[發(fā)明專利]基于K-Means聚類算法的工業(yè)用戶儲(chǔ)能建設(shè)研判方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910874643.1
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN110675042B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙楊陽;鄧博雅;陳輝;張華魯;石杰;徐政偉;朱星陽;韓光潔
• 申請（專利權(quán)）人: 南瑞集團(tuán)有限公司;南京南瑞信息通信科技有限公司;國網(wǎng)（蘇州）城市能源研究院有限責(zé)任公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/06;G06K9/62
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于K-Means聚類算法的工業(yè)用戶儲(chǔ)能建設(shè)研判方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

獲取用電數(shù)據(jù)，得到負(fù)荷類型和負(fù)荷曲線；

根據(jù)負(fù)荷類型及負(fù)荷曲線計(jì)算得到用電峰谷差和儲(chǔ)能容量；

根據(jù)峰谷差得到潛力值；

將峰谷差、儲(chǔ)能容量、電壓額定容量和潛力值輸入到構(gòu)建好的模型中進(jìn)行儲(chǔ)能建設(shè)研判；

所述峰谷差的計(jì)算方法包括如下步驟：

通過算法對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類得到樣本數(shù)據(jù)；

根據(jù)樣本數(shù)據(jù)中數(shù)目最多的簇的質(zhì)心得到用電負(fù)荷；

根據(jù)用電負(fù)荷曲線得到用電的峰值與谷值；

將用電的峰值與谷值相減得到峰谷差值；

所述負(fù)荷類型包括一充一放型、一充兩放型和兩充兩放型中的一種或多種；

所述負(fù)荷曲線的獲取方法包括如下步驟：

通過算法將用電數(shù)據(jù)樣本集D劃分為k個(gè)不相交的簇

{Cf|f＝1,2,...,k}；

其中f'≠f，且有

上式中C為使用算法進(jìn)行聚類得到的簇；f為簇的編號(hào)；Cf為具體的簇，簇中包含樣本數(shù)目；

提取樣本數(shù)目最多的簇的質(zhì)心繪制成負(fù)荷曲線；

Cf中包含樣本也就是元素?cái)?shù)目最多的簇的質(zhì)心，即所求的用電負(fù)荷曲線；

所述儲(chǔ)能容量的計(jì)算方法包括如下步驟：

根據(jù)負(fù)荷曲線，計(jì)算高峰負(fù)荷時(shí)段的平均用電功率P_{h_a}；

通過用電功率P_{h_a}以及全天的平均功率P_average計(jì)算系統(tǒng)功率等級P_ES＝P_{h_a}-P_average；

結(jié)合高峰負(fù)荷時(shí)段持續(xù)時(shí)間計(jì)算得出儲(chǔ)能容量；

所述潛力值的計(jì)算方法包括如下步驟：

對峰谷差進(jìn)行歸一化；

根據(jù)歸一化的數(shù)據(jù)以及負(fù)荷波動(dòng)計(jì)算得到潛力值，可由下式得到：

上式中表示潛力值；ξ代表工業(yè)用戶的典型負(fù)荷曲線中總共的用電量；P_high與P_low分別為峰值功率與谷值功率；h_high與h_low分別為用戶用電在峰值與谷值時(shí)持續(xù)的時(shí)間；

所述儲(chǔ)能建設(shè)研判的方法包括如下步驟：

計(jì)算高負(fù)荷時(shí)段平均用電功率P_{h_a}，高負(fù)荷時(shí)段即為峰值時(shí)刻：

其中P_i是高負(fù)荷時(shí)段中對應(yīng)的采樣點(diǎn)的瞬時(shí)功率；n_high是高負(fù)荷時(shí)段中采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)；同理，可以得到典型負(fù)荷曲線的整體平均功率P_average；

通過公式P_ES＝P_{h_a}-P_average，可以計(jì)算出儲(chǔ)能系統(tǒng)功率等級，所以儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為：

其中T_h為高負(fù)荷時(shí)段持續(xù)時(shí)間，單位為h，T_h可以通過高負(fù)荷時(shí)段中采樣點(diǎn)的數(shù)目得到：T_h＝4×n_high；

根據(jù)負(fù)荷曲線得到最大需量P_peak；

將最大需量P_peak與變壓器額定容量ω進(jìn)行比較，可得：

(1)P_peak＞40％ω；

(2)(P_peak-P_{h_a})÷P_average＞20％；

(3)E_ES÷0.2+P_{l_a}＞P_peak；

當(dāng)滿足上述三個(gè)條件則說明適合安裝儲(chǔ)能設(shè)備，反之，不滿足其中的一條或者幾條時(shí)，則說明不適合安裝儲(chǔ)能設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于K-Means聚類算法的工業(yè)用戶儲(chǔ)能建設(shè)研判方法，其特征在于：所述模型的構(gòu)建方法包括如下步驟：

獲取歷史用電數(shù)據(jù)中若干時(shí)刻下的具體用電數(shù)值；

將具體用電數(shù)值以天為單位進(jìn)行分組，得到樣本模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于K-Means聚類算法的工業(yè)用戶儲(chǔ)能建設(shè)研判方法，其特征在于：歷史用電數(shù)據(jù)中若干時(shí)刻下的具體用電數(shù)值的獲取方法包括如下步驟：

從每天的零點(diǎn)時(shí)刻開始，間隔5-20分鐘進(jìn)行用電數(shù)值的采集。