一种基于信用评价的工业负荷需求响应激励方法

本发明属于电力需求响应，具体地，涉及一种基于信用评价的工业负荷需求响应激励方法。

背景技术：

1、促进高比例可再生能源并网消纳成为我国构建新型电力系统的当务之急，但新能源出力具有随机性和不确定性，给电力系统的运行与控制带来挑战，因此，亟待从需求侧挖掘可调资源，以提高电力系统灵活性；目前已有大量关于居民负荷和商用负荷的需求响应(demand response，dr)研究，工业作为高耗电行业，其需求响应潜力巨大。然而，常见的dr激励机制如实时定价rtp、时变电价tou和基于奖励的激励方案，往往由于复杂的电价信号或操作的复杂性使得工业用户参与度不足。此外，这些激励措施难以有效控制用户的违约行为，增加了系统运行风险。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于信用评价的工业负荷需求响应激励方法，通过持续监测和评估用户的需求响应行为，动态调整信用评分和激励措施，可以更好地挖掘工业负荷的需求响应潜力，从而提升电网的供需平衡能力，缓解调峰压力，同时促进电力系统的稳定运行和可靠性。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种基于信用评价的工业负荷需求响应激励方法，具体包括如下步骤：

3、步骤1、将各工业负荷调控时间可靠性指标结合工业负荷认缴性能指标构建每个工业负荷的信用评价指标；

4、步骤2、将所有工业负荷需求响应按照运行时间分为日前需求响应、日内需求响应和实时需求响应；

5、步骤3、根据日前需求响应建立上层以供需双方利益最大、下层以工业负荷整体响应信用最高为目标的日前需求响应激励决策模型，通过优化求解，确定对应工业负荷最优的日前需求响应容量和补偿金额；

6、步骤4、根据日内需求响应建立上层以电网调控成本最小、下层以工业负荷整体响应信用最高为目标的日内需求响应激励决策模型，通过优化求解，确定对应工业负荷最优的日内需求响应容量和补偿金额；

7、步骤5、将实时需求响应建立以中断负荷经济代价最小为目标的实时响应激励决策模型，确定对应工业负荷下的补偿金额。

8、进一步地，步骤1包括如下子步骤：

9、步骤1.1、确定各工业负荷在评价周期内的目标工业负荷响应容量，并根据各工业负荷在评价周期内的工业实际负荷响应容量求取平均工业负荷响应容量，当平均工业负荷响应容量小于目标工业负荷响应容量时，以平均工业负荷响应容量与目标工业负荷响应容量的比值作为负荷认缴性能指标，否则，以目标工业负荷响应容量与平均工业负荷响应容量的比值作为负荷认缴性能指标；

10、步骤1.2、将各工业负荷在评价周期内实际工业负荷响应容量与目标工业负荷响应容量偏差控制在20％以内的时间段与评价周期的比值作为调控时间可靠性指标；

11、步骤1.3、将各工业负荷在评价周期内的工业负荷认缴性能指标与调控时间可靠指标的乘积作为对应工业负荷信用评价基础值，结合上一评价周期对应工业负荷信用评价值，获取在当前评价周期内的对应工业负荷信用评价指标。

12、进一步地，步骤1.3中在当前评价周期内的对应工业负荷信用评价指标的获取过程具体为：

13、

14、其中，表示第n个评价周期内工业负荷i的信用评价指标值，表示第n个评价周期内工业负荷i的信用评价基础值，θ1表示的权重系数。

15、进一步地，步骤3包括如下子步骤：

16、步骤3.1、根据日前需求响应将对应工业负荷激励和需求响应成本纳入上层建立的日前调控运行成本目标函数中，通过有功功率平衡约束、火电机组出力上下限约束、火电机组爬坡约束、火电机组最小开停机时间约束、日前需求响应资源约束、水泥企业存储约束、电解铝企业热平衡约束和弃风、弃光、失负荷约束，确定供需双方利益最大条件下的工业负荷需求响应容量和单位激励价格；

17、步骤3.2、将工业负荷需求响应容量结合对应工业负荷信用评价指标建立下层工业负荷整体响应信用目标函数，设置工业负荷需求响应单调变化约束、最优工业负荷需求响应量约束、总工业负荷需求响应量约束和总补偿金额约束，将步骤3.1中工业负荷需求响应容量和单位激励价格代入总工业负荷需求响应量约束和总补偿金额约束中，更新工业负荷需求响应容量和单位激励价格，确定工业负荷整体响应信用最高条件下的工业负荷需求响应容量和单位激励价格；

18、步骤3.3、根据工业负荷整体响应信用最高条件下的工业负荷需求响应容量和单位激励价格计算总激励价格，并通过奖惩系数更新总激励价格，将更新的总激励价格与日前工业负荷的需求响应成本之和作为日前工业负荷的补偿成本。

19、进一步地，步骤3.1中上层建立的日前调控运行成本目标函数为：

20、

21、其中，为日前调控所有场景的运行成本之和，ns为场景数量，s为ns的索引，ngn为火电机组总量，g为ngn的索引，nt为调控时段数，t为nt的索引；πs是第s个场景发生的概率，为火电机组的发电成本，为t时段下第s个场景中第g台火电机的输出功率；ug,t、dg,t分别为第g台火电机在t时段的启、停成本，nan为水泥企业的数量，a为nan的索引，为第a个水泥负荷在t时段下的单位激励价格，为第a个水泥负荷在t时段下的人工成本；nbn为电解铝企业的数量，b为nbn的索引，为第b个电解铝负荷在t时段下的单位激励价格，为第b个电解铝负荷在t时段下的人工成本；dt为t时段下的电价；是第a家水泥企业参与需求响应单台粉碎机的功率，分别为t时段第a家水泥企业增加、减少粉碎机的台数；分别为t时段第b家电解铝企业增加、减少的功率，λwcut、λpvcut和λlcut分别为弃风、光和失负荷的惩罚价格，分别为在t时段场景s下的弃风功率、弃光功率、失负荷功率；

22、步骤3.2中下层工业负荷整体响应信用目标函数为：

23、

24、其中，为日前需求的工业负荷整体响应信用，分别为第a个水泥负荷、第b个电解铝负荷的信用评价指标；为经过下层调度后第a个水泥负荷在t时段下增加和减少粉碎机的台数，为经过下层调度后的第b个电解铝负荷在t时段下的需求响应量。

25、进一步地，步骤3.3中通过奖惩系数更新总激励价格的过程为：

26、i、电力公司根据日前预测的短时尖峰负荷来确定电力缺额或盈余，根据电力缺额或盈余占总发电能力的比例将工业负荷的日前需求响应划分等级，并确定不同等级下的奖惩系数；

27、ii、判断对应工业负荷的信用评价指标是否小于0.8，若是，补贴金额为0；否则，通过对应工业负荷的信用评价指标和奖惩系数更新总激励价格：

28、

29、其中，m为更新后的总激励价格，μ为奖惩系数，m′为总激励价格，为经过下层调度后第a个水泥负荷在t时段下的单位激励价格，为经过下层调度后第b个电解铝负荷在t时段下的单位激励价格。

30、进一步地，步骤4包括如下子步骤：

31、步骤4.1、日内需求响应对应的工业负荷根据自身情况确定日内需求响应容量最大限值和市场竞价，电网公司根据市场竞价结果确定日内需求响应的补偿单价；

32、步骤4.2、结合市场竞价建立日内需求响应调控运行成本目标函数，根据日内需求响应容量最大限值设置储能负荷约束和自备电厂负荷约束，并设置功率平衡约束、弃风、光和失负荷约束，确定电网调控运行成本最小下的日内需求响应容量；

33、步骤4.3、将日内需求响应容量结合对应工业负荷信用评价指标建立下层工业负荷整体响应信用目标函数，设置日内总需求响应量约束，将步骤4.2中日内需求响应容量代入日内总需求响应量约束中，求解出工业负荷整体响应信用最高下最优的日内需求响应容量；

34、步骤4.4、根据最优的日内需求响应容量结合市场竞价计算出日内需求响应容量的补偿价格。

35、进一步地，步骤4.2中建立的日内需求响应调控运行成本目标函数为：

36、

37、其中，为日内需求响应调控运行成本之和，vprice为当日市场竞价，ness为用户侧储能的数量，i为ness的索引，分别为第i个用户侧储能负荷的增、减负荷响应，ncpp为自备电厂负荷的数量，c为ncpp的索引，分别为第c个自备电厂负荷增、减负荷响应；，λwcut、λpvcut和λlcut分别为弃风、光和失负荷的惩罚价格，分别为在t时段场景s下的弃风功率、弃光功率、失负荷功率；

38、步骤4.3中工业负荷整体响应信用目标函数为：

39、

40、其中，为工业负荷整体响应信用目标函数，为第i个用户侧储能负荷的信用评价指标，分别为下层调度中第i个用户侧储能负荷的增负荷响应、减负荷响应；为第i个自备电厂负荷的信用评价指标，分别为下层调度中第c个自备电厂负荷增负荷响应、减负荷。

41、进一步地，所述实时响应激励决策模型为：

42、

43、其中，为当前时段下实时需求响应的经济成本，nall为所有可以参与实时需求响应的工业用户总和，为第i个工业负荷的中断供电动作，表示第i个工业负荷的供电状态，为第i个工业负荷中断供电瞬间产生的成本，为第i个工业负荷中断供电过程中产生的成本，λwcut、λpvcut和λlcut分别为弃风、光和失负荷的惩罚价格，分别为在t时段场景s下的弃风功率、弃光功率、失负荷功率。

44、进一步地，步骤5中对应工业负荷下的补偿金额的计算过程为：

45、

46、其中，nt为调控时段数，t为nt的索引；为实时需求响应的单位激励价格，为日前需求响应的最高单位激励价格，是日内需求响应的最高单位激励价格，为在t时段下第i个工业负荷在正常供电情况下的功率。

47、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明基于信用评价的工业负荷需求响应激励方法通过持续监测和评估工业负荷的需求响应行为，动态调整信用评价指标和激励措施。这种方法不仅能有效提高工业负荷的参与度，并减少违约行为，还能确保需求响应激励的公正性和有效性。通过这种基于信用评价的激励方法，可以更好地挖掘工业负荷的需求响应潜力，从而提升电网的供需平衡能力，缓解调峰压力，同时促进电力系统的稳定运行和可靠性，这不仅为工业负荷需求响应提供了新的动力和方向，也为电力系统的现代化管理提供了参考。