一种需求侧的响应处理方法与流程
本发明涉及电力管理技术领域，特别涉及一种需求侧的响应处理方法。
背景技术
现在的工业电费计费，并不是完全根据用电量的多少来进行计费，而是涉及到电度电费、基本电费和附加电费等多种电费，对于企业来说，所缴纳的电费并没有完全转变成电能进行工业生产。
为了更合理的利用企业所缴纳的电费，需要控制企业用电的波动，一般企业会通过增加储能设备来对电能消耗进行削峰等处理，而这种处理并没有充分发挥出储能设备和企业的一些可控功率设备的作用，如空调设备的控制等。
技术实现要素：
为了进一步平稳企业用电，降低企业成本同时减少电网的波动，本申请提供了一种需求侧的响应处理方法。
本申请提供的一种需求侧的响应处理方法，包括步骤：
获取用户用电历史数据，所述历史数据包括固定功耗设备的用电历史数据和可控功耗设备的用电历史数据；
对所述历史数据进行统计，识别出负荷异常点；
对去除负荷异常点的历史数据进行统计，得到计费周期内的平均用电数据；
以可控功耗设备的功率和时间的关系为自变量、以储能设备的充放电功率和时间的关系为自变量、以可控功耗设备的预设工作周期的总能耗为约束条件、以储能设备的容量为约束条件，以预设工作周期内的最大功率与所述平均用电数据之间的差值最小为优化目标对可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电功率和时间的关系进行优化；
根据优化结果对可控功耗设备和储能设备进行处理。
优选的，所述以预设工作周期内的最大功耗，为对预设工作周期内的功耗的预计，具体为：
根据固定功耗设备的用电历史数据预测下一工作周期内的固定功耗设备的功率和时间的变化关系；
将所述固定功耗设备的功率、可控功耗设备的功率和储能设备的充电功率在预设工作周期内的最大值作为预设工作周期内的最大功耗。
优选的，所述对所述历史数据进行统计，识别出负荷异常点，具体为：
设置统计周期，所述统计周期不低于14天且不高于60天；
在每个统计周期内分别对固定功耗设备的用电历史数据和可控功耗设备的用电历史数据进行统计；
所述统计为对每天的同一时间点的功率进行统计；
通过基于正态分布的一元离群点检测方法对分别对固定功耗设备的用电历史数据和可控功耗设备的用电历史数据进行检测；
当某一时间点的固定功耗设备的功耗或可控功耗设备的功耗被检测为异常时，将该时间点作为负荷异常点。
优选的，对以可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电时间进行优化时，还以可控功耗设备的预设工作周期的最小功率作为约束条件。
优选的，对以可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电时间进行优化时，还以储能设备的充放电功率的极值作为约束条件。
优选的，对以可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电时间进行优化时，还以可控功耗设备的最大功率改变量作为约束条件。
优选的，所述根据固定功耗设备的用电历史数据预测下一工作周期内的固定功耗设备的功率和时间的变化关系，还包括通过获取天气情况对所述预测进行修正，所述修正方法为通过统计天气情况与固定功耗设备的相关关系，根据所述相关关系对下一工作周期内的固定功耗设备的功率和时间的变化关系进行修正。
优选的，所述根据优化结果对可控功耗设备和储能设备进行处理，还包括：
获取用户可用的外部储能设备的状态，所述外部储能设备的状态包括：每个外部储能设备的电池容量、充电功率、放电功率以及当前电池剩余能量与电池容量的比值；
根据所述外部储能设备的信息构建外部储能设备的自动需求响应计划，具体为：
获得使用户可用的外部储能设备收益最大的外部储能设备初始充放电计划p1；
获得使用户从电网的所需的最大负荷最小的外部储能设备充放电计划p2；p2＝argmin∑((max(l(p2)-t，0))n+k1×(l(p2)-t)-k2×f(p2)×μf×jf(p2))
，其中，l(p2)为为充放电计划p2下对应的用户从电网的所需的最大负荷，t为预设的负荷常数，n为预设的正常数，作为成本的惩罚项指数，其值大于1，k1、k2为预设的正常数，分别表征与(l(p2)-t)相关的收益系数和电费支出相关的成本系数，f(p2)为充放电计划p2下的放电量，μf为放电效率，jf(p2)为充放电计划p2下对应的放电电价；
计算自动需求响应计划p3，使得p3满足：∑((max(l(p3)-t，0))n+k1×(l(p3)-t)-k2×f(p3)×μf×jf(p3))＜0，且，
根据所述自动需求响应计划p3进行用户可用的外部储能设备的充放电操作。
优选的，所述需求侧的响应处理方法，还包括：
对固定功耗设备进行处理，具体为：
在对固定功耗设备进行供电的用户供电线路上均设有电能采集终端和智能断路器；
每个电能采集终端和智能断路器均通过数据集中器和控制终端连接；
根据用户的供电线路上的用电设备的突然断电对用户的影响以及断电时长对用户的影响将供电线路分成不同级别，所述用电设备包括由所述供电线路供电的固定功耗设备和可控功耗设备；
将每个设置有电能采集终端和智能断路器的供电线路作为一个控制线路；
按照供电线路的级别进行分类，设定每一级别的控制线路的可断电时长；
电能采集终端采集其所在供电线路的供电负荷信息，并将供电负荷信息发送给所述的数据集中器，数据集中器对接收到的供电线路的供电负荷信息进行处理，并发送给位于远端的控制终端；
控制终端收集当前各控制线路的供电负荷信息，当各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比大于第一预设比例或小于第二预设比例时，控制终端按照预设的规则生成智能断路器的工作方案，其中，第一预设比例大于第二预设比例，且第一预设比例和第二预设比例均为小于1的正实数；
当智能断路器的工作方案为切断选定的控制线路时，控制终端发送切断指令给所述的数据集中器，数据集中器将所述切断指令转发给相应控制线路的智能断路器，智能断路器根据所述切断指令切断其所在的供电线路的供电开关；
当智能断路器的工作方案为连接选定的控制线路时，控制终端发送连接指令给所述的数据集中器，数据集中器将所述连接指令转发给相应控制线路的智能断路器，智能断路器根据所述连接指令连接其所在的供电线路的供电开关；
当智能断路器的工作方案为切断选定的多个控制线路时，控制终端按照控制线路所在的级别的可断电时长由长到短分步发送切断指令给所述控制线路的数据集中器，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行切断操作；具体为：
控制终端选择待切断的控制线路中所在的级别的可断电时长最长的控制线路，并向所述线路上的数据集中器发送切断指令，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行切断操作；
智能断路器将切断操作的操作结果通过数据集中器反馈给控制终端；
控制终端接收到切断操作完成的反馈后，选择剩下的待切断的控制线路中所在的级别的可断电时长最长的控制线路，执行切断操作，继续以上执行步骤直到所有要切断的多个控制线路全部成功切断；
当智能断路器的工作方案为连接选定的多个控制线路时，控制终端按照控制线路所在的级别的可断电时长由短到长分步发送连接指令给所述控制线路的数据集中器，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行连接操作；具体为：
控制终端选择待连接的控制线路中所在的级别的可断电时长最短的控制线路，并向所述线路上的数据集中器发送连接指令，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行连接操作；
智能断路器将连接操作的操作结果通过数据集中器反馈给控制终端；
控制终端接收到连接操作完成的反馈后，选择剩下的待连接的控制线路中所在的级别的可断电时长最短的控制线路，执行连接操作，继续以上执行步骤直到所有要连接的多个控制线路全部成功连接；
所述控制终端按照预设的规则生成智能断路器的工作方案，具体为：
当各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比大于第一预设比例时，选择使突然断电对用户的影响最小且断电后各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比不大于第一预设比例的控制线路作为选定的待切断的控制线路；
当各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比小于第二预设比例时，选择使断电时长对用户的影响最大且连接后各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比不大于第一预设比例的控制线路作为选定的待连接的控制线路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的需求侧的响应处理方法，能够同时对可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电功率和时间的关系进行优化，进一步增加了企业现有设备在平稳企业用电的作用，降低了企业成本的同时还减轻了电网的波动。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种需求侧的响应处理方法的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本申请提供一种需求侧的响应处理方法，包括步骤：
s101、获取用户用电历史数据，所述历史数据包括固定功耗设备的用电历史数据和可控功耗设备的用电历史数据；
s102、对所述历史数据进行统计，识别出负荷异常点；
s103、对去除负荷异常点的历史数据进行统计，得到计费周期内的平均用电数据；
s104、以可控功耗设备的功率和时间的关系为自变量、以储能设备的充放电功率和时间的关系为自变量、以可控功耗设备的预设工作周期的总能耗为约束条件、以储能设备的容量为约束条件，以预设工作周期内的最大功率与所述平均用电数据之间的差值最小为优化目标对可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电功率和时间的关系进行优化；
s105、根据优化结果对可控功耗设备和储能设备进行处理。
本发明提供的需求侧的响应处理方法，能够同时对可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电功率和时间的关系进行优化，进一步增加了企业现有设备在平稳企业用电的作用，降低了企业成本的同时还减轻了电网的波动。
为了对未来一段时间的功耗进行预计，从而优化可控功耗设备和储能设备的使用，在本发明的一个实施例中，所述以预设工作周期内的最大功耗，为对预设工作周期内的功耗的预计，具体为：
根据固定功耗设备的用电历史数据预测下一工作周期内的固定功耗设备的功率和时间的变化关系；
将所述固定功耗设备的功率、可控功耗设备的功率和储能设备的充电功率在预设工作周期内的最大值作为预设工作周期内的最大功耗。
为了在统计的时候去除异常值的影响(同时，去除这种异常值后的响应处理是以正常数据为基础，因此可以避免异常值的再次出现)，在本发明的一个实施例中，所述对所述历史数据进行统计，识别出负荷异常点，具体为：
设置统计周期，所述统计周期不低于14天且不高于60天；
在每个统计周期内分别对固定功耗设备的用电历史数据和可控功耗设备的用电历史数据进行统计；
所述统计为对每天的同一时间点的功率进行统计；
通过基于正态分布的一元离群点检测方法对分别对固定功耗设备的用电历史数据和可控功耗设备的用电历史数据进行检测；
当某一时间点的固定功耗设备的功耗或可控功耗设备的功耗被检测为异常时，将该时间点作为负荷异常点。
由于在生产状态下可控功耗设备并不能完全停止工作，因此需要以此作为约束条件进行优化，在本发明的一个实施例中，对以可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电时间进行优化时，还以可控功耗设备的预设工作周期的最小功率作为约束条件。
由于储能设备的充放电有最大功率限制以避免危险的出现，因此需要对充放电的功率进行约束，在本发明的一个实施例中，对以可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电时间进行优化时，还以储能设备的充放电功率的极值作为约束条件。
为了避免可控功耗设备和储能设备的工作状态急剧变化对可控功耗设备和储能设备的寿命或生产安全性产生影响，在本发明的一个实施例中，对以可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电时间进行优化时，还以可控功耗设备的最大功率改变量作为约束条件。
由于有些企业的耗电受到天气的影响较为明显，为了考虑这种情况，避免对企业的耗电的预计和控制出现较大的误差，在本发明的一个实施例中，所述根据固定功耗设备的用电历史数据预测下一工作周期内的固定功耗设备的功率和时间的变化关系，还包括通过获取天气情况对所述预测进行修正，所述修正方法为通过统计天气情况与固定功耗设备的相关关系，根据所述相关关系对下一工作周期内的固定功耗设备的功率和时间的变化关系进行修正。
一般企业多聚集在工业园等，而往往多个企业都有储能设备以备不时之需，然而企业之间的用电高峰并不完全相同，而不同企业之间也难以统一进行实时调度，但是可以通过计划性的电力充放来实现企业间的电力调配，为了实现电力调配的过程中，企业有足够的动力对其他企业进行供电，需要在设定充放电计划时充放考虑外部储能设备所有人的利益，在本发明的一个实施例中，所述根据优化结果对可控功耗设备和储能设备进行处理，还包括：
获取用户可用的外部储能设备的状态，所述外部储能设备的状态包括：每个外部储能设备的电池容量、充电功率、放电功率以及当前电池剩余能量与电池容量的比值；
根据所述外部储能设备的信息构建外部储能设备的自动需求响应计划，具体为：
获得使用户可用的外部储能设备收益最大的外部储能设备初始充放电计划p1，其中，计划一般以在哪些具体的时段进行充电或放电，以及充电功率或放电功率是多少来反映(如早上8点到10点进行充电，10点到下午4点放电等)；
获得使用户从电网的所需的最大负荷最小的外部储能设备充放电计划p2；p2＝argmin∑((max(l(p2)-t，0))n+k1×(l(p2)-t)-k2×f(p2)×μf×jf(p2))
，其中，l(p2)为为充放电计划p2下对应的用户从电网的所需的最大负荷，t为预设的负荷常数，n为预设的正常数，作为成本的惩罚项指数，其值大于1，k1、k2为预设的正常数，分别表征与(l(p2)-t)相关的收益系数和电费支出相关的成本系数，f(p2)为充放电计划p2下的放电量，μf为放电效率，jf(p2)为充放电计划p2下对应的放电电价；
计算自动需求响应计划p3，使得p3满足：∑((max(l(p3)-t，0))n+k1×(l(p3)-t)-k2×f(p3)×μf×jf(p3))＜0，且，
根据所述自动需求响应计划p3进行用户可用的外部储能设备的充放电操作。通过对电力调配过程中的利润进行调配，使得企业有动力去分享储能设备。
由于存在紧急用电的情况，而有时又难以及时通过储能设备的供电补充所需的电力，为了应对这种情况，还可以对固定功耗设备所在的线路进行紧急断电处理以保障紧急用电，为了能够使得对某些线路的紧急断电处理对用户的损失更小，同时在紧急用电完毕后及时恢复对切断的线路的供电，在本发明的一个实施例中，所述需求侧的响应处理方法，还包括：
对固定功耗设备进行处理，具体为：
在对固定功耗设备进行供电的用户供电线路上均设有电能采集终端和智能断路器；
每个电能采集终端和智能断路器均通过数据集中器和控制终端连接；
根据用户的供电线路上的用电设备的突然断电对用户的影响以及断电时长对用户的影响将供电线路分成不同级别，所述用电设备包括由所述供电线路供电的固定功耗设备和可控功耗设备；
将每个设置有电能采集终端和智能断路器的供电线路作为一个控制线路；
按照供电线路的级别进行分类，设定每一级别的控制线路的可断电时长；
电能采集终端采集其所在供电线路的供电负荷信息，并将供电负荷信息发送给所述的数据集中器，数据集中器对接收到的供电线路的供电负荷信息进行处理，并发送给位于远端的控制终端；
控制终端收集当前各控制线路的供电负荷信息，当各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比大于第一预设比例或小于第二预设比例时，控制终端按照预设的规则生成智能断路器的工作方案，其中，第一预设比例大于第二预设比例，且第一预设比例和第二预设比例均为小于1的正实数；
当智能断路器的工作方案为切断选定的控制线路时，控制终端发送切断指令给所述的数据集中器，数据集中器将所述切断指令转发给相应控制线路的智能断路器，智能断路器根据所述切断指令切断其所在的供电线路的供电开关；
当智能断路器的工作方案为连接选定的控制线路时，控制终端发送连接指令给所述的数据集中器，数据集中器将所述连接指令转发给相应控制线路的智能断路器，智能断路器根据所述连接指令连接其所在的供电线路的供电开关；
当智能断路器的工作方案为切断选定的多个控制线路时，控制终端按照控制线路所在的级别的可断电时长由长到短分步发送切断指令给所述控制线路的数据集中器，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行切断操作；具体为：
控制终端选择待切断的控制线路中所在的级别的可断电时长最长的控制线路，并向所述线路上的数据集中器发送切断指令，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行切断操作；
智能断路器将切断操作的操作结果通过数据集中器反馈给控制终端；
控制终端接收到切断操作完成的反馈后，选择剩下的待切断的控制线路中所在的级别的可断电时长最长的控制线路，执行切断操作，继续以上执行步骤直到所有要切断的多个控制线路全部成功切断；
当智能断路器的工作方案为连接选定的多个控制线路时，控制终端按照控制线路所在的级别的可断电时长由短到长分步发送连接指令给所述控制线路的数据集中器，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行连接操作；具体为：
控制终端选择待连接的控制线路中所在的级别的可断电时长最短的控制线路，并向所述线路上的数据集中器发送连接指令，并由数据集中器转发给智能断路器，由智能断路器进行连接操作；
智能断路器将连接操作的操作结果通过数据集中器反馈给控制终端；
控制终端接收到连接操作完成的反馈后，选择剩下的待连接的控制线路中所在的级别的可断电时长最短的控制线路，执行连接操作，继续以上执行步骤直到所有要连接的多个控制线路全部成功连接；
所述控制终端按照预设的规则生成智能断路器的工作方案，具体为：
当各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比大于第一预设比例时，选择使突然断电对用户的影响最小且断电后各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比不大于第一预设比例的控制线路作为选定的待切断的控制线路；
当各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比小于第二预设比例时，选择使断电时长对用户的影响最大且连接后各控制线路的供电负荷之和与预设工作周期内的最大功率的优化结果之比不大于第一预设比例的控制线路作为选定的待连接的控制线路。
本发明提供的需求侧的响应处理方法，能够同时对可控功耗设备的功率和时间的关系和储能设备的充放电功率和时间的关系进行优化，进一步增加了企业现有设备在平稳企业用电的作用，降低了企业成本的同时还减轻了电网的波动。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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