应模块，用于依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，所述预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。
优选地，还包括：
数据采集模块，用于采用光照度变送器采集用户的历史室外光照度；
数据获取模块，用于获取用户的家庭电动汽车的充电桩表计数据，得到家庭电动汽车充电数据，所述家庭电动汽车充电数据包括充电行为、充电开始时间、充电结束时间和汽车充电量。
优选地，还包括：
温湿度采集模块，用于通过温湿度传感器采集用户室内温湿度信息；
相关分析模块，用于基于所述室内温湿度信息分析用户的家庭用电量与室内温湿度的相关关系，得到相关曲线；
用电预估模块，用于依据所述相关曲线预估用户未来相邻时间段内的家庭用电量，得到预估用电量。
优选地，还包括：
响应反馈模块，用于根据用户响应所述预置需求响应策略的时长为用户反馈电网响应补贴和申报响应负荷。
本申请第三方面提供了一种用户参与的电网用电需求响应设备，设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的用户参与的电网用电需求响应方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面所述的用户参与的电网用电需求响应方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了一种用户参与的电网用电需求响应方法，包括：根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量；根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来预置时间段内的预测充电量；依据预测发电量、预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。
本申请提供的用户参与的电网用电需求响应方法，通过对用户的用电情况和发电情况进行合理分析预估后，针对预估的发电用电情况从精准的数据角度出发与电网的需求响应策略协调调度，在用户有电量冗余的情况下不取用电网电量，还为电网输电；依据科学合理，且符合用户的实际用电特点，使得用户与电网的协调调度更加可靠稳定，既能最大程度发挥用户的光伏发电储能优势，也能满足电网的柔性用电发展需求。因此，本申请能够解决现有家用发电储能机制无法稳定地与电网需求响应协调调度，既不能发挥用户发电的效用，也无益于电网的柔性用电发展的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种用户参与的电网用电需求响应方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种用户参与的电网用电需求响应装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种电网用电需求响应系统硬件结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种用户参与的电网用电需求响应方法的实施例，包括：
步骤101、根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量。
历史室外光照度和历史发电量可以分析光照度与发电量之间的相关关系，而根据预置天气预报信息则可以确定未来某个预置时间段的光照度，进而可以对相应时间段内的发电量进行预测。预置天气预报信息是未来天气信息，可以根据现有天气预报得到，具体不作赘述。
进一步地，步骤101，之前还包括：
采用光照度变送器采集用户的历史室外光照度；
获取用户的家庭电动汽车的充电桩表计数据，得到家庭电动汽车充电数据，家庭电动汽车充电数据包括充电行为、充电开始时间、充电结束时间和汽车充电量。
历史室外光照度可以通过具体的采集设备光照度变送器获取，预置天气预报信息中提取的一般是未来时间段的室外光照度。历史室外光照度和历史发电量可以按照如下方式采集：每天8点到18点采集不同室外光照度下光伏发电系统的发电量，采集间隔定为15分钟；那么相应的预测发电量则可以根据预置天气预报信息获取第二天的8点到18点的室外光照度，然后预测这段时间的光伏系统的发电量，即为预测发电量。
家庭电动汽车充电数据除了包括充电行为、充电开始时间、充电结束时间和汽车充电量等参数外，还可以增加其他参数，在此不作限定。其中充电行为可以用预设时间段的充电次数描述。
步骤102、根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来预置时间段内的预测充电量。
根据用户对家庭电动汽车充电数据可以分析到用户平时的电动汽车充电规律，进而可以预估出接下来的预置时间段内用户可能出现的充电行为，即预测充电量。准确的分析用户充电情况和用电情况可以明确用户的电量是充足还是欠缺，以及充足程度；在此基础上才能更加准确可靠的响应电网的需求响应。
步骤103、依据预测发电量、预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。
预置储能信息是监测用户的储能变流器的状态和充放电过程得到的数据，可以明确用户储能量和耗能量。而预估用电量是基于用户的日常用电规律估计得到的。用电量、发电量和储能量一旦明确，就可以估算出该用户是否有参与需求响应的冗余电量，以及冗余量的大小等情况。潜力用户就是用户在供应自身用电需求的情况下仍有电量冗余的用户，优先推荐这些用户响应预置需求响应策略的效率更高。预置需求响应策略的基本原则就限定了潜力用户必须有电量盈余，否则无法满足自身用电的同时还为电网送电，具体的策略可以根据实际应用环境制定，在此不作赘述。
进一步地，步骤103，之前还包括：
通过温湿度传感器采集用户室内温湿度信息；
基于室内温湿度信息分析用户的家庭用电量与室内温湿度的相关关系，得到相关曲线；
依据相关曲线预估用户未来相邻时间段内的家庭用电量，得到预估用电量。
预估用电量还可以通过预测的方式得到，这样更加精确。本实施例中主要考虑用户室内环境对用电量的影响，具体包括温度和湿度两个指标，分析室内温湿度信息与家庭用电量之间的关系，可以得到一个二者的相关曲线，而基于曲线变化趋势就可以预估未来用电量，即预估用电量。
进一步地，步骤103，之后还包括：
根据用户响应预置需求响应策略的时长为用户反馈电网响应补贴和申报响应负荷。
不同的用户在保证自身用电正常的情况下剩余的电量不一样，所以可以响应预置需求响应策略的时长也相对不一样，根据不同的响应时长，电网公司可以给每个响应用户下发不同的响应补贴和申报响应负荷作为反馈。例如用户基于储能量、发电情况和用电情况在接下来的1个小时内供家庭用电，同时给电网输送1个小时的电量，那么该用户可以根据这个时长获取到电网的响应补贴和申报响应负荷。
以上为电网存在需求响应时期的用户用电情况，若是电网没有需求响应时期，用户的用电情况如下：基于非入侵检测技术检测用户的家庭大功率用电器的使用顺序、启停时间等用电信息，得到用户的用电行为信息，例如在天气及峰谷电条件下用户的日负荷率、谷电系数、平段用电百分比、峰时耗电率等数据，然后采用TensorFLow神经网络算法，基于用电行为信息、预测发电量、预测充电量、预置储能信息、电网的峰谷电价、新能源上网电价等数据进行合理经济性分析，在保证用户用电的情况下来，充分利用光伏与储能的能力，在经济上获得最大收益。例如：在电网高峰时段通过光伏与储能经过逆变器来结合并网发电上网，来获取发电上网的电费补贴。在低谷时段，储能不足的时候通过用电网的市电给储能装置把电充满(可以在高峰时段把电用来满足自用或上网，来获取电网电费差价)或给电动汽车充电。在平时段考虑电网和储能的情况，可以把光伏的发电量给储能电池充电或直接给家里的用电。
为了便于理解，本申请提供了电网用电需求响应系统的一种硬件系统结构，请参阅图3，该系统具体包括：瑞芯微的RK1808，外接micron(镁光)MT51J256M32HF-7RAM、ICMAXMS1G083ZZM1S-WP1GbSLCNAND FLASH、MaxLinearSP485EEN-LRS485芯片、EBYTEE840-TTL-4G045G通讯模块、HT7017C交流采样芯片，SX1268Lora通讯模块及电源模块。其中Lora通讯模块可以加密通信过程中的信息来保证数据的安全性，芯片则可以处理数据，包括采集、分析和统计等过程。以上硬件系统仅为一个示例，还可以根据实际需要设计其他形式的硬件系统，满足实际的需求响应。
本申请实施例提供的用户参与的电网用电需求响应方法，通过对用户的用电情况和发电情况进行合理分析预估后，针对预估的发电用电情况从精准的数据角度出发与电网的需求响应策略协调调度，在用户有电量冗余的情况下不取用电网电量，还为电网输电；依据科学合理，且符合用户的实际用电特点，使得用户与电网的协调调度更加可靠稳定，既能最大程度发挥用户的光伏发电储能优势，也能满足电网的柔性用电发展需求。因此，本申请实施例能够解决现有家用发电储能机制无法稳定地与电网需求响应协调调度，既不能发挥用户发电的效用，也无益于电网的柔性用电发展的技术问题。
为了便于理解，请参阅图2，本申请提供了一种用户参与的电网用电需求响应装置的实施例，包括：
第一预测模块201，用于根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量；
第二预测模块202，用于根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来预置时间段内的预测充电量；
需求响应模块203，用于依据预测发电量、预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。
进一步地，还包括：
数据采集模块204，用于采用光照度变送器采集用户的历史室外光照度；
数据获取模块205，用于获取用户的家庭电动汽车的充电桩表计数据，得到家庭电动汽车充电数据，家庭电动汽车充电数据包括充电行为、充电开始时间、充电结束时间和汽车充电量。
进一步地，还包括：
温湿度采集模块206，用于通过温湿度传感器采集用户室内温湿度信息；
相关分析模块207，用于基于室内温湿度信息分析用户的家庭用电量与室内温湿度的相关关系，得到相关曲线；
用电预估模块208，用于依据相关曲线预估用户未来相邻时间段内的家庭用电量，得到预估用电量。
进一步地，还包括：
响应反馈模块209，用于根据用户响应预置需求响应策略的时长为用户反馈电网响应补贴和申报响应负荷。
本申请还提供了一种用户参与的电网用电需求响应设备，设备包括处理器以及存储器；
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例中的用户参与的电网用电需求响应方法。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行上述方法实施例中的用户参与的电网用电需求响应方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请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全部或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，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请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(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用户参与的电网用电需求响应方法，其特征在于，包括：
根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量；
根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来所述预置时间段内的预测充电量；
依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，所述预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。
2.根据权利要求1所述的用户参与的电网用电需求响应方法，其特征在于，所述根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量，之前还包括：
采用光照度变送器采集用户的历史室外光照度；
获取用户的家庭电动汽车的充电桩表计数据，得到家庭电动汽车充电数据，所述家庭电动汽车充电数据包括充电行为、充电开始时间、充电结束时间和汽车充电量。
3.根据权利要求1所述的用户参与的电网用电需求响应方法，其特征在于，所述依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，之前还包括：
通过温湿度传感器采集用户室内温湿度信息；
基于所述室内温湿度信息分析用户的家庭用电量与室内温湿度的相关关系，得到相关曲线；
依据所述相关曲线预估用户未来相邻时间段内的家庭用电量，得到预估用电量。
4.根据权利要求1所述的用户参与的电网用电需求响应方法，其特征在于，所述依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，之后还包括：
根据用户响应所述预置需求响应策略的时长为用户反馈电网响应补贴和申报响应负荷。
5.一种用户参与的电网用电需求响应装置，其特征在于，包括：
第一预测模块，用于根据获取的历史室外光照度、历史发电量和预置天气预报信息预测用户家庭在未来预置时间段内的预测发电量；
第二预测模块，用于根据家庭电动汽车充电数据预测用户在未来所述预置时间段内的预测充电量；
需求响应模块，用于依据所述预测发电量、所述预测充电量、预置储能信息和预估用电量推荐潜力用户响应预置需求响应策略，所述预置需求响应策略的基本原则为在响应期间用户不取用电网电量，且为电网送电。
6.根据权利要求5所述的用户参与的电网用电需求响应装置，其特征在于，还包括：
数据采集模块，用于采用光照度变送器采集用户的历史室外光照度；
数据获取模块，用于获取用户的家庭电动汽车的充电桩表计数据，得到家庭电动汽车充电数据，所述家庭电动汽车充电数据包括充电行为、充电开始时间、充电结束时间和汽车充电量。
7.根据权利要求5所述的用户参与的电网用电需求响应装置，其特征在于，还包括：
温湿度采集模块，用于通过温湿度传感器采集用户室内温湿度信息；
相关分析模块，用于基于所述室内温湿度信息分析用户的家庭用电量与室内温湿度的相关关系，得到相关曲线；
用电预估模块，用于依据所述相关曲线预估用户未来相邻时间段内的家庭用电量，得到预估用电量。
8.根据权利要求5所述的用户参与的电网用电需求响应装置，其特征在于，还包括：
响应反馈模块，用于根据用户响应所述预置需求响应策略的时长为用户反馈电网响应补贴和申报响应负荷。
9.一种用户参与的电网用电需求响应设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的用户参与的电网用电需求响应方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的用户参与的电网用电需求响应方法。
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