一种基于需求响应的负荷调控方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于需求响应的负荷调控方法及系统，负荷管理系统接收负荷调整指令后，通过调整前负荷总量、用户用电信息、负荷基线值，确定每个用户的可调整负荷，然后根据负荷调整量和调整前负荷总量之间的比例，确定参与负荷调整的用户，根据用电设备的类型、环境信息以及用户操作的历史数据来判断用电设备的参与调整优先级，生成对应的负荷控制策略，并向用电设备发送控制指令，执行控制动作。通过上述技术方案，根据用户的可调整负荷以及对用电设备的操作习惯，结合环境因素，实现对用户下用电设备的智能调整，丰富了需求侧负荷调控手段。
【专利说明】
一种基于需求响应的负荷调控方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及控制领域，尤其涉及一种基于需求响应的负荷调控方法及系统。
【背景技术】
[0002]需求响应(Demand Response，简称DR)即电力需求响应的简称，是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升的短期行为。它是需求侧管理(DSM)的解决方案之一。
[0003]传统的DR手段，电力用户一般通过电话或者合同的方式接受供电方的调整指令，实时性不高，并且负荷调整的手段粗暴，在接受到调整指令时直接对用电设备进行关闭操作达到降低负荷的目的，无法实现针对用户下用电设备的智能调整。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于需求响应的负荷调控方法及系统。本发明通过公共网络将供电方、电力用户连接在一起，根据用户的可调整负荷以及对电器的操作习惯，结合环境因素，实现对用户下用电设备的智能调整，丰富了需求侧负荷调控手段。
[0005]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种基于需求响应的负荷调控方法，包括以下步骤
[0006]步骤I)、负荷管理系统接收负荷调整指令，所述负荷调整指令包括在一段时间内、在一个地区内的需求响应负荷调整量；
[0007]步骤2)、获取所述地区下调整前负荷总量、用户用电信息，计算所述用户的负荷基线值；
[0008]步骤3)、根据所述用户用电信息和所述用户的负荷基线确定每个用户的可调整负荷；
[0009]步骤4)、根据需求响应负荷调整量和调整前负荷总量之间的比例，以及用户的可调整负荷，确定参与负荷调整的用户需要调整的负荷量；
[0010]步骤5)、生成所述参与负荷调整用户对应的负荷控制策略；
[0011 ]步骤6)、根据所述负荷控制策略生成并向参与负荷调控设备发送控制指令；
[0012]步骤7)、所述参与负荷调控设备接收控制指令，执行控制动作；
[0013]步骤8)、负荷管理系统计算调整后负荷总量，以及所述调整后负荷总量和所述调整前负荷总量的差值，并将所述差值和要求的需求响应负荷调整量做比较，如果所述差值小于所述需求响应负荷调整量，将所述调整后负荷总量与所述需求响应负荷调整量的差值作为新的负荷调整量，重复步骤4-7，直到计算得到的调整负荷总量和要求的负荷调整量之间的误差范围满足要求，完成负荷调控。
[0014]进一步地，所述步骤2中，所述计算用户的负荷基线，包括:
[0015]根据用户过去两个星期内的用电数据，取得典型的工作日中用电负荷数据；
[0016]通过对用户下过去两个星期内典型的工作日用电负荷数据进行均值计算，得到用户的负荷基线值。
[0017]进一步地，所述步骤3中，所述根据用户用电信息和用户的负荷基线确定每个用户的可调整负荷，包括:
[0018]将用户当前的负荷总量减去用户的负荷基线值得到用户的可调整负荷。
[0019]进一步地，所述步骤4中，所述确定参与负荷调整的用户的需要调整负荷，包括:
[0020]将负荷调整量除以调整前负荷总量，得到需求响应负荷调整的比例；
[0021]将用户的可调整负荷除以用户当前的负荷总量，得到每个用户的可调整负荷比例；
[0022]筛选所述用户的可调整负荷比例大于所述需求响应负荷调整的比例的用户；
[0023]将所述筛选后得到的用户添加到负荷调整列表中。
[0024]进一步地，所述步骤4中，所述确定参与负荷调整的用户的需要调整负荷，还包括:
[0025]计算筛选后所有用户的可调整负荷总量，并与需求响应负荷调整量做比较，如果筛选后所有用户的可调整负荷总量小于所述需求响应负荷调整量，则将可调整负荷比例小于所述需求响应负荷调整的比例的用户继续添加到负荷调整列表，直至筛选后所有用户的可调整负荷总量大于负荷调整量。在添加可调整负荷比例小于所述需求响应负荷调整的比例的用户时，优先添加可调整负荷多的用户。
[0026]进一步地，所述步骤5中，所述生成参与负荷调整用户对应的负荷控制策略，包括:
[0027]将用户当前的负荷总量减去根据负荷基线算出的可调整负荷，得到用户的用电设备负荷上限;根据历史数据获取不同用电设备不同模式下的负荷调整量；
[0028]根据用电设备的类型、环境信息以及用户操作的历史数据来判断用电设备的参与调整优先级，以调整用电设备最少、对当前环境影响最小为基准进行用电设备的调整优先级排序；
[0029]从第一个开始逐个向下累加，直到累加后的负荷调整量大于或等于根据负荷基线算出的可调整负荷；
[0030]获取最终参与负荷调整的用电设备列表及对应的调控模式。
[0031]一种负荷管理系统，它包括:
[0032]接收模块，用于接收负荷调整指令，所述负荷调整指令包括在一段时间内、在一个地区内的需求响应负荷调整量，并将所述需求响应负荷调整量发送到计算模块；
[0033]计算模块，用于计算参与负荷调整的用户需要调整的负荷量，根据存储模块发送的存储用电设备的历史用电数据、不同用电设备不同模式下的负荷调整量和用户操作用电设备的记录，以及监控模块发送的用电设备的负荷信息以及环境信息，生成参与负荷调整设备的负荷控制策略，根据所述负荷控制策略生成参与负荷调整设备的控制指令，并将所述控制指令发送到发送模块;所述计算模块还用于计算调整前负荷总量、调整后负荷总量，以及进行调整前负荷总量和调整后负荷总量之间的差值计算；
[0034]存储模块，用于存储负荷调整列表;还用于存储用电设备的历史用电数据，不同用电设备不同模式下的负荷调整量，用户操作用电设备的记录，并将上述信息发送到所述计算模块；
[0035]监控模块，用于监控用电设备的负荷信息，以及环境信息，并将所述用电设备的负荷以及环境信息发送到所述计算模块；
[0036]发送模块，用于接收所述计算模块发送的参与负荷调整设备的控制指令，向用电设备发送负荷调控指令。
[0037]本发明的有益效果是，本发明提供一种基于需求响应的负荷调控方法及系统，负荷管理系统接收负荷调整指令后，通过调整前负荷总量、用户用电信息、负荷基线值，确定每个用户的可调整负荷，然后根据负荷调整量和调整前负荷总量之间的比例，确定参与负荷调整的用户，生成对应的负荷控制策略，并向用电设备发送控制指令，执行控制动作，如果调整前负荷总量和调整后负荷总量的差值小于要求的负荷调整量，则再次进行调整。通过上述技术方案，根据用户的可调整负荷以及对用电设备的操作习惯，结合环境因素，实现对用户下用电设备的智能调整，丰富了需求侧负荷调控手段。
【附图说明】
[0038]图1是本发明提供实施例1的一种基于需求响应的负荷调控方法的流程图；
[0039]图2是本发明提供实施例2的一种负荷管理系统的结构图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
[0041 ] 实施例1
[0042]参照附图1，本实施例提供的一种基于需求响应的负荷调控方法，包含以下步骤:
[0043]SlOl、负荷管理系统接收负荷调整指令；
[0044]负荷管理系统可以和电网的调度单位或者其他有负荷调控需求的企业通过公共互联网连接，接受到的的负荷调整指令包括在一段时间内、某个地区内的负荷调整量，例如在晚上9:00-10:00某一地区降低负荷10KW。
[0045]S102、获取地区下调整前负荷总量、用户用电信息，计算用户的负荷基线值；
[0046]负荷管理系统接收负荷调整指令后，首先查询指定地区下所有用户信息以及用户下当前所有在用的用电设备，同时计算负荷管理系统中指定地区下地区所有用户的当前负荷总量，用电设备可以是家用的电器，也可以是商业楼宇中HVAC系统中的温控设备等用电设备。
[0047]获取用户信息后，再在负荷管理系统的存储系统中查找用户过去两个星期内的用电数据，存储系统包括不限于是数据库，也可以是Hadoop中HDFS之类的存储容器。
[0048]在用户过去两个星期内的用电数据中，截取得典型的工作日中用电负荷数据，通过对用户下过去两个星期内典型的工作日用电负荷数据进行均值计算，即将典型的工作日用电负荷数据累加，并除以天数，得到用户的负荷基线值。
[0049]例如用户A，过去两个星期内典型的工作日总用电数量是100W，天数是10天，那么用户A的负荷基线值就是100W/10 = 10W。
[0050]S103、根据用户用电信息和用户的负荷基线确定每个用户的可调整负荷；
[0051]将用户当前的负荷总量减去用户的负荷基线值得到用户的可调整负荷。例如当前用户A的负荷是12W，负荷基线值是10W，那么用户A的可调整负荷就是12W-10W=2W。
[0052]S104、根据需求响应负荷调整量和调整前负荷总量之间的比例，以及用户的可调整负荷，确定参与负荷调整的用户需要调整的负荷量；
[0053]将负荷调整量除以调整前负荷总量，得到需求响应负荷调整的比例；
[0054]将用户的可调整负荷除以用户当前的负荷总量，得到每个用户的可调整负荷比例。
[0055]筛选用户的可调整负荷比例大于需求响应负荷调整的比例的用户；
[0056]将筛选后得到的用户添加到负荷调整列表中。
[0057]计算筛选后所有用户的可调整负荷总量，并与负荷调整量做比较，如果筛选后所有用户的可调整负荷总量小于负荷调整量，则继续添加可调整负荷比例小于需求响应负荷调整的比例的用户，直至筛选后所有用户的可调整负荷总量大于负荷调整量，优先添加可调整负荷多的用户。
[0058]举例来说，某个地区内现在的总负荷量10KW，需要调整的负荷调整量是1Kff，那么需求响应负荷调整的比例就是10%，优先筛选可调整负荷比例大于10%的用户，并把这些用户添加到负荷调整表里，按照负荷调整比例大小进行排序。
[0059]对于用户A来说，用户A的可调整负荷是2W，当前负荷总量是12W，可调整比例是16.7%，大于10%，那么用户A就可以添加到负荷调整表里，列入参与负荷调整的名单里。
[0060]然后再统计负荷调整表里面所有可调整负荷10%以上的用户的负荷总量，和需要调整的负荷调整量是1KW做比较，如果负荷调整表里的用户的负荷总量比1KW小，那么再去添加可调整比例小于10%的用户，优先添加那些可调整负荷大的用户，直到负荷调整表里的用户的负荷总量大于需要调整的负荷调整量。
[0061]S105、生成所述参与负荷调整用户对应的负荷控制策略；
[0062]将用户当前的负荷总量减去根据负荷基线算出的可调整负荷，得到用户的用电设备负荷上限；
[0063]根据历史数据获取用电设备不同模式下的负荷调整量；
[0064]根据用电设备的类型、环境信息以及用户操作的历史数据来判断用电设备的参与调整优先级，以调整用电设备最少、对当前环境影响最小为基准进行用电设备的调整优先级排序；
[0065]从第一个开始逐个向下累加，直到累加后的负荷调整量大于或等于根据负荷基线算出的可调整负荷。
[0066]举例来说，用户A的可调整负荷是2W，当前负荷总量是12W，那么用户A参与负荷调整后，他的用电设备负荷上限就是10W，也即是说在晚上9:00-10:00，用户A的负荷需要保持在1W以下。
[0067]在负荷系统中通过历史数据可以计算出用户A的用电设备关闭或调节模式后的负荷调整量，比如热水器打开时功率是1000W，关闭时是5W，那么我们可以大致计算出热水器从打开到关闭的负荷调整量是995W。
[0068]然后查询在线设备列表里面，确定用户A当前使用的用电设备，并且负荷系统通过用电设备的传感器获知用户A当前的环境信息，比如温度、湿度、光线、人体活动等信息，
[0069]然后根据用户A的用电设备的类型、环境信息以及操作的历史数据来判断用电设备的参与调整优先级，比如，当前室内温度适宜，则空调的关闭优先级较高;天气较热，则热水器的关闭优先级较高；空气质量好，空气净化器的关闭优先级较高等;在同样环境、同样电器、同样功率的条件下，用户手动关闭次数最多的用电设备或者用户A自己设定用电设备的关闭顺序优先级较高，这样就可以得到用户A参与负荷调整的用电设备优先级次序。
[0070]然后将每个用电设备的可调控负荷进行累加，直到累加后的可调控负荷大于2W，即可得到最终用户A参与负荷调整的用电设备。
[0071]S106、根据所述负荷控制策略生成并向参与负荷调控设备发送控制指令；
[0072]S107、负荷调控设备接收控制指令，执行控制动作；
[0073]S108、负荷管理系统计算调整后负荷总量，以及所述调整后负荷总量和所述调整前负荷总量的差值，并将所述差值和要求的需求响应负荷调整量做比较，如果所述差值小于所述需求响应负荷调整量，将所述调整后负荷总量与所述需求响应负荷调整量的差值作为新的负荷调整量，重复步骤S104-S107，直到计算得到的调整负荷总量和要求的负荷调整量之间的误差范围满足要求，完成负荷调控。
[0074]负荷管理系统在在负荷调控开始一段时间后，比较理想是3分钟后，计算指定地区调整后负荷总量，计算结果是91KW，和调整前负荷总量作比较，得到负荷调整值为9kw，比要求的负荷调整量1kw要小lkw。此时，负荷管理系统将缺少的Ikw缺口当做第二次负荷调整要求，重复步骤S104-S107，进行调控操作，直到最终负荷调整值满足要求的负荷调整值。
[0075]参照附图2，本实施例提供的一种负荷管理系统200，包括:
[0076]接收模块201，用于接收负荷调整指令，负荷调整指令包括在一段时间内、在一个地区内的需求响应负荷调整量，并将需求响应负荷调整量发送到计算模块202;
[0077]计算模块202，用于计算参与负荷调整的用户需要调整的负荷量，根据存储模块发送的存储用电设备的历史用电数据、不同用电设备不同模式下的负荷调整量和用户操作用电设备的记录，以及监控模块发送的用电设备的负荷信息以及环境信息，生成参与负荷调整设备的负荷控制策略，根据负荷控制策略生成参与负荷调整设备的控制指令，并将所述控制指令发送到发送模块205;计算模块202还用于计算调整前负荷总量、调整后负荷总量，以及进行调整前负荷总量和调整后负荷总量之间的差值计算；
[0078]存储模块203，用于存储负荷调整列表;还用于存储用电设备的历史用电数据，不同用电设备不同模式下的负荷调整量，用户操作用电设备的记录，并将上述信息发送到计算模块202;
[0079]监控模块204，用于监控用电设备的负荷信息，以及环境信息，并将所述用电设备的负荷以及环境信息发送到计算模块202;
[0080]发送模块205，用于接收计算模块202发送的参与负荷调整设备的控制指令，向用电设备发送负荷调控指令。
[0081]上述实施例用于对本发明作进一步说明，但并不将本发明局限于这些【具体实施方式】。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
【主权项】
1.一种基于需求响应的负荷调控方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤I)、负荷管理系统接收负荷调整指令，所述负荷调整指令包括在一段时间内、在一个地区内的需求响应负荷调整量； 步骤2)、获取所述地区下调整前负荷总量、用户用电信息，计算所述用户的负荷基线值； 步骤3)、根据所述用户用电信息和所述用户的负荷基线确定每个用户的可调整负荷；步骤4)、根据需求响应负荷调整量和调整前负荷总量之间的比例，以及用户的可调整负荷，确定参与负荷调整的用户需要调整的负荷量； 步骤5)、生成所述参与负荷调整用户对应的负荷控制策略； 步骤6)、根据所述负荷控制策略生成并向参与负荷调控设备发送控制指令； 步骤7)、所述参与负荷调控设备接收控制指令，执行控制动作； 步骤8)、负荷管理系统计算调整后负荷总量，以及所述调整后负荷总量和所述调整前负荷总量的差值，并将所述差值和要求的需求响应负荷调整量做比较，如果所述差值小于所述需求响应负荷调整量，将所述调整后负荷总量与所述需求响应负荷调整量的差值作为新的负荷调整量，重复步骤4-7，直到计算得到的调整负荷总量和要求的负荷调整量之间的误差范围满足要求，完成负荷调控。2.如权利要求1所述的一种基于需求响应的负荷调控方法，其特征在于:所述步骤2中，所述计算用户的负荷基线，包括: 根据用户过去两个星期内的用电数据，取得典型的工作日中用电负荷数据； 通过对用户下过去两个星期内典型的工作日用电负荷数据进行均值计算，得到用户的负荷基线值。3.如权利要求1所述的一种基于需求响应的负荷调控方法，其特征在于:所述步骤3中，所述根据用户用电信息和用户的负荷基线确定每个用户的可调整负荷，包括: 将用户当前的负荷总量减去用户的负荷基线值得到用户的可调整负荷。4.如权利要求1所述的一种基于需求响应的负荷调控方法，其特征在于:所述步骤4中，所述确定参与负荷调整的用户的需要调整负荷，包括: 将负荷调整量除以调整前负荷总量，得到需求响应负荷调整的比例； 将用户的可调整负荷除以用户当前的负荷总量，得到每个用户的可调整负荷比例； 筛选所述用户的可调整负荷比例大于所述需求响应负荷调整的比例的用户； 将所述筛选后得到的用户添加到负荷调整列表中。5.如权利要求4所述的一种基于需求响应的负荷调控方法，其特征在于:所述步骤4中，所述确定参与负荷调整的用户的需要调整负荷，还包括: 计算筛选后所有用户的可调整负荷总量，并与需求响应负荷调整量做比较，如果筛选后所有用户的可调整负荷总量小于所述需求响应负荷调整量，则将可调整负荷比例小于所述需求响应负荷调整的比例的用户继续添加到负荷调整列表，直至筛选后所有用户的可调整负荷总量大于负荷调整量。6.如权利要求5所述的一种基于需求响应的负荷调控方法，其特征在于: 在添加可调整负荷比例小于所述需求响应负荷调整的比例的用户时，优先添加可调整负荷多的用户。7.如权利要求1所述的一种基于需求响应的负荷调控方法，其特征在于:所述步骤5中，所述生成参与负荷调整用户对应的负荷控制策略，包括: 将用户当前的负荷总量减去根据负荷基线算出的可调整负荷，得到用户的用电设备负荷上限;根据历史数据获取不同用电设备不同模式下的负荷调整量； 根据用电设备的类型、环境信息以及用户操作的历史数据来判断用电设备的参与调整优先级，以调整用电设备最少、对当前环境影响最小为基准进行用电设备的调整优先级排序; 从第一个开始逐个向下累加，直到累加后的负荷调整量大于或等于根据负荷基线算出的可调整负荷； 获取最终参与负荷调整的用电设备列表及对应的调控模式。8.一种负荷管理系统，其特征在于，它包括: 接收模块，用于接收负荷调整指令，所述负荷调整指令包括在一段时间内、在一个地区内的需求响应负荷调整量，并将所述需求响应负荷调整量发送到计算模块； 计算模块，用于计算参与负荷调整的用户需要调整的负荷量，根据存储模块发送的存储用电设备的历史用电数据、不同用电设备不同模式下的负荷调整量和用户操作用电设备的记录，以及监控模块发送的用电设备的负荷信息以及环境信息，生成参与负荷调整设备的负荷控制策略，根据所述负荷控制策略生成参与负荷调整设备的控制指令，并将所述控制指令发送到发送模块;所述计算模块还用于计算调整前负荷总量、调整后负荷总量，以及进行调整前负荷总量和调整后负荷总量之间的差值计算； 存储模块，用于存储负荷调整列表;还用于存储用电设备的历史用电数据，不同用电设备不同模式下的负荷调整量，用户操作用电设备的记录，并将上述信息发送到所述计算模块； 监控模块，用于监控用电设备的负荷信息，以及环境信息，并将所述用电设备的负荷以及环境信息发送到所述计算模块； 发送模块，用于接收所述计算模块发送的参与负荷调整设备的控制指令，向用电设备发送负荷调控指令。
【文档编号】H02J3/14GK105932683SQ201610265480
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】倪立洲
【申请人】国网浙江省电力公司, 杭州天丽科技有限公司, 国家电网公司