[發明專利]基于自適應尋找聚類核心算法的負荷分類聚合分析方法

在審

• 申請號: 201610331095.4
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN107403247A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 楊洋;劉廣一;楊占勇;蒲天驕;范士雄;吳坤
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國網福建省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及負荷管理與分析領域，具體涉及一種基于自適應尋找聚類核心算法的負荷分類聚合分析方法。

背景技術

隨著居民生活水平以及家用電器種類的不斷提高和豐富，居民的日常生活與家用電器的使用密切相關。據測算，夏季高溫天氣時，北京空調負荷比例占總負荷的30％左右。同時，由于環保意識的不斷提高，空氣凈化器、凈水機、軟水機等一系列新型家用電器在居民日常生活中已經逐漸普及,這些新型電器與電熱水器、電視機、電腦、電冰箱等傳統電器一起構成了居民總用電負荷源。因此，當前社會的居民負荷特征已經與過去大有不同。而個體生活水平、生活習慣的差異性，不同居民的用電負荷特性也不相同。

夏季高溫時期往往對電網造成極大考驗。盡管用電高峰的時間段較之全年的時間是短暫的，但電廠和電網公司為滿足短暫時間段的用電高峰需求來擴充發電能力及輸送容量耗費十分驚人，造成了資源的極大浪費。雖然風能、太陽能等分布式新能源的飛速發展為能源的使用提供了新的選擇，但由于這些新能源的特殊能源特性，不能提供穩定的電力輸出。在為電網輸送清潔能源的同時，對電網的穩定性也有不利的一面。在目前儲能技術尚無法大規模高效率應用的情況下，亟待尋找一種有效的調節電網供需平衡的方法。

隨著通信技術和自動化技術的不斷發展，對需求側負荷的控制已不再是簡單的拉閘限電，需對負荷參數精細化控制來改變負荷形態。據測算，在北京范圍內，空調每變化一度，對總負荷引起的波動達20萬至30萬千瓦。所以需要有效、及時的調整負荷設置參數，改變負荷形態，最大限度降低或消除用電高峰造成的投資浪費，還能為分布式新能源電源的大量接入提供一定的備用支持，維持電網的穩定。

需求側響應作為一種快速調整負荷的方式已經得到廣泛的研究和應用。直接負荷控制也在逐漸成為一種重要的負荷調控手段。在先進的通信及控制技術的支持下，越來越多的控制方法和控制策略被應用在需求側響應和直接負荷控制中。但是由于居民用戶數量龐大并且情況各異，無法有針對性地對負荷類型進行甄別從而制定出響應調控策略。

為了有效的開發利用數量龐大的居民負荷調控潛力，亟需一種可對居民負荷進行合理分類，從而對居民負荷的調控潛力進行有效挖掘，并且實施針對性策略的負荷數據分析技術。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于自適應尋找聚類核心算法的負荷分類聚合分析方法,包括以下步驟：

A.負荷特征化；B.負荷分類聚合；C.負荷特征分析。

步驟A包括以下步驟：

A1.負荷數據的采集；A2.負荷數據的分解；A3.正態分布的處理；A4.每日總耗能的特征化。

步驟A1包括：按下式計算的用戶每日總耗能：

其中，每隔15分鐘采集負荷數據，x_i是第i個時間段用戶消耗的能量。

步驟A2包括：將采集的負荷數據分解為每日總耗能和標準正態分布的每日耗能曲線。

步驟A3包括：按下式計算的每日的耗能曲線：

l(t)為連續時間序列的電表數據。

步驟A4包括：采用混合對數正態分布法對每日總耗能特征化；M種高斯分布的數據的混合密度方程如下所示：

其中，按下式計算對數正態分布方程：

μ_i和σ_i為第i組數據的平均值和標準差，λ_i為第i種高斯分布的數據在總數據中所占比例。

步驟B包括以下步驟：

B1.設定聚類半徑；B2.選擇聚類中心；B3.分割聚類。

步驟B2包括以下步驟：

1)選取聚類中心的元素；2)計算新元素與聚類中心的距離；3)如果兩組聚類之間的距離小于閾值，則合并兩組聚類并重新計算聚類之間的距離。

步驟2)包括：如果距離小于聚類半徑，則將新元素分入聚類，再計算聚類中元素間距離的均值，將均值設為聚類的新中心；

如果距離大于聚類半徑，則將新元素設定為新的聚類中心。

步驟B3包括：對未被聚類的元素的分割聚類的原則如下：

1)如果未被聚類的元素與被比較聚類的距離為0，則分入被比較聚類；

2)如果未被聚類的元素與被比較聚類間距離小于聚類半徑，則將未被聚類的元素分入被比較聚類，并重新計算聚類中心；

3)當兩組聚類之間的最小距離小于其中一組聚類元素到其聚類中心的距離時，合并兩組聚類。