一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法及系统

1.本发明属于电力系统中的规划与运行评估技术领域，具体涉及一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法及系统。


背景技术：

2.电力需求侧响应是指电力市场价格明显升高(降低)或系统安全可靠性存在风险时，电力用户根据价格信号或激励措施，改变固有用电模式，减少(增加)用电，从而促进电力供需平衡，维护系统可靠性和提高系统运行效率。
3.近年来随着经济社会的发展和用电量的增加，各地区在用电高峰时期部分区域存在用电紧缺的问题，通过电力需求侧响应引导电力用户在用电高峰时期削减尖峰负荷，保障轻微缺电情况下的电力供需平衡。需求侧响应通过分析需求侧的特征，整合电能系统的供给和使用方式，能够协助系统稳定运行。可以针对电力系统中的峰值负荷，按需调整价格机制；也可以转移用户的负荷使用时段，通过这种方式实现削峰填谷、维持稳定的目的。当前使用的常规评估方法中，没有综合考虑用户侧的负荷特性，由于各大用电行业生产工艺与工业性质的不同，负荷特性不一样，削峰能力也不同，在分析其需求侧响应能力时忽略掉其中负荷特性的关键信息，无法准确评估响应能力强、规模大的用户，为电力系统的可靠运行带来不必要的风险，增加了电力系统运行效率。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法及系统，通过电力需求侧响应引导电力用户在用电高峰时期削减尖峰负荷，在用电高峰时期缓解缺电时期的电力供需平衡；通过考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估，确定需求侧响应能力强、规模大的区域用户，保证电力系统运行的稳定性。
5.本发明采用以下技术方案：
6.一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法，根据地区电力大用户的总负荷数据和新能源发电量数据，选择合适的需求侧响应触发时间；根据需求侧响应触发时间计算地区各电力大用户在需求侧响应时段内的尖峰负荷率，以尖峰负荷率为依据，分析每个电力大用户正常生产前提下的最小尖峰负荷率，计算得到电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量；将需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，形成电力需求侧响应后的电力负荷曲线，通过电力需求侧响应后的电力负荷曲线实现电力供需平衡关系评估。
7.具体的，选择合适的需求侧响应触发时间具体为：
8.计算地区净负荷绘制地区净负荷不同时期的典型曲线图，选择电力系统负担最大，即净负荷最大的时间段作为需求侧响应触发的日期和时间段。
9.具体的，地区各电力大用户在需求侧响应时段内的尖峰负荷率γd为：
[0010][0011]
其中，ω
dm
为需求侧响应日期的集合，s/e为需求侧响应开始/结束时间，l
d,t
为地区第d天时间t的电力负荷，t为负荷采样周期。
[0012]
具体的，最小尖峰负荷率具体为：
[0013]
γ
(1)
(γ
min
)≤γ
(2)
≤
…
≤γ
(s-1)
≤γ
(s)
(γ
max
)
[0014]
γ
pro
＝0.5
×
(γ
([s/4])
+γ
([s/4+1])
)
[0015]
其中，[
·
]为向下取整函数，γ
pro
为电力大用户正常生产的最小尖峰负荷率，γ
min
/γ
max
分别为需求侧响应期间最小/最大尖峰负荷率，s为需求侧响应的总天数，γ
(1)
/γ
(2)
/γ
(s-1)
/γ
(s)
分别为第1/2/s-1/s小的尖峰负荷率。
[0016]
具体的，电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量w
dm
为：
[0017][0018]
其中，γ
avg
为需求侧响应日期电力大用户的平均尖峰负荷率，γ
pro
为电力大用户正常生产的最小尖峰负荷率，为电力大用户在该时段的典型负荷曲线，t为负荷采样周期。
[0019]
具体的，将需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，将凸出部分的负荷按同等比例削减的需求侧响应曲线生成方式计算比例分摊曲线，将负荷按二次函数削减的需求侧响应曲线生成方式计算二次函数分摊曲线，按比例α结合两种分摊方式，将需求侧响应量w
dm
分摊至每一个时间段，组合成为需求侧响应后的电力负荷曲线
[0020]
进一步的，比例分摊曲线为：
[0021][0022]
其中，t为时间变量，p
tdm,1
为时间t的比例分摊曲线，分别为电力大用户在时间t/s-1/e+1的典型负荷，s/e为需求侧响应开始/结束时间。
[0023]
进一步的，二次函数分摊曲线为：
[0024][0025]
其中，t为时间变量，p
tdm,2
为时间t的二次函数分摊曲线，s/e为需求侧响应开始/结
束时间。
[0026]
进一步的，需求侧响应后的电力负荷曲线为：
[0027][0028]
其中，α为控制两种分摊方式的比例参数，为电力大用户在对应时段的典型负荷曲线，w
dm
为电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量，p
tdm,1
为比例分摊曲线，p
tdm,2
为二次函数分摊曲线。
[0029]
本发明的另一技术方案是，一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估系统，包括：
[0030]
选择模块，根据地区电力大用户的总负荷数据和新能源发电量数据，选择合适的需求侧响应触发时间；
[0031]
计算模块，根据需求侧响应触发时间计算地区各电力大用户在需求侧响应时段内的尖峰负荷率，以尖峰负荷率为依据，分析每个电力大用户正常生产前提下的最小尖峰负荷率，计算得到电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量；
[0032]
评估模块，将需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，形成电力需求侧响应后的电力负荷曲线，通过电力需求侧响应后的电力负荷曲线实现电力供需平衡关系评估。
[0033]
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0034]
本发明一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法，可以针对电力大用户负荷数据、地区总负荷数据和新能源发电量数据进行定量分析和刻画，相比传统的评估方法，本发明的评估方法能够更好的体现用户负荷特性与新能源发电的影响，选择合适的需求侧响应触发时间和需求侧响应负荷量，从而为电力系统中的电网规划与运行评估提供相比传统评估方法更加符合实际的指导。
[0035]
进一步的，在获得地区较长时间(至少一年)的电力大用户负荷数据、总负荷数据和新能源发电量数据的基础上，根据该地区的总负荷数据和新能源发电量数据，选择合适的需求侧响应触发时间，计算地区净负荷并绘制地区净负荷不同时期的典型曲线图，选择电力系统负担最大，即净负荷最大的时间段作为需求侧响应触发的日期和时间段。
[0036]
进一步的，计算地区各电力大用户在需求侧响应日期的尖峰负荷率，将计算得到的尖峰负荷率排序，以得到各个电力大用户的尖峰负荷率情况。
[0037]
进一步的，将计算得到的尖峰负荷率排序，取其中较小的分界线作为该电力大用户正常生产的最小尖峰负荷率，作为其参与需求侧响应的依据。
[0038]
进一步的，在确定合适的需求侧响应触发时间基础上，根据拟参与需求侧响应电力大用户的电力负荷计算需求侧响应的负荷量，计算电力大用户在需求侧响应日期的尖峰负荷率，并将计算得到的尖峰负荷率排序，取其中较小的分界线作为电力大用户正常生产的最小尖峰负荷率，以电力大用户正常生产的最小尖峰负荷率为依据，计算得出电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量。
[0039]
进一步的，在需求侧响应电力大用户的电力负荷计算需求侧响应的负荷量的基础上，计算得出的需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，形成需求侧响应后的电力负荷曲线，按一定比例将需求侧响应量分摊至每一个时间段，组合成为需求侧
响应后的电力负荷曲线，促进电力供需平衡，维护系统可靠性和提高系统运行效率。
[0040]
进一步的，按照将凸出部分的负荷按同等比例削减的生成方式计算比例分摊曲线，从而得到按照比例削减后的需求侧响应曲线。
[0041]
进一步的，按照将凸出部分的负荷按同等比例削减的生成方式计算二次函数分摊曲线，得到按照比例削减后的去修测响应曲线。
[0042]
进一步的，通过电力需求侧响应引导电力用户在高峰时期削减尖端负荷，保障轻微缺电情况下的电力供需平衡，锁定响应能力强、规模大的用户，保证需求响应的顺利实施。
[0043]
综上所述，本发明充分考虑了电力系统的运行特性，将需求侧响应的负荷量合理均匀的分摊到各个时段的同时，尽可能保留电力大用户本身的负荷特性，尽可能真实的模拟需求侧响应后的负荷曲线，为电力系统需求侧响应后的安全稳定运行提供参考。
[0044]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0045]
图1为本发明流程图；
[0046]
图2为比例分摊示意图；
[0047]
图3为二次函数分摊示意图；
[0048]
图4为该省净负荷曲线图；
[0049]
图5为电力大用户a需求侧响应削峰潜力图；
[0050]
图6为电力大用户b需求侧响应削峰潜力图。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0052]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0053]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0054]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0055]
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0056]
本发明提供了一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法，充分考虑了电力系统的运行特性，选择在合适的时间触发需求侧响应；发明尖峰负荷率指标，保证电力大用户正常安全生产的电力需要下，尽可能为电力系统减轻压力；将需求侧响应的负荷量合理均匀的分摊到各个时段的同时，尽可能保留电力大用户本身的负荷特性，尽可能真实的模拟需求侧响应后的负荷曲线，为电力系统需求侧响应后的安全稳定运行提供参考；在已有需求侧响应评估的基础上，构建了一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法，以求更加真实地评估区域用户的削峰规模，促进电力的供需平衡。
[0057]
请参阅图1，本发明一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法，包括以下步骤：
[0058]
s1、从电力系统运行部门获取该地区较长时间(至少一年)的电力大用户(一般为负荷集成商或大型工业集团)负荷数据和该地区的总负荷数据和新能源发电量数据；
[0059]
出力数据：所需分析地区较长时间段的风电出力数据所需分析地区较长时间段的光伏出力数据所需分析地区的总电力负荷数据l
d,t
；所需分析地区拟参与需求侧响应的电力大用户负荷数据
[0060]
s2、根据该地区的总负荷数据和新能源发电量数据，选择合适的需求侧响应触发时间；
[0061]
s201、计算地区净负荷
[0062][0063]
其中，为该地区第d天时间t的风电出力，为该地区第d天时间t的光伏出力，l
d,t
为该地区第d天时间t的电力负荷。
[0064]
s202、绘制地区净负荷的不同时期的典型曲线图，选择电力系统负担最大，即净负荷最大的时间段作为需求侧响应触发的日期和时间段。
[0065]
s3、计算该地区各电力大用户在需求侧响应时段内的尖峰负荷率，并以此为依据分析每个电力大用户正常生产前提下的最小尖峰负荷率和需求侧响应的负荷量；
[0066]
s301、计算电力大用户在需求侧响应日期的尖峰负荷率：
[0067][0068]
其中，ω
dm
为需求侧响应日期的集合，共计s天，s/e为需求侧响应开始/结束时间。
[0069]
s302、将计算得到的尖峰负荷率排序，并取其中较小的25％(可根据实际情况变化)分界线γ
pro
作为该电力大用户正常生产的最小尖峰负荷率：
[0070]
γ
(1)
(γ
min
)≤γ
(2)
≤
…
≤γ
(s-1)≤γ
(s)
(γ
max
)(3)
[0071]
γ
pro
＝0.5
×
(γ
([s/4])
+γ
([s/4+1])
)(4)
[0072]
其中，[
·
]为向下取整函数。
[0073]
s303、以电力大用户正常生产的最小尖峰负荷率为依据，计算得出电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量w
dm
(即需求侧响应潜力)：
[0074]
首先，需要计算出需求侧响应日期电力大用户的平均尖峰负荷率γ
avg
：
[0075][0076]
使用需求侧响应日期的平均负荷曲线作为电力大用户在该时段的典型负荷曲线：
[0077][0078]
对照未参与需求侧响应时的平均尖峰负荷率与正常生产的最小尖峰负荷率，计算出电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量w
dm
(即需求侧响应潜力)：
[0079][0080]
s4、将步骤s3计算得出的需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，形成需求侧响应后的电力负荷曲线。
[0081]
s401、计算比例分摊曲线
[0082]
比例分摊是将凸出部分的负荷按同等比例削减的需求侧响应曲线生成方式，如图2所示，具体生成方式如下：
[0083][0084]
s402、计算二次函数分摊曲线
[0085]
二次函数分摊是将负荷按二次函数削减的需求侧响应曲线生成方式，如图3所示，具体生成方式如下：
[0086][0087]
s403、按比例α结合两种分摊方式，将需求侧响应量w
dm
分摊至每一个时间段，组合成为需求侧响应后的电力负荷曲线
[0088][0089]
其中，α为控制两种分摊方式的比例参数，取值0～1，根据负荷曲线自由选取。
[0090]
本发明再一个实施例中，提供一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估系统，该系统能够用于实现上述考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法，具体的，该考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估系统包括选择模块、计算模块以及评估模块。
[0091]
其中，选择模块，根据地区电力大用户的总负荷数据和新能源发电量数据，选择合
适的需求侧响应触发时间；
[0092]
计算模块，根据需求侧响应触发时间计算地区各电力大用户在需求侧响应时段内的尖峰负荷率，以尖峰负荷率为依据，分析每个电力大用户正常生产前提下的最小尖峰负荷率，计算得到电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量；
[0093]
评估模块，将需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，形成电力需求侧响应后的电力负荷曲线，通过电力需求侧响应后的电力负荷曲线实现电力供需平衡关系评估。
[0094]
本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法的操作，包括：
[0095]
根据地区电力大用户的总负荷数据和新能源发电量数据，选择合适的需求侧响应触发时间；根据需求侧响应触发时间计算地区各电力大用户在需求侧响应时段内的尖峰负荷率，以尖峰负荷率为依据，分析每个电力大用户正常生产前提下的最小尖峰负荷率，计算得到电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量；将需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，形成电力需求侧响应后的电力负荷曲线，通过电力需求侧响应后的电力负荷曲线实现电力供需平衡关系评估。
[0096]
本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0097]
可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：
[0098]
根据地区电力大用户的总负荷数据和新能源发电量数据，选择合适的需求侧响应触发时间；根据需求侧响应触发时间计算地区各电力大用户在需求侧响应时段内的尖峰负荷率，以尖峰负荷率为依据，分析每个电力大用户正常生产前提下的最小尖峰负荷率，计算得到电力大用户最大限度参与需求侧响应的负荷量；将需求侧响应的负荷量均匀的分摊到每个需求侧响应时段里，形成电力需求侧响应后的电力负荷曲线，通过电力需求侧响应后
的电力负荷曲线实现电力供需平衡关系评估。
[0099]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0100]
为进一步论证本发明的好处，采用该评估方法评估我国某实际省份电力系统若干个电力大用户的需求侧响应潜力。
[0101]
需求侧响应应该选择在电力系统运行压力最大、电力供应最紧张，甚至可能存在供电缺口的时段即净负荷(负荷-新能源出力)最大的时段。该省净负荷曲线如图4所示；综合考虑后，选择夏季的18:00-21:59作为该省最佳的电力需求侧响应时段。
[0102]
经过计算，电力大用户a在响应时段(18:00～21:59)内的典型日尖峰负荷率为16.94％，正常工作的最小尖峰负荷率为16.44％，电力大用户a在响应时段内的响应潜力规模为2.7484mwh。削峰后负荷曲线如图5所示。
[0103]
电力大用户b在响应时段(18:00～21:59)内的典型日尖峰负荷率为16.74％，正常工作的最小尖峰负荷率为16.43％，其在响应时段内的响应潜力规模为5.7087mwh。削峰后负荷曲线如图6所示。
[0104]
本发明通过电力需求侧响应引导电力用户在用电高峰时期削减尖峰负荷，在用电高峰时期缓解缺电时期的电力供需平衡，通过考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估，确定需求侧响应能力强、规模大的区域用户，保证电力系统运行的稳定性。本评估方法在常规评估指标体系上，充分考虑了电力系统的运行特性，发明尖峰负荷率指标，将需求侧响应的负荷量合理均匀的分摊到各个时段的同时，尽可能保留电力大用户本身的负荷特性，尽可能真实的模拟需求侧响应后的负荷曲线。本发明提出的考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法具有更强的普适性，同时对电力系统需求侧响应后的安全稳定运行提供指导作用。
[0105]
综上所述，本发明一种考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力评估方法及系统，用于评估考虑用户负荷特性的需求侧响应潜力，针对电力大用户负荷数据、地区总负荷数据和新能源发电量数据进行定量分析和刻画，选择合适的需求侧响应触发时间，根据拟参与需求侧响应电力大用户的电力负荷计算需求侧响应的负荷量，形成需求侧响应后的电力负荷曲线，促进电力供需平衡，维护系统可靠性和提高系统运行效率。
[0106]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0107]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流
程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0108]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0109]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0110]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。