[發(fā)明專利]一種售電側(cè)放開環(huán)境下用戶側(cè)需求響應(yīng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710690245.5
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107748944B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裘華東;劉衛(wèi)東;張利軍;胡若云;徐晨博;黃錦華;劉周斌;孫軼愷;袁翔;李圓;莊崢宇;劉玉璽;歐陽紅;袁葆;趙加奎;熊根鑫;于喻
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院;國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團有限公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06K9/62
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.一種售電側(cè)放開環(huán)境下用戶側(cè)需求響應(yīng)方法，其特征在于，利用聚類算法，選擇包含用電負荷曲線特征、用電習(xí)慣和用戶體驗等級的多個維度，將大量用戶用電負荷曲線進行聚類，實現(xiàn)將用電負荷曲線特征相似的用戶聚成在同一個類里面，使不同類之間的用戶負荷曲線之間存在明顯的差異；

通過聚類算法，將大量用戶進行劃分，對同一類用戶制定一項需求響應(yīng)策略；

在制定需求響應(yīng)策略時，將用戶的日負荷曲線看作是由基本負荷、可轉(zhuǎn)移負荷、可削減負荷和可存儲負荷組成，然后針對每項組成部分分別制定需求響應(yīng)策略；

所述用戶用電負荷曲線的聚類基于K-MEANS算法，包括把n個數(shù)據(jù)對象劃分為k個聚類，使得每個聚類中的數(shù)據(jù)點到聚類中心的平方和最小，算法處理過程如下：

輸入：聚類個數(shù)k，包含n個數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)集；輸出：k個聚類；具體步驟如下：

第一步：從n個數(shù)據(jù)對象中任意選取k個對象作為初始的聚類中心；

第二步：分別計算每個數(shù)據(jù)對象到各個聚類中心的距離，把數(shù)據(jù)對象分配到距離最近的聚類中；

第三步：所有數(shù)據(jù)對象分配完成后，重新計算k個聚類的中心；

第四步：與前一次計算得到的k個聚類中心比較，如果聚類中心發(fā)生變化，則轉(zhuǎn)到第二步，否則轉(zhuǎn)入第五步；

第五步：輸出聚類結(jié)果；

所述的用戶通過調(diào)整自己的用電行為來響應(yīng)動態(tài)電價的需求響應(yīng)方案，包括以下三種方式：

第一，通過在用電高峰時段減少用電量的形式來響應(yīng)電價；

第二，把高峰時段的用電轉(zhuǎn)移到非高峰時段；

第三，既減少高峰時段的用電量，也把高峰時段的用電轉(zhuǎn)移到非高峰時段；

基于上述三種方式，需求響應(yīng)方案被制定成如下：

第一種類型：用電設(shè)備的需求特性只決定于環(huán)境狀態(tài)和當(dāng)前時段的操作狀態(tài)，相鄰時段之間并沒有關(guān)系，其在實時電價下的響應(yīng)如下：

s.t.p(t)＝d(t)，0≤d₀(t)-d(t)≤ΔD(t)，

式中，p(t)和d(t)是電能的消費和需求，λ(t)和μ(d₀(t)-d(t))是實時電價和相應(yīng)終端的舒適度損失因子，d₀(t)是原用戶用電需求，ΔD(t)是用電需求變化的最大值；T代表時間量；

第二種類型：用電設(shè)備的需求特性和時間無關(guān)，這類用電設(shè)備在一天中的任意時間開啟，然后完成一定時段的工作后關(guān)閉，它們的最佳響應(yīng)行為如下：

s.t.u(t+s)＝1，if u(t)＝1(s＝1,2,…,τ)，

式中，d(t)是電能需求，λ(t)是實時電價，u(t)是第二種類型設(shè)備的開關(guān)控制量，U是T個時刻開關(guān)控制量之和；τ表示時段長度，單位為h；

第三種類型：用電設(shè)備的需求特性不僅決定于環(huán)境狀態(tài)和當(dāng)前時段的操作狀態(tài)，也決定于相鄰時段的時間耦合關(guān)系，它們的最佳響應(yīng)行為如下：

s.t.V(t)＝V(t-1)+p(t)-d(t)-ν(t)，

0≤d₀(t)-d(t)≤ΔD(t)，

其中，p(t)和d(t)是電能的消費和需求，λ(t)和μ(d₀(t)-d(t))是實時電價和相應(yīng)終端的舒適度損失因子，V(t)是用電設(shè)備使用時的能量水平，ν(t)表示代表t時段與t+1時段的能量耦合的部分；是用電設(shè)備能量水平上限；V是用電設(shè)備能量水平下限；

對于用電設(shè)備i，根據(jù)設(shè)備參數(shù)，離散化設(shè)備用電水平，將離散的用電水平作為狀態(tài)，每一個用電水平有其相應(yīng)的動作；

假設(shè)用電設(shè)備的用電水平恰好分為H個點，加上設(shè)備的關(guān)機狀態(tài)，用電設(shè)備的運行狀態(tài)離散化為H+1個用電水平，在t時刻時，將每一個用電水平當(dāng)作用電設(shè)備的一個狀態(tài)s(t)，即：

上式中，p_i(t)表示t時段內(nèi)用電設(shè)備i的用電決策，單位：kW·h；P表示用戶用電功率下限，單位：kW；h表示所分的H個用電水平中第h個水平；Δ表示代表用電水平離散化；0h≤H；

則t時刻的狀態(tài)集合S(t)＝{s₀,s₁,…,s_H}，s_i(i＝0,…,H)表示為狀態(tài)集合中的各狀態(tài)；

用電設(shè)備的狀態(tài)處于s(t)時，Agent選擇動作進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移的依據(jù)會受幾個因素的影響：當(dāng)前的電價λ水平的高低，用戶的舒適度要求的高低，以及用戶用電需求特性的影響；對于處于第二種類型的用電設(shè)備還需要考慮設(shè)備的能量水平V；

對相同需求模式下大量歷史負荷曲線的分析，實現(xiàn)基本負荷、可轉(zhuǎn)移負荷、可削減負荷和可存儲負荷四類負荷需求的分解；

1)基本負荷

將分類k的聚類中心向量看作用戶基本負荷的趨勢曲線，同時，根據(jù)用戶背景情況，確定用戶需求側(cè)響應(yīng)參與度系數(shù)γ，則基本負荷曲線為：

式中，表示第k類原始的用電需求；

2)可轉(zhuǎn)移負荷

可轉(zhuǎn)移負荷是指可轉(zhuǎn)移負荷的用電設(shè)備的需求同時間無關(guān)，這類用電設(shè)備在一天中的任意時間開啟，然后依照運行時長的固定模式完成工作后關(guān)閉；

可轉(zhuǎn)移負荷分解的重點是對負荷尖峰與轉(zhuǎn)移量的分析識別，對于負荷尖峰，根據(jù)分類k的基本負荷趨勢曲線的局部最大值確定尖峰數(shù)量與尖峰中心時刻T_k^P，則可轉(zhuǎn)移負荷的轉(zhuǎn)移時間范圍為：

其中，Δ_k⁺與Δ_k^－分別表示由用戶數(shù)據(jù)得出的尖峰轉(zhuǎn)移邊界值；

可轉(zhuǎn)移負荷水平為：

式中，d_s(t)表示總負荷需求函數(shù)、表示轉(zhuǎn)移下限時刻的用電需求量、表示轉(zhuǎn)移上限時刻的用電需求量；

3)可削減負荷

可削減負荷看作除基本負荷和可轉(zhuǎn)移負荷后負荷的可變化部分，其計算公式如下：

式中，d_s(t)、分別為可削減負荷、總負荷需求函數(shù)、可轉(zhuǎn)移負荷水平曲線、基本負荷曲線；

4)可存儲負荷

可存儲負荷依賴于用戶是否有相應(yīng)的存儲設(shè)備，相關(guān)參數(shù)視為輸入量；

利用2)可轉(zhuǎn)移負荷、3)可削減負荷及4)可存儲負荷對負荷曲線的分類及其參數(shù)設(shè)定，基于用戶實際用電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對不同用戶需求側(cè)響應(yīng)的在線仿真；

在線仿真以不同類型負荷的狀態(tài)轉(zhuǎn)移作為基本策略，以隨機生成的需求響應(yīng)強度作為輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)對在線給定用戶實際曲線的需求響應(yīng)策略仿真；

三類需求響應(yīng)策略的實現(xiàn)方式如下：

可轉(zhuǎn)移負荷

其中，為隨機變量；表示參數(shù)為的均勻分布；

可削減負荷

其中，ψ^S為可削減負荷強度的隨機變量，表示可削減負荷，表示以Ψ^S為參數(shù)的函數(shù)；

可存儲負荷

可存儲負荷的響應(yīng)模型如下：

s.t.V(t)＝V(t-1)+p(t)-d(t)-ν(t)，0≤d₀(t)-d(t)≤ΔD(t)。