基于用户侧资源差异化约束的负荷响应控制方法及系统与流程

本发明涉及电网管理的，特别是涉及一种基于用户侧资源差异化约束的负荷响应控制方法及系统。

背景技术：

1、随着电力市场的开放和智能电网的发展，电网负荷调控变得越来越重要；电网负荷调控的原理是通过对负荷进行控制和调整，改变有功功率和无功功率的平衡关系，从而影响电网的电压、电流、频率等运行参数；电网负荷调控大多采用用户侧管理的方式实现，通过激励用户侧改变用电行为和方式，以达到平衡电力供需、降低峰荷和提高电力设备利用效率的目的。

2、然而，在实际运行中，电网负荷调控面临着许多挑战，由于不同用户侧的响应资源存在差异，导致其参与电网负荷调控的能力也有所不同；传统的电网负荷响应控制方法通常是针对整个电网负荷进行一致性的控制，没有考虑到用户侧资源的差异化，致使传统的电网负荷响应控制方法难以满足现代电力系统的需求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种具有更精确、灵活和高效的负荷调控能力的基于用户侧资源差异化约束的负荷响应控制方法。

2、第一方面，本发明提供了基于用户侧资源差异化约束的负荷响应控制方法，所述方法包括：

3、采集用户侧参与电网调控的历史响应数据信息和电网历史调控数据信息；

4、构建响应特征提取模型，对所述历史响应数据信息进行要素特征提取，获得用户侧参与电网调控的响应时间窗口、响应容量以及响应速率；

5、对电网历史调控数据信息进行调控时长分析计算，获得每次电网调控的平均时长；

6、根据每次电网调控的平均时长，将一天划分为多个连续的规划时间窗口，每个规划时间窗口与电网调控的平均时长的时间跨度相同；

7、根据划分的规划时间窗口，并结合用户侧参与电网调控的响应时间窗口，获得分属于每个规划时间窗口内的用户侧响应容量和用户侧响应速率；

8、根据用户侧响应容量和用户侧响应速率，对规划时间窗口内的用户侧进行响应能力排列，获得每个规划时间窗口唯一对应的负荷响应能力特征向量；在所述负荷响应能力特征向量中，按响应能力由左至右依次对若干用户侧进行排列，所述负荷响应能力特征向量中的元素由相对位置的用户侧的响应容量表示；

9、实时获取电网调控信息，所述电网调控信息包括调控起止时间戳和调控负荷总量；

10、根据电网的调控信息中的起止时间戳确定需要进行调控的规划时间窗口；

11、根据调控负荷总量，将已确定规划时间窗口的负荷响应能力特征向量中的元素由左至右依次累加直至能够满足调控负荷总量，获得计划响应调控的用户侧集合，并向计划响应调控的用户侧集合发送调控策略。

12、进一步地，对所述历史响应数据信息进行要素特征提取的方法，包括：

13、将采集到的历史响应数据信息进行预处理，预处理包括清理噪声数据和补充缺失值；

14、采用时间序列分析方法，通过分析历史响应数据信息，确定用户侧参与电网调控的开始时间和结束时间，提取响应时间窗口；

15、采用统计分析方法，通过分析历史响应数据信息，统计用户侧能够提供的平均响应容量，提取响应容量；

16、采用统计分析方法，通过分析历史响应数据信息，统计用户侧从接收到调控策略到实际负荷响应的平均响应时间，提取响应时间。

17、进一步地，划分规划时间窗口的方法，包括：

18、对采集的电网历史调控数据信息进行关键时间节点确定，关键时间节点包括各次调控的起始时间和结束时间；

19、对于每次电网调控，通过计算起始时间和结束时间的差值来获得其时长，将所有调控的时长进行累加，并记录调控次数；

20、将总的调控时长除以调控次数，得到每次电网调控的平均时长；

21、将一天的总时长除以每次电网调控的平均时长，得到需要划分的规划时间窗口的数量。

22、进一步地，获得分属于每个规划时间窗口内的用户侧响应容量和用户侧响应速率的方法，包括：

23、对于每个规划时间窗口，确定其起始时间和结束时间；

24、遍历每个用户侧参与电网调控的响应时间窗口，判断该响应时间窗口与当前规划时间窗口的关系；

25、若响应时间窗口完全位于当前规划时间窗口内，则该用户侧的响应容量和响应速率完全隶属于当前规划时间窗口；

26、若响应时间窗口部分位于当前规划时间窗口内，则计算该响应时间窗口与规划时间窗口的重叠部分与整个响应时间窗口之间的比例；通过计算得到的比例乘以该响应时间窗口的响应容量，得到当前规划时间窗口内该响应时间窗口的响应容量，将计算得到的响应容量和原始响应速率划分至当前规划时间窗口；

27、通过上述步骤遍历每个规划时间窗口，获得每个规划时间窗口内参与电网调控的用户侧的响应容量和响应速率。

28、进一步地，对规划时间窗口内的用户侧进行响应能力排列的方法，包括：

29、对每个规划时间窗口内的用户侧，获取已经确认隶属于当前规划时间窗口的响应容量和响应速率；

30、对用户侧的响应容量和响应速率进行加权计算，得到用户侧的响应能力；

31、对于每个规划时间窗口内的用户侧，根据响应能力进行排序，排序的原则是将响应能力高的用户侧排在前，响应能力低的用户侧排在后；

32、根据排序的结果，形成每个规划时间窗口唯一对应的负荷响应能力特征向量，响应能力特征向量中的各个元素为对应元素所在位置用户侧的响应容量。

33、进一步地，所述响应能力的计算公式如下：；其中，k表示响应能力；p表示用户侧在规划时间窗口内能够提供的响应容量大小；表示响应容量对响应能力的影响权重；r表示用户侧的响应速率；表示响应速率对响应能力的影响权重。

34、进一步地，获得计划响应调控的用户侧集合的方法，包括：

35、确定需要进行调控的规划时间窗口；

36、按照规划时间窗口的时间顺序，逐位处理每个规划时间窗口的负荷响应能力特征向量；

37、对于每个规划时间窗口的特征向量，从左至右逐位进行操作：

38、a、将当前位的用户侧响应容量加入累加结果中；

39、b、检查累加结果是否超过调控负荷总量的要求；

40、c、若累加结果未超过调控负荷总量，将该用户侧添加至计划响应调控的用户侧集合中，并继续累加下一个负荷响应能力特征向量中当前位的用户侧响应容量；

41、d、如果累加结果已经超过调控负荷总量，停止累加并将最后一位用户侧纳入计划响应调控的用户侧集合。

42、另一方面，本技术还提供了基于用户侧资源差异化约束的负荷响应控制系统，所述系统包括：

43、数据采集模块，用于采集用户侧参与电网调控的历史响应数据信息和电网历史调控数据信息，并发送；

44、响应特征提取模块，用于接收用户侧参与电网调控的历史响应数据信息，并利用预先存储的响应特征提取模型，对历史响应数据信息进行要素特征提取，得到用户侧参与电网调控的响应时间窗口、响应容量以及响应速率，并同步发送；

45、规划时间窗口划分模块，用于接收电网历史调控数据信息，并计算得到每次电网调控的平均时长；根据每次电网调控的平均时长，将一天划分为多个连续的规划时间窗口，其中每个规划时间窗口的时间跨度与电网调控的平均时长相同；

46、用户侧响应能力排列模块，用于接收用户侧参与电网调控的响应时间窗口、响应容量和响应速率，同时读取规划时间窗口划分模块划分的规划时间窗口；并根据划分的规划时间窗口和用户侧参与电网调控的响应时间窗口，筛选确定分属于不同规划时间窗口内的用户侧的响应容量和响应速率；

47、根据用户侧响应容量和响应速率，对规划时间窗口内的用户侧进行响应能力排列，获得每个规划时间窗口对应的负荷响应能力特征向量，所述负荷响应能力特征向量中的元素由相对位置的用户侧的响应容量表示；

48、实时调控模块，用于实时获取电网调控信息，所述电网调控信息包括调控起止时间戳和调控负荷总量，根据起止时间戳确定需要进行调控的规划时间窗口；

49、再根据调控负荷总量，将已确定规划时间窗口的负荷响应能力特征向量中的元素由左至右依次累加，直至能够满足调控负荷总量；获得计划响应调控的用户侧集合，并向用户侧集合中的用户侧发送调控策略。

50、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。

51、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。

52、与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明充分考虑了用户侧参与电网调控的响应能力和特征；通过采集历史响应数据和电网调控数据，并使用响应特征提取模型进行特征提取，获得用户侧参与电网调控的响应时间窗口、响应容量和响应速率等信息；从而能够更准确地评估用户侧的响应能力，针对用户的特点进行负荷响应调控，提高负荷调控的效果；

53、通过采集历史响应数据信息和电网历史调控数据信息，并对其进行分析计算；通过计算每次电网调控的平均时长，并将一天划分为多个连续的规划时间窗口，使得控制策略更具实用性和可行性；从而可以根据划分的规划时间窗口和用户侧响应时间窗口，得到每个规划时间窗口内的用户侧响应容量和响应速率，以更好地进行负荷响应能力排列和调控计划；

54、通过计算和排列规划时间窗口内用户侧的响应容量和响应速率，得到每个规划时间窗口唯一对应的负荷响应能力特征向量，特征向量中的元素表示用户侧的响应容量，并按照响应能力从左至右进行排列；在实时获取到电网的调控信息后，根据调控负荷总量，通过累加特征向量中的元素决策哪些用户侧应该进行负荷响应调控，直至满足调控负荷总量的需求；这种灵活的决策方式能够更好地适应电网的实际情况和变化需求；

55、综上所述，基于用户侧资源差异化约束的负荷响应控制方法具有更精确、灵活和高效的负荷调控能力，能够更好地满足现代电力系统的需求。