CN117748566B - 一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，涉及负荷聚合技术领域，所述方法包括：获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池；使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划；根据需求响应计划，执行需求响应计划，控制基站蓄电池放电及充电；在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测。本发明使可响应时间不满足电网需求响应时长要求的通信基站参与到需求响应中来，充分利用庞大的通信基站的备电电池，为电网提供需求响应服务，同时利用计算机技术及远程控制装置，在保证通信安全的前提下，自动批量对通信基站进行控制，动态调整参与响应的通信基站，最大限度完成电网的需求响应要求。

Description

一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法

技术领域

本发明涉及负荷聚合技术领域，特别是指一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法。

背景技术

电网需求响应，分为日前响应、日间响应和实时响应，日前响应一般以小时为单位，要求参与需求响应的单位，要完整的参与到整个需求响应的全过程，比如电网的需求响应要求是某日13:00~15:00，某用电单位上报的响应负荷为200KW，响应时间为13:00~15:00，则在13：00~15:00两个小时内，该用电单位要持续响应200KW的负荷。

现有技术一般以用电单位同一户号下的负荷进行电网需求响应，而且该户号下的可响应负荷要达到上报的响应负荷量，并且要持续响应电网要求的时间长度；对于无法提供持续响应负荷量的用电单位，一般不能参与需求响应；对于负荷的控制方式，由于单户号响应的负荷量大，一般会通过手动控制用电设备断电的方式。

现有技术适用于单个户号可以持续进行需求响应，且操控方便的场景，比如工厂、商厂、充电站厂等，但对于通信基站这种数量多，单站可响应负荷小，响应时间不统一的场景就不适用了，现有技术只能将能够满足响应时长的基站用于需求响应，对于无法满足响应时长的基站则无法使用，这样不能充分利用庞大的基站数量来为电网提供服务，也无法充分利用通信基站的备电电池，造成资源浪费。

发明内容

本发明提供一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，充分利用庞大的通信基站的备电电池，为电网提供需求响应服务，同时利用计算机技术及远程控制装置，在保证通信安全的前提下，自动批量对通信基站进行控制，动态调整参与响应的通信基站，最大限度完成电网的需求响应要求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，所述方法包括：

获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池；

使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划；

根据需求响应计划，执行需求响应计划，控制电池放电及充电；

在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测。

进一步的，获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池，包括：

获取基站蓄电池的容量并进行核算，以获得基站蓄电池的真实容量；

获取基站直流负荷，以获得基站蓄电池的可放电时长；

获取基站最低保障时长，以获得基站蓄电池的放电容量及放电时长。

进一步的，获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池，还包括：

创建负荷聚合商的虚拟户号；

将虚拟户号关联基站实际户号；

使用虚拟户号参与电网的需求响应；

将基站实际户号绑定虚拟户号；

取基站蓄电池放电时长大于30分钟的基站，建立负荷聚合的资源池。

进一步的，使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划，包括：

使用负荷聚合资源池，参与电网的需求响应；

获取电网需求响应信息，对需求响应信息进行解析，以获得需求响应的时间段，计 算得到需求响应时长；

获取历史数据及停电预告维护安排信息，判断得出无法参与本次需求响应的基站；

将无法参与本次需求响应的基站排出，建立本次需求响应资源池。

进一步的，使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划，还包括：

将本次需求响应资源池中多个基站蓄电池放电时长按由大到小进行排序， 选择的电池，计算得到电池可响应的负荷；

将<电池，按基站直流负荷大小对基站进行分组；

以基站接力的方式参与需求响应，计算得负荷到；

将与相加，计算得出此次需求响应的负荷总量；

将扣除冗余量，得到实际响应量；

将上报给电网，并生成此次需求响应执行计划。

进一步的，将<的电池，按基站直流负荷大小对基站进行分组，包括：

将每一组中的电池放电时长进行组合，使几个基站的电池放电时长T电池达 到或超过电网需求响应时长要求，即：；则取为一小组；

以上述分组方法，对基站进行分组，得到n个小组。

进一步的，以基站接力的方式参与需求响应，计算得到，包括：

取一小组基站的直流负荷的最小值，作为该小组的可响应负荷；

计算n个小组的可响应负荷，并将这些负荷进行累加，得到可响应负荷，即：；所有基站可参与的需求响应总量为：。

进一步的，根据需求响应计划，执行需求响应计划，控制电池放电及充电，包括：

判断是否到达需求响应时间，若未达到需求响应时间，则延时等待；

达需求响应时间，则执行需求响应计划，控制蓄电池放电；

对各个基站电池放电情况进行实时监测，计算实时响应负荷总量，使；

利用冗余基站，动态调整实时响应负荷量，直至需求响应结束；

在需求响应结束后，判断当前电价是否在谷时段，若当前电价未在谷时段，则延时等待；

在谷时段，则控制电池在谷时充电，直至电池完成充电。

进一步的，利用冗余基站，动态调整实时响应负荷量，直至需求响应结束，包 括：

当>1.2时，控制减少放电基站，降低实时响应负荷量；

当<时，控制增加放电基站，提高实时响应负荷量；

判断需求响应是否结束，若需求响应未结束，则控制蓄电池放电；

需求响应结束，则结束蓄电池放电。

进一步的，在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测，包括：

获取需求响应负荷资源池数据；

对基站发生异常状态进行分析、预测；

若无异常情况，则继续放电；

若已经出现或预测将要出现异常情况，将站点从此次需求响应资源池中移除，结束放电。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

在需求响应基站，根据实时响应负荷量与上报电网需求响应负荷量的关系，动态调整参与响应的基站，使实时响应总负荷量略大于上报响应负荷总量；对于无法全时满足需求响应的基站，进行分类组合，让多个基站接力完成需求响应，充分利用现有资源；对基站停电进行预测分析，结合维护、保障需求，特殊处理掉一些基站，保障通信安全，设置冗余机制，也是保障通信安全的一种方法；结合电网峰谷电价，控制蓄电池充电时间，使收益最大化。

附图说明

图1是本发明的实施例提供的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法的流程示意图；

图2是本发明的实施例提供的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法的创建负荷资源池流程示意图；

图3是本发明的实施例提供的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法的需求响应计划制定流程示意图；

图4是本发明的实施例提供的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法的需求响应计划执行流程示意图；

图5是本发明的实施例提供的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法的需求响应过程监控流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明的实施例提出一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，所述方法包括：

步骤11，获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池；

步骤12，使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划；

步骤13，根据需求响应计划，执行需求响应计划，控制基站蓄电池放电及充电；

步骤14，在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测。

在本发明实施例中，在保障通信安全的前提下，利用基站的电池，对负荷进行聚合，参与到电网的需求响应中；通过基站负荷动态聚合参与需求响应，可以合理分配资源，提高电网的可靠性和稳定性；通过获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池，并根据需求响应计划执行充放电控制，可以实现对基站能源的灵活管理和优化利用；基站作为分布式能源资源，可以根据需求响应计划实时调整充放电操作，提高电网对需求的响应速度和灵活性；在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测，可以及时发现异常状态或故障，提前采取相应措施，保证基站的正常运行。

通信基站的特点是单站负荷较小，一般不会超过15KW，但基站的数量庞大，目前，我国通信基站总数超1000万座，其中5G基站数量超300万座，通信运营商的总用电量，占全社会用电量约4%，建设运营商企业级虚拟电压，参与到新型电力系统中，潜力巨大；运营商为了保障通信安全，在每个基站都配备了备电电池，当发生停电情况时，电池给设备供电，以提供持续的通信服务，随着基础设施建设的不断完善，电网供电质量的不断提高，基站发生停电的情况越来越少，基站中的电池就没有使用，一直处于浮充状态，运营商会根据基站的保障级别，地理位置，配置不同容量的蓄电池，随着电池使用年限的增加，电池的容量也会发生变化。

如图2所示，步骤11，获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池，包括：

步骤111，获取基站蓄电池的容量并进行核算，以获得基站蓄电池的真实容量；

步骤112，获取基站直流负荷，以获得基站蓄电池的可放电时长；

步骤113，获取基站最低保障时长，以获得基站蓄电池的放电容量及放电时 长。

在本发明实施例中，对各个基站的蓄电池进行容量在线核算，通过容量在线核算， 可以得出每个基站蓄电池的真实容量，避免因容量退化等问题导致电池容量估计不准确的 情况；根据基站的直流负荷，可以计算出基站蓄电池的可放电时长，即在满足直负荷需求的 情况下，基站蓄电池可以提供的持续放电时间，有助于确定电池的可用性和可靠性；根据每 个基站的最低保障时长，计算出基站蓄电池可参与需求响应的放电容量和放电时长，有助于确定电池参与需求响应的能力和范围。

如图2所示，步骤11，获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池，还包括：

步骤114，创建负荷聚合商的虚拟户号；

步骤115，将虚拟户号关联基站实际户号；

步骤116，使用虚拟户号参与电网的需求响应；

步骤117，将基站实际户号绑定虚拟户号；

步骤118，取基站蓄电池放电时长大于30分钟的基站，建立负荷聚合的资源 池。

在本发明实施例中，创建负荷聚合商的虚拟户号，通过创建虚拟户号，负荷聚合商 可以作为一个独立的实体参与电网需求响应，方便管理和监控；将虚拟账户与每个基站的 实际户号进行关联，可以确保负荷聚合商与基站之间的数据交换和通信的准确性和可靠 性；从而利用虚拟户号参与电网的需求响应，通过虚拟户号，负荷聚合商可以参与电网的需 求响应，根据电网需求和策略，对基站的负荷进行调整和管理，以实现电网的可靠性和稳定 性；将基站实际户号与虚拟户号绑定，可以确保基站的负荷信息和需求响应计划能够准确 地与负荷聚合商进行交互和协调；选取放电时长大于30分钟的基站，建立负荷聚合 的资源池，可以聚合多个基站的负荷需求，提高电网需求响应的效率和灵活性，实现对基站 负荷的动态管理和调控，从而提高电网的可靠性、稳定性和灵活性。

如图3所示，步骤12，使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划，包括：

步骤121，使用负荷聚合资源池，参与电网的需求响应；

步骤122，获取电网需求响应信息，对需求响应信息进行解析，以获得需求响应的 时间段，计算得到需求响应时长；

步骤123，获取历史数据及停电预告维护安排信息，判断得出无法参与本次需求响应的基站；

步骤124，将无法参与本次需求响应的基站排出，建立本次需求响应资源池。

在本发明实施例中，使用负荷聚合资源池参与电网的需求响应，负荷聚合资源池 中包含多个基站的负荷信息，通过使用该资源池，可以将多个基站的负荷进行聚合和协调， 更有效地参与电网的需求响应；通过获取电网需求响应信息并解析，可以得到需求响应的 时间段，然后，根据时间段计算得出需求响应的时长，即，有助于确定负荷聚合资源 池在需求响应期间的可用性和可靠性；通过获取历史数据、电力局停电预告、维护安排等信 息，判断在需求响应结束后，可能需要使用电池供电的基站，以及计划在需求响应时间段内 需要断网维护的基站，将这些基站排除在这次需求响应之外，以保证这些基站的通信安全， 将能够参与本次需求响应的基站聚合为本次需求响应资源池；有助于提高需求响应的效率 和可靠性，同时确保负荷聚合资源池中的基站能够按需响应电网需求。

如图3所示，步骤12，使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划，还包括：

步骤125，将本次需求响应资源池中多个基站蓄电池可放电时长按由大到小 进行排序，选择的电池，计算得到电池可响应的负荷；

步骤126，将<的电池，按基站直流负荷大小对基站进行分组；

步骤127，以基站接力的方式参与需求响应，计算得到负荷；

步骤128，将与相加，计算得出此次需求响应的总量负荷；

步骤129，将扣除冗余量，得到实际响应量，将上报给电网，并生 成此次需求响应执行计划。

在本发明实施例中，将本次需求响应资源池中电池可放电时长按由大到小 进行排序，优先使用放电时间能够满足需求响应时长要求的电池，即的电池，计算出这些电池可响应的负荷；将放电时长小于电网 需求响应的时长电池，即<的电池，按基站直流负荷大小对基站进行分 组，有助于进行后续的基站接力操作，确保所有基站都能参与需求响应；以基站接力的方式 参与需求响应，计算得到；将与相加，计算得到此次需求响应的总负 荷量，即所有参与需求响应的基站负荷的总和；

应对异常情况，如控制电池放电不成功，保证上报的响应负荷完全满足，在上报电 网可响应需求时保留一定的冗余，该冗余量的设定可根据历史数据进行测算，将扣除 冗余量，得到实际响应量，将上报给电网，并生成需求响应执行计划，最终得 到上报电网的需求响应总量：。将此数据上报给电网，生成需求响应执行计划，以指 导实际操作。

优选的，步骤126，将<的电池，按基站直流负荷大小对基站进行分组， 包括：

将每一组中的基站蓄电池放电时长进行组合，使几个基站的基站蓄电池放电时 长达到或超过电网需求响应时长要求，即：；

则取为一小组；

以上述分组方法，对基站进行分组，得到n个小组。

优选的，步骤127，以基站接力的方式参与需求响应，计算得到，包括：

取一小组基站的直流负荷的最小值，作为该小组的可响应负荷；

计算n个小组的可响应负荷，并将这些负荷进行累加，得到可响应负荷，即：

；所有基站可参与的需求响应总量 为：。

如图4所示，步骤13，根据需求响应计划，执行需求响应计划，控制电池放电及充电，包括：

步骤131，判断是否到达需求响应时间，若未达到需求响应时间，则延时等待；

步骤132，到达需求响应时间，则执行需求响应计划，控制蓄电池放电；

步骤133，对各个基站电池放电情况进行实时监测，计算实时响应负荷总量， 使；

步骤134，利用冗余基站，动态调整实时响应负荷量，直至需求响应结束；

步骤135，在需求响应结束后，判断当前电价是否在谷时段，若当前电价未在谷时段，则延时等待；

步骤136，在谷时段，则控制电池在谷时充电，直至电池完成充电。

在本发明实施例中，判断当前时间是否到达需求响应时间，如果没有到达，则延时 等待一分钟后重新判断当前时间是否到达需求响应时间，以确保在正确的时间开始执行需 求响应计划；当到达需求响应时间时，根据需求响应计划，控制蓄电池进行放电操作，以满 足电网的需求；对各个基站电池放电情况进行实时监测，获取电池放电情况，并根据实时数 据计算实时响应负荷总量，使，确保不小于需求响应计划中的负荷 量；根据实时监测的情况，利用冗余基站，动态调整实时响应负荷量，确保在需 求响应期间能够持续满足电网的需求，直至需求响应结束；在需求响应结束后，判断当前电 价是否在谷时段，如果不是，则延时等待一分钟后重新判断当前电价是否在谷时段；当判断 当前电价处于谷时段时，控制电池在谷时充电，可以使收益最大化，直至电池完成充电。

如图4所示，步骤134，利用冗余基站，动态调整实时响应负荷量P实，直至需求响应结束，包括：

当P实 > 1.2 P响应时，控制减少放电基站，降低实时响应负荷量P实；

当P实 < P响应时，控制增加放电基站，提高实时响应负荷量P实；

判断需求响应是否结束，若需求响应未结束，则控制蓄电池放电；

需求响应结束，则结束蓄电池放电。

在本发明实施例中，通过实时监测与的比较，如果超过了1.2倍的，说明当前实际响应负荷过高，为了避免过载，可以控制减少放电基站，降低实时响 应负荷量；通过实时监测与的比较，如果低于，说明当前实际响 应负荷不足，为了满足需求响应目标，可以控制增加放电基站，提高实时响应负荷量； 判断需求响应是否结束，如果没有结束，则继续控制蓄电池进行放电操作，以满足电网的需 求；当判断需求响应结束后，终止蓄电池的放电操作，即结束放电过程；通过控制放电基站 的数量来实现动态调整，有助于保持电网的稳定性和可靠性，并优化电池的利用效率。

如图5所示，步骤14，在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测，包括：

步骤141，获取需求响应负荷资源池数据；

步骤142，对基站发生异常状态进行分析、预测；

步骤143，若无异常情况，则继续放电；

步骤144，若已经出现或预测将要出现异常情况，将站点从此次需求响应资源池中移除，结束放电。

在本发明实施例中，在整个需求响应过程中，以及在电池等待充电的过程中，获取需求响应负荷资源池中各基站的相关数据，包括负荷信息、状态等，实时监测、预测基站的异常情况，判断是否有或即将发生异常情况；如果分析和预测结果显示基站没有或即将发生异常状态，可以继续进行放电操作，按需响应电网需求；当已经出现或预测将要出现异常情况，为了保障通信安全，将站点从此次需求响应资源池中移除，控制电池充电，保障通信安全，有助于提高电网的可靠性、稳定性，并确保基站的正常运行。

现有技术一般是单个户号完全响应需求，对于不能满足需求响应时间段要求的，则不做上报，不利用这些负荷，由于是单个户号响应，在响应过程中也无法做到动态调整；本申请采取虚拟户号建立资源池的方式，充分利用零散的，而且是小而碎的负荷，接力完成电网的需求响应，在响应过程中，实时调整响应负荷总量，以满足需求响应要求。

现有技术利用电池做需求响应后，并未考虑电池在何时充电问题，一般是结束需求响应后立即充电，本申请考虑收益最大化原则，结合峰谷电价，判断基站后续的状态，控制电池充电的时间，尽量避开在尖、峰、平时充电，在谷时充电，控制蓄电池充电时间，使收益最大化。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池，包括：获取基站蓄电池的容量并进行核 算，以获得基站蓄电池的真实容量；获取基站直流负荷，以获得基站蓄电池的可放电时长； 获取基站最低保障时长，以获得基站蓄电池的放电容量及放电时长；

使用负荷聚合资源池参与需求响应，获取电网需求响应信息，制定需求响应计划，包 括：使用负荷聚合资源池，参与电网的需求响应；获取电网需求响应信息，对需求响应信息 进行解析，以获得需求响应的时间段，计算得到需求响应时长；获取历史数据及停电 预告维护安排信息，判断得出无法参与本次需求响应的基站；将无法参与本次需求响应的 基站排出，建立本次需求响应资源池，将本次需求响应资源池中多个基站蓄电池放电时长按由大到小进行排序，选择的电池，计算得到电池可响应的负荷；

将<的电池，按基站直流负荷大小对基站进行分组，包括：将每一组中的基 站蓄电池放电时长进行组合，使几个基站的基站蓄电池放电时长达到或超过 电网需求响应时长要求，即：；则取为一小组；以上述分组方法，对基站进行分组，得到n个小组；

以基站接力的方式参与需求响应，计算得到负荷，包括：取一小组基站的直流负 荷的最小值，作为该小组的可响应负荷；计算n个小组的可响应负荷，并将这些负荷 进行累加，得到可响应负荷，即： ；所 有基站可参与的需求响应总量为：；将与相加， 计算得出此次需求响应的负荷总量；将扣除冗余量，得到实际响应量；将上报给电网，并生成此次需求响应执行计划；

根据需求响应计划，执行需求响应计划，控制基站蓄电池放电及充电；

在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测。

2.根据权利要求1所述的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，其特征在于，获取基站蓄电池数据，创建负荷聚合资源池，还包括：

创建负荷聚合商的虚拟户号；

将虚拟户号关联基站实际户号；

使用虚拟户号参与电网的需求响应；

将基站实际户号绑定虚拟户号；

取基站蓄电池放电时长大于30分钟的基站，建立负荷聚合的资源池。

3.根据权利要求1所述的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，其特征在于，根据需求响应计划，执行需求响应计划，控制电池放电及充电，包括：

判断是否到达需求响应时间，若未达到需求响应时间，则延时等待；

达需求响应时间，则执行需求响应计划，控制蓄电池放电；

对各个基站电池放电情况进行实时监测，计算实时响应负荷总量，使；

利用冗余基站，动态调整实时响应负荷量，直至需求响应结束；

在需求响应结束后，判断当前电价是否在谷时段，若当前电价未在谷时段，则延时等待；

在谷时段，则控制电池在谷时充电，直至电池完成充电。

4.根据权利要求3所述的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，其特征在于，利 用冗余基站，动态调整实时响应负荷量，直至需求响应结束，包括：

当>时，控制减少放电基站，降低实时响应负荷量；

当<时，控制增加放电基站，提高实时响应负荷量；

判断需求响应是否结束，若需求响应未结束，则控制蓄电池放电；

需求响应结束，则结束蓄电池放电。

5.根据权利要求4所述的基于负荷动态聚合参与电网需求响应的方法，其特征在于，在需求响应过程中，对基站进行实时监测和预测，包括：

获取需求响应负荷资源池数据；

对基站发生异常状态进行分析、预测；

若无异常情况，则继续放电；

若已经出现或预测将要出现异常情况，将站点从此次需求响应资源池中移除，结束放电。