专利名称：一种电力需求响应方法和响应系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力需求响应方法和响应系统。
背景技术：
最近几年，我国的电力消耗持续增长，特别是电力负荷迅速增长，电力供应的紧张已经成了制约经济发展的重要因素。在这种情况下，对电力需求的响应进行科学管理，是提高用电效率、降低电网负荷的有效途径。电力需求响应是结合当前的电力供应形势和用户用电需求，对电力需求进行科学响应，避免影响电网的稳定性，提高供电网络的高效运行，同时降低用户的电费支出，并且避免对用户生活质量的影响。电力需求响应是电力需求侧管理的一部分，是直接面向用户、面向电器的，作用于供电网络的“最后一公里”。上世纪七十年代，美国进行电力市场化改革后，首先提出了电力需求响应的概念。这个概念进入中国后，结合中国电力的实际情况，对电力需求响应的理念、作用、实施方法等做了很多扩充和优化。根据需求响应的方式，可以分为电价响应、激励响应，结合两者的响应称为综合响应。电价响应又可分为分时电价响应、实时电价响应和尖峰电价响应等。分时电价，即将固定电价转变为不同时段的不同价格的机制，在用电高峰时段提高电价，在用电低谷时段降低电价，以指导用户错峰用电，保证电网的稳定和高效。分时电价包括时段电价、假日电价、季节电价等。实时电价，即采用比传统方式更快的价格更新机制，供电部门根据电网的负荷变化、突发事件等，在事先协议的范围内实时调整电价，调整的周期可以为I小时或更短。尖峰电价，即在电网发生影响突发事件时，例如重大庆典、地方性节日等，系统对电价进行临时调整，用市场的手段为电网降低负荷。激励响应是根据供电部门周期性或临时性的政策，在系统可靠性可能受到影响或者电价较高时对用电进行干预的方法，包括直接负荷控制、可中断负荷控制、需求侧定价控制等。直接负荷控制是根据供电部门的指令，直接调整电器的开关和运行状态，从而在保证电网安全的同时尽可能少的影响用户用电。可中断负荷控制是在突发情况或电网负荷过大时，对部分用电设备进行直接停电，以降低电网负荷，保证电网的安全和高效。需求侧定价是对电价进行事后确定，在特定时间内根据用户的用电量确定电价，采用价格杠杆，控制用户的用电行为。目前，还未出现一种系统的智能化响应系统和响应方法，造成了电网负荷不平衡、电网安全性差、用户的综合电费高、限电对居民生活的影响大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力需求响应方法和响应系统，该响应方法和响应系统能平衡电网负荷、提高电网安全性能、降低用户的综合电费、避免限电对居民生活的影响。、
解决上述技术问题的技术方案是
一种电力需求响应方法，包括
用于将电力部门接口与供电系统进行连接的步骤；
用于通过电力部门接口向供 电系统获取供电信息的步骤；
用于根据供电信息对全电网的用电需求进行分析的步骤；
用于根据用电需求的分析对社区的供电信息和用电需求进行分析的步骤；
用于生成调度方案的步骤；
用于根据调度方案通过需求响应装置进行执行的步骤。实现上述响应方法的响应系统包括
用于通过电力部门接口向供电系统获取供电信息的电力部门接口装置；
用于根据供电信息对全电网的用电需求进行分析的用电需求分析装置；
用于根据用电需求的分析对社区的供电信息和用电需求进行分析的社区分析装置； 用于生成调度方案的需求调度装置；
用于根据调度方案通过需求响应装置进行执行的需求响应装置。本发明电力需求响应系统及响应的方法提供了一种高效、易用、可靠的工商业和社区用电需求响应的手段，提高供电和用电的透明度，精确掌握每个用户的用电情况，对供电和用电进行精细化分析和管理；本系统和方法可使工商业和社区更智能化的管理用电需求，以达到平衡电网负荷，同时又可提高供电网络的安全性，降低用户的综合电费、避免限电对居民生活的影响。
图I是本发明电力需求响应系统的功能模块图。图2是本发明电力需求响应方法的步骤流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明实施例中，通过对工商业和社区的用电需求进行科学管理和响应，直接面向用户进行需求管理，实现自动信息获取、自动电网分析、自动社区分析、自动生成和优化调度方案、自动进行现场需求响应和电器互动控制。请参阅图1，其为本发明电力需求响应系统功能模块图。该电力需求响应系统包括电力部门接口装置10、用电需求分析装置11、社区分析装置12、需求调度装置13和需求响应装置14。该电力部门接口装置10包括数据库系统和应用软件,利用webservice数据接口和互联网通道，实时远程获得供电系统实时公开发布和针对性发布分时电价、阶梯电价、实时电价等电价数据，以及重大庆典、直接负荷控制、可中断负荷控制、需求侧定价等供电激励信息，并将这些信息经过加密传输，传送给用电需求分析装置11。该用电需求分析装置11综合来自供电系统的数据和电力用户的需求数据，在整个电网或区域电网范围内进行分析，得到的分析结果传给社区分析装置12 ;社区分析装置12在社区范围内对供电信息和用电需求进行分析，分析结果传给需求调度装置13 ;需求调度装置13生成和优化需求调度方案，传送给需求响应装置14并执行需求响应。在分析供电信息和需求信息时，充分结合分时电价、实时电价、尖峰电价等电价需求响应，和直接负荷控制、可中断负荷控制、需求侧定价等激励需求响应，并按照电网安全、必需生活用电、主要生活用电、可控负荷、可中断负荷的次序，进行优先级由高到低的排序，优先响应安全需求，其次响应经济需求和舒适需求，得到综合优化的需求响应方案。其中，需求响应装置14包括电价响应装置141、激励响应装置142和综合响应装置143。该电价响应装置141利用分时电价、实时电价和尖 峰电价的机制，对各类负荷进行开关控制和功率调节，达到降低电费、平衡电网负荷的目的。该激励响应装置142根据供电政策，采用直接负荷控制、可中断负荷控制和需求侧定价等方式控制设备负荷，既能保护电网，又可避免大面积停电或者整户顶点，避免人们的生活和工作受到停电的影响。图2为图I所示电力需求响应系统的流程图，该方法包括如下步骤
步骤SlOI，用于将电力部门接口与供电系统进行连接的步骤；
在此步骤中，将供电系统和电力部门接口通过光纤、宽带载波或网络通道连接。步骤S102，用于通过电力部门接口向供电系统获取供电信息的步骤；
在此步骤中，通过电力部门接口收集供电系统发布的各类供电数据，包括分时电价、实时电价、阶梯电价等电价数据，重大事件、临时调度、负荷保障等供电事件等。对获得的供电信息进行自动筛选，存储对本系统有用的信息，供下一步分析和处理时使用。步骤S103，用于根据供电信息对全电网的用电需求进行分析的步骤；
在此步骤中，系统对整个电网或区域电网内的供电需求进行分析，因为本系统的定位是供电网络的“最后一公里”，即电网末端，因此分析的侧重点在区域电网或局部电网。该步骤通过电价计算、需求量统计、突发事件统计、电网潮流计算方法，计算电网的电力需求情况，并把需求按社区进行划分，将供电指标分配给各个社区，以便于能形成合理的调度方案。其中供电信息包括区域的总体电力供应、分布式电源数量和容量、储能设备的数量和储能状态等；用电需求包括用户分布、用户类型、用电设备数量和容量、用电设备的负荷优先级等。步骤S104，用于根据用电需求的分析对社区的供电信息和用电需求进行分析的步骤；
在此步骤中，系统根据电网分析的结果，对本社区的供电信息和用电需求进行分析。社区是用电管理的基层单位，通常具有相同或相似的用电需求，相同的电价区间。在社区内，系统针对重点用户、重点负荷类型的用电设备数据采集信息和负荷特性精细化分析，并结合社区的阶梯电价和分时电价，得到最佳的供用电平衡点。步骤S105，用于生成调度方案的步骤；
在此步骤中，系统根据上述分析结果生成最佳的需求响应调度方案，在生成和优化方案时，充分结合分时电价、实时电价、尖峰电价等电价需求响应，和直接负荷控制、可中断负荷控制、需求侧定价等激励需求响应，并按照电网安全、必需生活用电、主要生活用电、可控负荷、可中断负荷的次序，进行优先级由高到低的排序，优先响应安全需求，其次响应经济需求和舒适需求，得到综合优化的需求响应方案。
步骤S106，用于根据调度方案通过需求响应装置进行执行的步骤；
在此步骤中，系统将生成并经过优化的需求响应调度方案传输给需求响应装置，由需求响应装置执行调度操作。所述根据调度方案通过需求响应装置进行执行的步骤包括电价响应步骤、激励响应步骤和综合响应步骤。其中该电价响应步骤利用分时电价、实时电价和尖峰电价的机制，对各类负荷进行开关控制和功率调节，达到降低电费、平衡电网负荷的目的。激励响应步骤根据供电政策，采用直接负荷控制、可中断负荷控制和需求侧定价等方式控制设备负荷，既能保护电网，又可避免大面积停电或者整户顶点，避免人们的生活和工作受到停电的影响。综合响应步骤为上述电价响应步骤和激励响应步骤的结合。现场需求响应的通讯可采用多种方式，包括低压电力载波、小无线网络、WIFI网络等，可充分适应各种环境，利用已有网络通道。 步骤S107，电器互动控制；
在此步骤中，系统根据预先设定的规则，对控制指令进行解析；并根据电力系统专用的加解密算法，对指令进行解密；根据操作者输入的信息，验证其合法性，检查是否具有控制用电开关和电器功率的权限，如果不具备权限，则通过网络向操作者返回拒绝控制的信号，如果验证通过，则生成实际控制指令，控制用电开关的动作，或者调节电器的功率。电力需求响应系统在通讯通道上，跨越三大网络，即光纤网络、电力网和载波通道，将三者紧密联系，同时又各有分工。在控制指令从主站传出时，信号为光纤网络的方式；在进入社区后，信号在电力网上传输；在进入楼宇内部后，信号在载波通道上传输。正因为如此，系统在信号传输的可靠性、安全性上做了特别的处理，包括对信号报文进行加密、对使用者身份进行严格认证、对电力载波信号进行CRC校验等，从而保证控制信号能准确、安全的传输，避免信号丢失、误传，避免非法用户的使用。本发明在系统构架与网络组织方式上具有一定的前瞻性，通信手段上无线通信网络和有线通信网络的结合，以保证系统的先进性和投资的有效性。在整个数据通信过程中采用TCP/IP通信协议，可屏蔽各种中间层协议，从该电力部门接口装置10到该用电需求分析装置11的通讯指令的通信可以视为在广域网中数据的传输。由于采用基于J2EE构架的数据WEB服务方式，可避免直接利用底层的Socket通信，符合HTTP I. I和DATA Service的相关国际标准，传输的数据能有效通过广域网中的各种安全设备，同时数据经过数字签名，本身的安全性和完整性也得到了保证。数据并发传输解决方案数据的并发传输是一般的网络应用系统的一大瓶颈，由于在实际应用中一个大的系统有数目巨大的基层应用(几万)，保证高传输成功率的前提是解决并发传输的通信阻塞。本发明采用J2EE+Web服务构成，即企业级的基于J2EE构架基础的数据采集和数据服务发布软件构架，该系统能支持高强度的数据并发传输和数据服务，支持海量数据查询，具有极高的实用性。其中包含有四大核心技术
I、J2EE连接体系J2EE连接体系提供了 J2EE应用和企业内存在的EIS系统集成的标准框架。2、JMS (Java信息服务)Java信息服务是一个支持企业通信系统的标准编程接口，目的在于提供一个跨越不同类型通信系统的公共接口。Java应用程序利用JMS API和企业的通信系统连接后，应用程序就能利用通信系统提供的功能创建和发送消息，达到和其它应用系统异步通信的目的。3,JDBC API:它是和关系型数据库系统集成的标准接口。应用程序用这个接口获得数据库连接、查询数据和执行其它的数据库功能。4、Web Services :允许EIS提供一些服务访问点，新的应用通过这些点可以获取数据，也可以提交数据。
本发明电力需求响应管理系统利用先进的通信技术、计算机及网络技术，为工商业或社区用户科学、有序用电，科学响应用电需求提供了一个切实可行的解决方案。它可以充分利用各类通讯介质，使管理人员可以随时随地的掌握每个用户的用电量和用电趋势等信息，可以根据需要远程控制用电，也可以设定方案进行错峰平谷，降低电力消耗。本发明的应用对象主要为各类工商业、社区电力用户等。由上述可知，本发明基于J2EE构架的数据服务，解决并发传输瓶颈问题，提供强 大的基于J2EE的Web Data Service的数据服务和数据验证。采用本发明，可使电力需求响应管理系统的运营成本极大的降低，可靠性和安全性得到极大的提高，使系统真正具有实用性，提高最终电力用户的用电自动化水平，促进供电、配电、用电各方的有序发展。综上所述，本发明解决了现有技术中所存在的既要对各类电力用户进行全面的用电需求响应，又要解决电力供应紧张、电网负荷较重等矛盾问题，同时解决当用户数量庞大时易引起网络阻塞的问题。在进行现场需求响应时，在通过网络发送控制指令前，先对控制指令进行密码验证和MD5/SHA1加密处理，在整个传输过程中均用密文方式，并充分利用无线网络、互联网、局域网等通道，从而充分利用网络资源，避免网络阻塞，同时充分保证控制指令的完整性和安全性。其中，主站系统采用J2EE + WebService的方法，用Weblogic中间件系统，可同时支持I 2万个最终用户的接入，适应国内所有地区的各类工商业、社区用户。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电力需求响应方法，其特征在于包括 用于将电力部门接口与供电系统进行连接的步骤； 用于通过电力部门接口向供电系统获取供电信息的步骤； 用于根据供电信息对全电网的用电需求进行分析的步骤； 用于根据用电需求的分析对社区的供电信息和用电需求进行分析的步骤； 用于生成调度方案的步骤； 用于根据调度方案通过需求响应装置进行执行的步骤。
2.根据权利要求I所述的电力需求响应方法，其特征在于所述的供电信息包括包括分时电价、实时电价、阶梯电价以及重大事件、临时调度、负荷保障。
3.根据权利要求I所述的电力需求响应方法，其特征在于所述根据供电信息对全电网的用电需求进行分析的步骤是指通过电价计算、需求量统计、突发事件统计、电网潮流计算方法，计算电网的电力需求情况，并把需求按社区进行划分，将供电指标分配给各个社区。
4.根据权利要求I所述的电力需求响应方法，其特征在于所述根据调度方案通过需求响应装置进行执行的步骤包括电价响应步骤、激励响应步骤和综合响应步骤。
5.根据权利要求4所述的电力需求响应方法，其特征在于电价响应步骤包括分时电价响应步骤、实时电价响应步骤和尖峰电价响应步骤；其中， 分时电价响应步骤为通过电价响应装置对用电设备的负荷类型进行分类，利用电网的峰谷电价差，在低谷时启动部分负荷，高峰时关闭或降低部分负荷，从而降低电费支出，并保证电网的稳定和高效； 实时电价响应步骤为根据实时电价调整电器的开关和功率； 尖峰电价响应步骤是指系统提前一天或一星期从供电部门获取电价，生产调度方案，在用电期间自动调整电器功率。
6.根据权利要求4所述的电力需求响应方法，其特征在于激励响应步骤包括直接负荷控制步骤、可中断负荷控制步骤、需求侧定价控制步骤。
7.一种电力需求响应系统，其特征在于包括 用于通过电力部门接口向供电系统获取供电信息的电力部门接口装置； 用于根据供电信息对全电网的用电需求进行分析的用电需求分析装置； 用于根据用电需求的分析对社区的供电信息和用电需求进行分析的社区分析装置； 用于生成调度方案的需求调度装置； 用于根据调度方案通过需求响应装置进行执行的需求响应装置。
8.根据权利要求7所述的电力需求响应系统，其特征在于需求响应装置包括电价响应装置、激励响应装置和综合响应装置。
9.根据权利要求7所述的电力需求响应系统，其特征在于电力部门接口装置通过光纤、宽带载波或网络通道连接供电系统，获取供电信息，供电信息包括分时电价、阶梯电价、实时电价和优惠电价。
全文摘要
一种电力需求响应方法，包括用于将电力部门接口与供电系统进行连接的步骤；用于通过电力部门接口向供电系统获取供电信息的步骤；用于根据供电信息对全电网的用电需求进行分析的步骤；用于根据用电需求的分析对社区的供电信息和用电需求进行分析的步骤；用于生成调度方案的步骤；用于根据调度方案通过需求响应装置进行执行的步骤。相对应的系统包括电力部门接口装置、用电需求分析装置、社区分析装置、需求调度装置和需求响应装置。该响应方法和响应系统能平衡电网负荷、提高电网安全性能、降低用户的综合电费、避免限电对居民生活的影响。
文档编号H02J3/14GK102738801SQ20121016835
公开日2012年10月17日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者相银初 申请人:深圳市科陆电子科技股份有限公司