一种实现电力需求响应的方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种实现电力需求响应的方法。该方法包括：确定进行电力需求响应分析的基准时间点；以基准时间点所在的时段为终点，采集基准时间点所在的时段之前的预设期间内用电终端的用电数据，所述预设期间包括等长的多个基本时段，所述基本时段的长度等于基准时间点所在的时段的长度；分别统计每个基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据，并对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷；利用基线负荷控制用电终端的用电。本申请还公开了一种实现电力需求响应的装置。通过本申请实施例的技术方案可以实现电力需求响应，有利于电力系统的供需平衡。
【专利说明】一种实现电力需求响应的方法及装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及电力【技术领域】，特别涉及一种电力需求响应的方法及其对应的装置。
【背景技术】
[0002]电力系统是由发电、输电、配电和用电环节组成的综合性系统，要求保持各个环节的时时平衡。为了缩减电力系统投资，并且在电力系统发生故障时，保持电力系统的可靠性，现有技术提出了电力需求响应(DR)的概念，以期通过该系统实现对用电终端需求的及时回馈，协调电力消耗与电力生产。电力需求响应是指用电终端接收到供电系统的诱导性负荷增减消息后，根据该消息的内容控制用电终端的用电情况，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应。然而，电力需求响应还处于研究阶段，比如，新英格兰的ISO系统，加利福利亚、纽约等采用的PJM系统等，现有技术还没有一种较好的实现电力需求响应的方法及其相关装置。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种实现电力需求响应的方法及其对应的装置，以实现电力需求响应，协调电力生产与消耗，达到保持供需平衡的目的。
[0004]本申请提供的实现电力需求响应的方法包括:
[0005]确定进行电力需求响应分析的基准时间点；
[0006]以基准时间点所在的时段为终点，采集基准时间点所在的时段之前的预设期间内用电终端的用电数据，所述预设期间包括等长的多个基本时段，所述基本时段的长度等于基准时间点所在的时段的长度；
[0007]分别统计每个基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据，并对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷；
[0008]利用基线负荷控制用电终端的用电。
[0009]优选地，在统计得到每个基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据后，所述方法还包括:
[0010]对用电数据进行筛选以除去不合格的基本时段，所述不合格的基本时段为该基本时段内的所述相同时刻上的用电数据与全部基本时段内的所述相同时刻上的用电数据的均方差超过预设的距离阀值；
[0011]所述对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷具体为对经过筛选后剩下的基本时段的相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷。
[0012]进一步优选地，所述方法还包括:
[0013]在基准时间点所在的时段内，采集基准时间点之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第一平均值；
[0014]在经过筛选后剩下的基本时段内，采集与基准时间点相同的时刻之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第二平均值；
[0015]用第一平均值除以第二平均值得到气象修正因子；
[0016]用气象修正因子修正所述用电终端的基线负荷。
[0017]进一步优选地，预置气象修正因子的区间，当用第一平均值除以第二平均值得到的气象修正因子大于该区间的上限值时，则用该上限值修正所述用电终端的基线负荷；当用第一平均值除以第二平均值得到的气象修正因子小于该区间的下限值时，则用该下限值修正所述用电终端的基线负荷。
[0018]优选地，所述方法还包括:
[0019]判断基准时间点所在的时段是否为历史时段，如果是，则将所述基线负荷与基准时间点的当前负荷进行加权平均，所述基线负荷所占的比重大于基准时间点当前负荷的比重，所述利用基线负荷控制用电终端的用电具体为利用加权平均的结果控制用电终端的用电。
[0020]进一步优选地，所述基准时间点为一个小时，所述基准时间点所在的时段为一天，所述预设期间为10天，所述气象修正因子的区间为0.85?1.15，所述基线负荷所占的比重为90%,所述基准时间点当前负荷的比重为10%。
[0021]本申请还提供了一种实现电力需求响应的装置。该装置包括:基准时间点确定单元、用电数据采集单元、基线负荷计算单元和用电控制单元，其中:
[0022]所述基准时间点确定单元，用于确定进行电力需求响应分析的基准时间点；
[0023]所述用电数据采集单元，用于以基准时间点所在的时段为终点，采集基准时间点所在的时段之前的预设期间内用电终端的用电数据，所述预设期间包括等长的多个基本时段，所述基本时段的长度等于基准时间点所在的时段的长度；
[0024]所述基线负荷计算单元，用于分别统计每个基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据，并对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷；
[0025]所述用电控制单元，用于利用基线负荷控制用电终端的用电。
[0026]优选地，该装置还包括用电数据筛选单元，用于对用电数据进行筛选以除去不合格的基本时段，所述不合格的基本时段为该基本时段内的所述相同时刻上的用电数据与全部基本时段内的所述相同时刻上的用电数据的均方差超过预设的距离阀值；所述基线负荷计算单元具体用于对经过筛选后剩下的基本时段的相同时刻对应的用电数据进行运算以得到基线负荷。
[0027]优选地，该装置还包括基线负荷修正单元，该基线负荷修正单元包括第一平均值计算子单元、第二平均值计算子单元、气象修正因子获得子单元和基线负荷修正子单元，其中:
[0028]所述第一平均值计算子单元，用于在基准时间点所在的时段内，采集基准时间点之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第一平均值；
[0029]所述第二平均值计算子单元，用于在经过筛选后剩下的基本时段内，采集与基准时间点相同的时刻之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第二平均值；[0030]所述气象修正因子获得子单元，用于将第一平均值除以第二平均值得到气象修正因子；
[0031]所述基线负荷修正子单元，用于用气象修正因子修正所述用电终端的基线负荷。
[0032]进一步优选地，在预置气象修正因子的区间时，所述基线负荷修正单元还包括区间值比较子单元，用于将气象修正因子与所述区间的上下限值进行比较，当气象修正因子大于该区间的上限值时，触发基线负荷修正子单元用该上限值修正所述用电终端的基线负荷；当气象修正因子小于该区间的下限值时，触发基线负荷修正子单元用该下限值修正所述用电终端的基线负荷。
[0033]本申请提供的实现电力需求响应的技术方案在确定基准时间点后，米集基准时间点所在的时段之前预设期间内与基准时间点相同的时刻对应的用电终端的用电数据，利用该用电数据计算基线负荷，得到基线负荷后用于控制用电终端的用电。与现有技术相比，本申请通过采样的历史数据进行样本分析，得到可以衡量用电终端用电情况的基线负荷，进而利用该基线负荷控制用电终端的实际用电行为，使用电终端的用电的随机性降低，从而有利于电力供给系统平衡供电，保持供需平衡，较好地实现了电力需求响应。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本申请的实现电力需求响应的方法实施例的流程图；
[0036]图2 Ca)为典型日的选择与筛选过程示意图；
[0037]图2 (b)为更新基线负荷的一种方法的流程图；
[0038]图2 (C)为修正基线负荷的一种方法的流程图；
[0039]图3为本申请的实现电力需求响应的装置实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0040]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
[0041]参见图1，该图示出了本申请提供的实现电力需求响应的方法的一个实施例的流程。该流程包括:
[0042]步骤SlOl:确定进行电力需求响应分析的基准时间点；
[0043]电力系统保持供需平衡需要具有实时性，实现电力需求响应过程中确定需求响应分析基准时间点具有重要意义。基准时间点可以确定为当前时间点，也可以确定为未来时间点，或者过去的时间点，确定不同的时间基点具有不同需求响应结果:对于基准时间点为未来时间时，通过分析历史数据得到的基线负荷可以用于指导电力的生产和电力的消耗；对于基准时间点为历史时间点，可以反映电力系统出现事故期间不实施需求响应的情况下，每个时间基点可能消耗的负荷。基准时间点可以以小时为单位，也可以以半天、一天等为单位，但通常情况下，对过于细小的时间单位上的电力数据进行分析容易导致错误结果，因为电力数据在某个细小的时间单位一般存在随机波动；对于过大的时间单位上的电力数据进行分析也容易导致错误结果，因为电力数据在某个较大时间单位上的情况未必能真实反映实际情况，因此，较为优选的基准时间点通常为一个小时。
[0044]步骤S102:以基准时间点所在的时段为终点，采集基准时间点所在的时段之前的预设期间内用电终端的用电数据，所述预设期间包括等长的多个基本时段，所述基本时段的长度等于基准时间点所在的时段的长度；
[0045]基准时间点通常为一个时段的局部，要建立需求响应分析，具有参考价值的是另外的时段内与该基准时间点相同的时刻，它们在时间轴上具有周期性。为此，以基准时间点所在的时段为终点，前向采集该时段之前的一定期间内的前述用电终端的用电数据，基准时间点所在的时段之前的一定期间可以包括若干个基本时段，该基本时段的长度与基准时间点所在的时段的长度相同。比如，基准时间点选择为某天的12点，那么基准时间点所在的时段之前的一定期间可以选择这天之前的若干天，采集这若干天中每天12点的用电终端的用电数据。这些基准时间点所在的时段之前的一定期间内的基本时段可以成为采样时段。在实际应用过程中，采样时段的选择对于得到较为准确的基线负荷具有关键性影响，通常需要考虑两方面的问题:
[0046]—是采样时段的起点问题。前述虽然要求采样时段必须是基准时间点所在时段之前的时段，但是并不意味着该采样时段的起点一定是向前紧邻基准时间点所在时段的那个时段，可以间隔一定时期后的时段作为采样时段的起点。比如，基准时间点所在的时段为12月15日，那么采样时段可以以12月13、12、11日等为采样时段的起点，采用这种间隔选择采样时段(基本时段)的方式有利于避免用电终端在短期内的投机行为导致的用电畸高畸低，使得利用采样数据分析出来的基线负荷更加符合用电终端的实际用电情况。当然，这里采用间隔选择基本时段(即确定基准时间点所在时段之前的哪个时段为第一个基本时段)的方式最好对基准时间点所在的时段与采样时段的第一个时段之间的间隔有所限制，因为这个间隔如果过小，如前所述，将可能引入用电终端的用电投机因素，使结果偏离正常值，但如果过大，将可能使采集的电力数据与电力需求响应分析的基准时间点的关联性减弱，也可能导致与正常值的偏离。以前述的“天”为一个时段长度，如果基准时间点所在的时段为12月15日，本申请优选选择基准时间点所在时段之前的3个时段后的时段为第一个基本时段，即选择12月12日为第一个基本时段，12月11日为第二个基本时段、12月10为第三个基本时段，依次类推。需要说明的是在这种情况，本申请实施例中所谓的“终点”并不表达基准时间点所在的时段需要与第一个基本时段连续，而是表达从全部的时段的时间来看，基准时间点所在的时段为全部时段中最后一个时段。
[0047]二是采样时段的连续性问题。与上一个问题同样的道理，虽然要求采样时段必须是基准时间点所在时段之前的时段，但是并不意味该采样时段内的每个时段必须是连续的时段，因为采样的目的在于选择合适的样本点，而所谓合适的样本点应当是具有较大共性的一些点。比如，如果基准时间点所在的时段为某个工作日，那么采样时段的各个基本时段最好也能选择工作日，因为工作日和非工作日在用电数据方面可能存在较大的区别，选择非工作日可能使分析得到基线负荷不能较为准确地反映实际用电情况。为此，本申请比较优选的方式是先识别基准时间点所在时段的性质，然后以基准时间点所在时段为终点，选择该时段之前的与该时段性质相同的一定期间内的时段作为基本时段。
[0048]步骤S103:分别统计每个基本时段内的一个相同时刻上的用电数据，并对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷；
[0049]通过前述步骤得到预设期间内用电终端的用电数据后，以每个基本时段为一个独立单元，得到该基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据。在实际应用过程中，存在两种可能:一是预设期间内的用电终端的用电数据本身即是以每个基本时段的方式给出的，则仅需要获取该基本时段的相应时刻的用电数据即可；二是预设期间内的用电终端的用电数据是以整体“打包”的方式给出的，那么需要以基本时段为单位，按照实际情况进行拆分，进而获取到每个时段上与基准时间点相同时刻的用电数据。
[0050]获取每个基本时段内的相同时刻的用电数据后，即可进行用电终端基线负荷的计算。具体实现基线负荷计算的方式很多，比如，一种简单便捷的方式是将所有的用电数据进行平均，将该平均值作为基线负荷，还比如，进行加权平均得到基线负荷，或者进行指数化求解得到一个可以反映用电终端用电情况的指数。
[0051]步骤S104:利用基线负荷控制用电终端的用电。
[0052]本实施例提供的实现电力需求响应的技术方案在确定基准时间点后，采集基准时间点所在的时段之前预设期间内与基准时间点相同的时刻对应的用电终端的用电数据，利用该用电数据计算基线负荷，得到基线负荷后用于控制用电终端的用电。与现有技术相比，本实施例通过采样的历史数据进行样本分析，得到可以衡量用电终端用电情况的基线负荷，进而利用该基线负荷控制用电终端的实际用电行为，使用电终端的用电的随机性降低，从而有利于电力供给系统平衡供电，保持供需平衡，较好地实现了电力需求响应。
[0053]上述实施例尽管已能较好地实现本申请的发明目的，但在实际应用过程中，基于某些特定需要，还可以对上述实施例的技术方案进行各种变形，以得到更加优化的技术效果。下面示例性介绍三种:
[0054]变形方式之一:是对前述实施例采集到基准时间点所在时段之前的基本时段相同时刻对应的用电数据进行筛选排除某些不合格的基本时段。在采集到的基本时段上相同时刻对应的用电数据当中，某些用电数据可能不具有实际预测价值，可称为“坏点”，这些“坏点”并不积极地提供作为计算基线负荷的样本点，反倒会对计算基线负荷的其他样本点造成破坏。比如，在10个基本时段相同时刻对应的10个用电数据当中，某个用电数据极其偏低，这种情况下，如果仍然将该用电数据作为分析电力需求响应的样本点，假设以前述的平均法得到基线负荷，那么该用电数据将显著拉低平均值，但是，用电终端的实际用电情况可能是除该样本点外，其他数据均在某天基准线上下浮动，也就是说，最能反映用电终端的用电情况的应当是除该“坏点”数据之外的其他样本点数据。基于这种原因，本申请优选对获取的用电数据进行筛选，确定出不合格的用电数据，进而也不考虑该基本时段。在实际应用过程中，具体可以采用均方差的方式判断是否存在不合格的基本时段，即判断某个基本时段上的相同时刻的用电数据在全部基本时段相同时刻上的用电数据形成的均方差线上的分布情况，如果分布偏离该均方差较远(到均方差线的距离超过了预设阀值)，说明该用电数据如果纳入样本体系将可能导致不良影响，如果分布偏离该均方差较近或者重合(到均方差线的距离在预设阀值之内)，则说明该用电数据不会对样本体系存在不良影响。
[0055]变形方式之二:在前述方式之上引进修正因子，利用该修正因子对通过前述步骤得到的基线负荷进行一定程度上的修正。由于现实客观情况表明，天气情况对用电终端的用电具有一定影响，比如，天气非常热的时，用电量将增加，天气过于冷时，用电量也可能增力口，而天气适中时，则用电量平稳。为此，可以将气象因素作为修正因子的一个考虑方向。具体考虑方式是采集基准时间点之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该数据的平均值，将该平均值与各个基本时段内相同时刻之前的预设个数的时间点对应的数据平均值作商，将该商值作为气象修正因子。之所以采用基准时间点之前的预设个数的时间点对应的用电数据，是因为天气的变化通常在一个基准时间点内是连续的，因此基准时间点之前的某几个时间点上的情况能够反映气象的情况。当然还可以将其他因素作为考虑修正因子的方向。获取气象修正因子后，将该气象因子用于修正前述步骤得到的基线负荷，具体修正方式可以是作为比例因子与基线负荷相乘，也可以作为指数因子作为基线负荷的指数。
[0056]变形方式之三:在第二种方式基础之上，对气象修正因子进行适当限定，以使气象修正因子真正起到“修正”的作用，而不是起到本质改变基线负荷。也就是说，给通过前述步骤得到的气象修正因子预置一个区间，得到的气象修正因子在该区间内，则认为该气象修正因子具有修正作用，可以用于对基线负荷的修正，否则，当得到的气象修正因子在该区间的上限值之上时，直接采用该上限值为气象修正因子，当得到的气象修正因子在该区间的下限值之下时，直接采用该下限值为气象修正因子。该区间的具体范围在实际应用过程中，可通过“学习”历史数据拟合出一个恰当的区间，也可以先设定一个初始区间，通过在该区间上多次试验得到一个较为稳定的区间。本申请基于各种因素的综合考虑以及凭借经验，优选该区间范围为0.85?1.15。
[0057]上述过程详细介绍了本申请的技术方案，但为了便于更进一步理解本申请的技术方案，下面以一个具体的实例进行说明:
[0058]假设准备进行需求响应分析的基准时间点设定为2011年12月9日周五中午12点。实现电力需求分析的方法过程如下:
[0059]先进行基本时段的选择:选择能代表用电终端用电量的10个典型日。该典型日从2011年12月9日前的第3天(即12月6日)往前算起，跳过周未、节假日与事故日等，直到够10天为止。
[0060]表1:某用电终端用电数据表
[0061]
【权利要求】
1.一种实现电力需求响应的方法，其特征在于，该方法包括: 确定进行电力需求响应分析的基准时间点； 以基准时间点所在的时段为终点，采集基准时间点所在的时段之前的预设期间内用电终端的用电数据，所述预设期间包括等长的多个基本时段，所述基本时段的长度等于基准时间点所在的时段的长度； 分别统计每个基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据，并对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷； 利用基线负荷控制用电终端的用电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在统计得到每个基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据后，所述方法还包括: 对用电数据进行筛选以除去不合格的基本时段，所述不合格的基本时段为该基本时段内的所述相同时刻上的用电数据与全部基本时段内的所述相同时刻上的用电数据的均方差超过预设的距离阀值； 所述对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷具体为对经过筛选后剩下的基本时段的相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 在基准时间点所在的时段内，采集基准时间点之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第一平均值； 在经过筛选后剩下的基本时段内，采集与基准时间点相同的时刻之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第二平均值； 用第一平均值除以第二平均值得到气象修正因子； 用气象修正因子修正所述用电终端的基线负荷。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预置气象修正因子的区间，当用第一平均值除以第二平均值得到的气象修正因子大于该区间的上限值时，则用该上限值修正所述用电终端的基线负荷；当用第一平均值除以第二平均值得到的气象修正因子小于该区间的下限值时，则用该下限值修正所述用电终端的基线负荷。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 判断基准时间点所在的时段是否为历史时段，如果是，则将所述基线负荷与基准时间点的当前负荷进行加权平均，所述基线负荷所占的比重大于基准时间点当前负荷的比重，所述利用基线负荷控制用电终端的用电具体为利用加权平均的结果控制用电终端的用电。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基准时间点为一个小时， 所述基准时间点所在的时段为一天，所述预设期间为10天，所述气象修正因子的区间为0.85~1.15，所述基线负荷所占的比重为90%，所述基准时间点当前负荷的比重为10%。
7.一种实现电力需求响应的装置，其特征在于，该装置包括:基准时间点确定单元、用电数据采集单元、基线负荷计算单元和用电控制单元，其中: 所述基准时间点确定单元，用于确定进行电力需求响应分析的基准时间点； 所述用电数据采集单元，用于以基准时间点所在的时段为终点，采集基准时间点所在的时段之前的预设期间内用电终端的用电数据，所述预设期间包括等长的多个基本时段，所述基本时段的长度等于基准时间点所在的时段的长度； 所述基线负荷计算单元，用于分别统计每个基本时段内与基准时间点相同时刻上的用电数据，并对各相同时刻对应的用电数据进行运算以得到用电终端的基线负荷； 所述用电控制单元，用于利用基线负荷控制用电终端的用电。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括用电数据筛选单元，用于对用电数据进行筛选以除去不合格的基本时段，所述不合格的基本时段为该基本时段内的所述相同时刻上的用电数据与全部基本时段内的所述相同时刻上的用电数据的均方差超过预设的距离阀值；所述基线负荷计算单元具体用于对经过筛选后剩下的基本时段的相同时刻对应的用电数据进行运算以得到基线负荷。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，该装置还包括基线负荷修正单元，该基线负荷修正单元包括第一平均值计算子单元、第二平均值计算子单元、气象修正因子获得子单元和基线负荷修正子单元，其中: 所述第一平均值计算子单元，用于在基准时间点所在的时段内，采集基准时间点之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第一平均值； 所述第二平均值计算子单元，用于在经过筛选后剩下的基本时段内，采集与基准时间点相同的时刻之前的预设个数的时间点对应的用电数据，计算该预设个数的时间点对应的用电数据的平均值作为第二平均值； 所述气象修正因子获得子单元，用于将第一平均值除以第二平均值得到气象修正因子; 所述基线负荷修正子单元，用于用气象修正因子修正所述用电终端的基线负荷。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在预置气象修正因子的区间时，所述基线负荷修正单元还包括区间值比较子单元，用于将气象修正因子与所述区间的上下限值进行比较，当气象修正因子大于该区间的上限值时，触发基线负荷修正子单元用该上限值修正所述用电终端的基线负荷；当气象修正因子小于该区间的下限值时，触发基线负荷修正子单元用该下限值修正所述用电终端的基线负荷。
【文档编号】H02J3/14GK103490422SQ201310468627
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】刘燕, 叶军, 田晓军, 刘延乐, 李向军, 丁科, 戴宏伟, 刘尚伟 申请人:陕西省地方电力（集团）有限公司