一種多樣性負(fù)荷分級(jí)自律協(xié)同需求響應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種需求側(cè)多樣性負(fù)荷的響應(yīng)方法，具體設(shè)及一種多樣性負(fù)荷分級(jí)自 律協(xié)同需求響應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 需求響應(yīng)是電網(wǎng)智能化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一，面向需求側(cè)多樣性負(fù)荷的需求響應(yīng) 因彈性高、數(shù)量大等特性而成為研究的重點(diǎn)。針對(duì)需求側(cè)多樣性負(fù)荷的各類能量管理系統(tǒng) 也相繼出現(xiàn)。能量管理系統(tǒng)一般可分為兩類，一類是在樓宇或住宅單元入口處裝載智能電 表，采用非侵入式方法。非侵入式方法大多不能直接控制設(shè)備，只能對(duì)電力用戶的能耗狀況 進(jìn)行分析并給出建議，屬于半自動(dòng)或手動(dòng)需求響應(yīng)。另一類則是在商業(yè)樓宇或住宅單元內(nèi) 配置能量管理系統(tǒng)，可監(jiān)測(cè)和控制單個(gè)設(shè)備。運(yùn)類研究與智能樓宇、智能家居和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 結(jié)合，使自動(dòng)需求響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)成為可能。
[0003] 由于需求側(cè)多樣性負(fù)荷具有分散性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)呈福射狀等特點(diǎn)，因此針對(duì)需求響應(yīng) 資源的控制算法多為分布式算法，W減少峰荷和負(fù)荷轉(zhuǎn)移等[8]為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 Molderink A等人提出一種S步式研究框架，包括本地預(yù)測(cè)、全局統(tǒng)籌和本地調(diào)度。首先基 于每個(gè)樓宇負(fù)荷或住宅單元對(duì)本地的用電情況作出預(yù)測(cè)，然后需求響應(yīng)中屯、根據(jù)收集的本 地預(yù)測(cè)信息對(duì)第二天的用電進(jìn)行規(guī)劃并發(fā)出調(diào)控指令，最后本地收到調(diào)控指令進(jìn)行響應(yīng)。 此外Kim H等人提出云需求響應(yīng)(Cloud-Based Demand Response)算法，Ranade等人提出的 顏色算法(Colored Algorithm)。上述方法的中屯、思想均為實(shí)現(xiàn)電力公司和終端用戶的雙 向信息流通，電力公司發(fā)出電價(jià)改變或負(fù)荷調(diào)控信號(hào)，終端用戶接受信號(hào)，在本地做出優(yōu) 化，給出響應(yīng)策略。運(yùn)種研究框架的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0004] 1)響應(yīng)的公平透明性。每個(gè)終端用戶收到的信號(hào)是公開和統(tǒng)一的，因而保證了所 有參與者享有相同的服務(wù)。
[0005] 2)響應(yīng)的隱私性和非侵入性。本地系統(tǒng)可根據(jù)接收到的信號(hào)獨(dú)立做出決策，具體 哪個(gè)設(shè)備參與響應(yīng)是根據(jù)需求響應(yīng)的信號(hào)量和用戶的設(shè)定。
[0006] 3)響應(yīng)的及時(shí)性。響應(yīng)信號(hào)統(tǒng)一且數(shù)據(jù)長度小，處理所需的計(jì)算量小，能夠降低系 統(tǒng)開銷，保證響應(yīng)的及時(shí)性。
[0007] 4)響應(yīng)的可擴(kuò)展性。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，終端用戶對(duì)外只需接受和發(fā)出簡單的信 號(hào)，對(duì)不同的能量管理系統(tǒng)都可支持。
[000引自律分散系統(tǒng)(ADS)是近幾年才發(fā)展的一個(gè)概念，它打破了傳統(tǒng)的集中式或分布 式系統(tǒng)的體系模型，提出一種新型的系統(tǒng)框架。該系統(tǒng)有自律可控和自律可協(xié)調(diào)兩大特性。 自律性是自我控制或調(diào)節(jié)能力大小，主要包括系統(tǒng)的自律性、設(shè)計(jì)、管理、執(zhí)行的自律性等。 利用運(yùn)種系統(tǒng)概念組建的系統(tǒng)較好地保證了在線擴(kuò)展、在線維護(hù)及容錯(cuò)，運(yùn)些特點(diǎn)與不斷 發(fā)展變化的需求側(cè)多樣性負(fù)荷管理需求具有較好的匹配性。
[0009]現(xiàn)有需求響應(yīng)技術(shù)對(duì)自動(dòng)化、智能化的用戶側(cè)能量管理系統(tǒng)有著巨大的需求。用 戶參與需求響應(yīng)的一個(gè)重要成本是時(shí)間和精力成本，例如對(duì)于實(shí)時(shí)電價(jià)來說，監(jiān)視電價(jià)的 改變并做出優(yōu)化調(diào)整，控制電器的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于一個(gè)正常的電力用戶來說是相當(dāng)耗費(fèi)精 力的，因此現(xiàn)有需求響應(yīng)技術(shù)缺乏一套自動(dòng)化、智能化的系統(tǒng)，從而無法根據(jù)用戶的使用習(xí) 慣、舒適度等約束，得到最優(yōu)負(fù)荷運(yùn)行策略并自動(dòng)控制電器，對(duì)需求響應(yīng)信號(hào)做出快速、自 動(dòng)、智能的響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種多樣性負(fù)荷分級(jí)自律協(xié) 同需求響應(yīng)方法，該方法W最簡便、高效的方式傳遞負(fù)荷調(diào)控信息。并在此基礎(chǔ)上引入響應(yīng) 級(jí)別，一方面電力公司區(qū)分當(dāng)前的需求響應(yīng)等級(jí)，獲知當(dāng)前可調(diào)節(jié)量，W及最科學(xué)的供需配 置方法，便于劃分激勵(lì)等級(jí)，提高用戶參與度。另一方面電力用戶可根據(jù)響應(yīng)等級(jí)對(duì)本地設(shè) 備的參與優(yōu)先度作出排序。
[0011] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] -種多樣性負(fù)荷分級(jí)自律協(xié)同需求響應(yīng)方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法W直接 負(fù)荷控制為手段，W尖峰負(fù)荷削減或負(fù)荷轉(zhuǎn)移為目的的需求響應(yīng)調(diào)控機(jī)制;所述方法包括 下述步驟：
[0013] (1)電網(wǎng)調(diào)度中屯、向終端用戶發(fā)布響應(yīng)信號(hào)，終端用戶的本地系統(tǒng)根據(jù)響應(yīng)信號(hào) 在本地分布式地做出決策；
[0014] (2)需求響應(yīng)控制中屯、根據(jù)本地系統(tǒng)反饋的調(diào)節(jié)量對(duì)響應(yīng)信號(hào)做出實(shí)時(shí)修正，即 自律協(xié)同，經(jīng)過若干次尋優(yōu)操作使負(fù)荷達(dá)到調(diào)節(jié)目標(biāo)值；
[0015] (3)電網(wǎng)調(diào)度中屯、根據(jù)電力用戶的響應(yīng)程度給出相應(yīng)激勵(lì)。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中，所述響應(yīng)信號(hào)由響應(yīng)比例和響應(yīng)級(jí)別組成;其中響應(yīng) 比例為根據(jù)目標(biāo)負(fù)荷調(diào)節(jié)量和實(shí)際負(fù)荷需求量計(jì)算出的比值;響應(yīng)級(jí)別表示響應(yīng)任務(wù)的緊 急程度;終端用戶的本地系統(tǒng)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)負(fù)荷量，并根據(jù)用戶設(shè)定計(jì)算級(jí)別可中斷容量；
[0017] 設(shè)備可控性表示設(shè)備可接受的控制方式;根據(jù)設(shè)備可控性生成初步可行策略集； 生成可行策略集時(shí)，本地系統(tǒng)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際需求，給出執(zhí)行策略后能耗相比于需求的減 少量 AQis，i = l，2,. . .，m;
[0018] 結(jié)合終端用戶設(shè)定生成可執(zhí)行控制策略集，可行策略集被分為不同參與級(jí)別，包 括：Ag^>和A0；；>，在未來計(jì)算中忽略不參與的策略;根據(jù)設(shè)備的策略影響和策略 分級(jí)(解釋:策略影響：不同的策略有不同的策略影響，例如:對(duì)于溫度調(diào)節(jié)策略，策略影響 需要結(jié)合空調(diào)和環(huán)境的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和估計(jì)。策略分級(jí)：即上文所指"可行策略集被分為不 同參與級(jí)別"。），計(jì)算出設(shè)備在不同響應(yīng)級(jí)別下可供調(diào)節(jié)的需求容量，如下式所示：
[0019] 拓=似。)，蛾，熱)）
[0020] 式中：Qid:設(shè)備i在不同響應(yīng)級(jí)別下的需求容量，:屬于level響應(yīng)級(jí)別的負(fù) 荷i的電能需求量，A Qis(Ievel)為對(duì)應(yīng)level參與級(jí)別的可行策略集；
[0021] 對(duì)不同設(shè)備的容量進(jìn)行矢量相加，即可得到本地系統(tǒng)的所有設(shè)備在不同響應(yīng)級(jí)別 下的需求容量，如下式所示：
[0022] & =SGw i ；
[0023] 根據(jù)收到響應(yīng)信號(hào)中的響應(yīng)級(jí)別Isignal和響應(yīng)比例信號(hào)Signal，本地系統(tǒng)將根據(jù)策 略的參與級(jí)別1和策略容量A0^>決定執(zhí)行策略;決策過程如下：
[0024] 1)1> Isignal的策略一律不執(zhí)行；
[0025] 2)l = lsignal的策略執(zhí)行其中的一部分，使得該級(jí)別的備用容量盡量接近響應(yīng)比例 與該級(jí)別總備用容量的乘積;在選擇策略時(shí)，調(diào)整量按如下公式進(jìn)行，但不超過響應(yīng)比例信 號(hào)對(duì)應(yīng)的調(diào)整量;如果1 signal = 0，則1 = 1 signal的策略全部執(zhí)行；即-?調(diào)整量 和響應(yīng)比例rsignai與峰荷總備用容量谷;;怕乘積相差Sd,其中Sd含0且Sd一0;在實(shí)際情形 中選擇滿足Sd含0的所有策略中使得Sd最接近于0的策略；
[0026] 3) Klsignal的策略全部執(zhí)行。
[0027] 進(jìn)一步地，對(duì)于非重要用電負(fù)荷包括照明和電鍋爐設(shè)備，可行策略集的策略為直 接關(guān)閉設(shè)備，可行策略集的策略帶來的變化量等于被關(guān)閉的設(shè)備需求，即A化S =化d;對(duì)于 空調(diào)設(shè)備，存在多種可行控制策略的設(shè)備，若多個(gè)策略屬于相同的響應(yīng)參與級(jí)別，則在計(jì)算 設(shè)備的需求響應(yīng)容量時(shí)，取同級(jí)別所有策略中改變量的最大值作為設(shè)備在該響應(yīng)級(jí)別下的 需求容量，即：
[002引錫）=A么'）=max{A 終)，A 邀)，".，A巡}
[0029] 式中，il