一种电力需求响应性能的评估方法及装置、存储介质与流程

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种电力需求响应性能的评估方法及装置、存储介质。

背景技术：

1、随着可再生能源发电的大规模接入电网，电力供应和需求呈现出高度变化和不确定性，电力系统运行需要更多的电力需求响应资源的有效参与来提高系统的灵活性和韧性，以平衡可能出现的供电的不足，保证电力供应的可靠性和电力系统运行的安全性。评估电力需求响应效果对于合理调配电力系统资源、优化电力系统运行至关重要。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供了一种电力需求响应性能的评估方法及装置、存储介质，通过采集的参数构建及时性、准确性、可靠性、利用率类性能指标，从多个维度评估电力系统运行的特性，提高评估结果的准确性。

2、本发明解决上述技术问题的方案如下：一种电力需求响应性能的评估方法，包括以下步骤：

3、获取电力需求响应参数：

4、根据所述电力需求响应参数计算电力需求响应性能指标；所述电力需求响应性能指标包括以下至少一种：响应及时性指标pi_t、响应准确性指标pi_p、响应可靠性指标pi_n、响应利用率指标pi_c；

5、根据所述电力需求响应性能指标计算电力需求响应性能综合评估指标。

6、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应及时性指标pi_t，包括需求响应时延td、需求响应指令时长tr、有效需求响应功率达到时间t4a、电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3、有效需求响应功率终止时间t3a

7、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应准确性指标pi_p，包括有效需求响应功率pra、需求响应指令功率pr、有效需求响应电量era、需求响应指令电量er、最大需求响应功率偏差prx、

8、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应可靠性指标pi_n，包括准确参与次数np、总需求响应次数nr、及时参与次数nt。

9、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应利用率指标pi_c，包括需求响应指令功率pr、需求响应能力cr、有效需求响应功率pra。

10、所述需求响应时延td属于电力需求响应特性，是电力需求响应资源参与需求响应服务所申报的相关物理约束。是指电力需求响应资源在接收到需求响应指令(即需求响应起始时间t0)到实际开始减少用电需求t1所需的时间。其中，需求响应起始时间t0：是指电力需求响应资源接收到需求响应指令的时间，电力需求响应资源在该时刻应开始启动减少用电需求；实际开始减少用电需求时间t1：是电力需求响应资源在该时刻开始启动减少用电需求，t0是由监测量测设备获得的参数，t1＝td+t0。

11、所述需求响应能力cr属于电力需求响应特性，是电力需求响应资源参与需求响应服务所申报的相关物理约束。是指电力需求响应资源可提供响应的最大容量。

12、所述需求响应指令时长tr是根据需求响应终止时间t2、需求响应起始时间t0计算得到，公式为：tr＝t2-t0。其中，需求响应终止时间t2：是指停止需求响应指令时间，电力需求响应资源在该时刻可恢复正常用电，t2是由监测量测设备获得的参数。

13、所述电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3是根据需求响应终止时间t2、所述需求响应时延td计算得到，公式为：t3＝t2+td。

14、所述需求响应指令功率pr是根据接收需求响应指令前电力需求功率p0、需求响应指令要求达到的电力需求功率p1计算得到(是指需求响应指令要求电力需求响应资源从当前用电位置应减少的用电需求功率量)，公式为：pr＝p0-p1。其中，p0、p1均是由监测量测设备获得的参数。

15、所述需求响应指令电量er是根据需求响应指令功率pr、需求响应指令时长tr计算得到(是指电力需求响应资源在需求响应指令时段预计减少消耗的电量)，公式为：er＝pr×tr。

16、所述有效需求响应电量era是根据t1和t5之间实际电力需求响应功率变化曲线中从p1至p0所夹面积计算得到(是指在指令响应时段的电力响应资源实际减少的用电量)。其中，电力需求功率恢复到需求响应指令前电力需求功率p0的时间t5是根据电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3、需求响应指令功率pr、需求响应速率rr计算得到，公式为：t5＝t3+pr/rr。

17、所述最大需求响应功率偏差prx是根据t1和t5之间实际电力需求响应功率变化曲线从p1至p0所有采样点之中功率偏差的最大值，prx是由监测量测设备获得的参数。

18、有效需求响应功率pra是根据有效需求响应电量era、需求响应指令时长tr计算得到(是指有效需求响应电量在需求响应指令时段等效反应的功率)公式为：pra＝era/tr。

19、所述有效需求响应功率达到时间t4a是指在指令响应时段中电力需求响应资源首次达到有效需求响应功率的时间，即实际电力需求响应功率变化曲线首次达到p1a＝p0-pra的时间，t4a由监测量测设备获得的参数。若p1a≥p0，则指电力需求响应资源在指令响应时段没有响应需求响应指令，设t4a＝tr。

20、所述有效需求响应功率终止时间t3a是指在指令响应时段内电力需求响应资源在最后不低于有效需求响应功率p1a的时间，即实际电力需求响应功率变化曲线最后达到p1a＝p0-pra的时间，t3a由监测量测设备获得的参数。若p1a≤p0，则指电力需求响应资源持续响应需求响应指令，设t3a＝t5。

21、所述总需求响应次数nr是指在给定时间t内，电网运行向电力需求响应资源发出需求响应指令的次数。

22、所述准确参与次数np是指在给定时间t内，电力需求响应资源准确参与需求响应指令的次数。其中，准确参与是指电力需求响应资源响应需求响应指令的有效需求响应功率与需求响应指令功率比(pra/pr)不低于给定参数(比如75％)，并且最大需求响应功率偏差与需求响应指令功率比(prx/pr)不高于给定参数(比如10％)。

23、及时参与次数nt是指在给定时间t内，电力需求响应资源及时参与需求响应指令的次数。其中，及时参与是指电力需求响应资源响应需求响应指令的有效需求响应功率与需求响应指令功率比(pra/pr)不低于给定参数(比如75％)，并且响应到达有效需求响应功率的时间与需求响应时长的比(t4a/tr)不高于给定参数(比如25％)。

24、优选的，所述响应及时性指标pi_t由响应延迟指标pi_td、响应到达指标pi_t4和响应终止指标pi_t3加权求和得到，如下所示；

25、pi_t＝α1×pi_td+α2×pi_t4+α3×pi_t3

26、其中，0≤α1≤1,0≤α2≤1,0≤α3≤1,α1+α2+α3＝1。

27、响应及时性指标pi_t反映了电力需求响应资源响应需求响应指令时间的偏差，pi_t取值范围0～1，值越小说明响应越及时。

28、所述响应延迟指标pi_td由需求响应时延td与需求响应指令时长tr确定；pi_td＝min(max(td/tr，0),1)，pi_td取值范围0～1，值越小说明响应启动越及时，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_td平均值。

29、所述响应到达指标pi_t4由有效需求响应功率达到时间t4a与需求响应指令时长tr确定；pi_t4＝t4a/tr,pi_t4取值范围0～1，值越小说明越快速达到有效需求响应功率，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_t4平均值。

30、所述响应终止指标pi_t3由电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3、有效需求响应功率终止时间t3a与需求响应指令时长tr确定；pi_t3＝max(max((t3-t3a)/tr,0),1),pi_t3取值范围0～1，值越小说明提前终止响应时间偏差越小，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_t3平均值。

31、优选的，响应准确性指标pi_p由功率准确性指标pi_pr、电量准确性指标pi_er、功率偏差指标pi_prx加权求和得到，如下所示；

32、pi_p＝β1×pi_pr+β2×pi_er+β3×pi_prx

33、其中，0≤β1≤1,0≤β2≤1,0≤β3≤1,β1+β2+β3＝1。

34、响应准确性指标pi_p反映了电力需求响应资源响应指令响应量的偏差，pi_p取值范围0～1，值越小说明响应量偏差越小。

35、所述功率准确性指标pi_pr由有效需求响应功率pra与需求响应指令功率pr确定；pi_pr＝1-min(max(pra/pr，0),1)，pi_pr取值范围0～1，值越小说明功率响应越准确，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_pr平均值。

36、所述电量准确性指标pi_er由有效需求响应电量era与需求响应指令电量er确定；pi_er＝1-min(max(era/er，0),1)，pi_er取值范围0～1，值越小说明电量响应越准确，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_er平均值。

37、所述功率偏差指标pi_prx由最大需求响应功率偏差prx与需求响应指令功率pr确定；pi_prx＝min(prx/pr,1)，pi_prx取值范围0～1，值越小说明功率偏差越小，功率响应越准确，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_prx平均值。

38、优选的，响应可靠性指标pi_n由准确参与率pi_np、及时参与率pi_nt确定，如下所示；

39、pi_n＝pi_np×pi_nt

40、响应可靠性指标pi_n反映了电力需求响应资源响应指令的可靠性，pi_n取值范围0～1，越大说明可靠性越好。

41、所述准确参与率pi_np由准确参与次数np与总需求响应次数nr确定；pi_np＝np/nr，pi_np取值范围0～1，值越大说明准确参与比例越高。

42、所述及时参与率pi_nt由及时参与次数nt与总需求响应次数nr确定；pi_nt＝nt/nr，pi_nt取值范围0～1，值越大说明及时参与比例越高。

43、优选的，响应利用率指标pi_c由指令利用率pi_cr与实际利用率pi_ca加权求和得到，如下所示；

44、pi_c＝μ1×pi_cr+μ2×pi_ca

45、其中，0≤μ1≤1,0≤μ2≤1，μ1+μ2＝1

46、响应利用率指标pi_c反映了电力需求响应资源响应能力在实际电网运行中的利用情况，pi_c取值范围0～1，值越大说明响应利用率越高。

47、所述指令利用率pi_cr由需求响应指令功率pr与需求响应能力cr确定；pi_cr＝pr/cr，pi_cr取值范围0～1，值越小说明调度运行的功率利用率越低，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_cr平均值。

48、所述实际利用率pi_ca由有效需求响应功率pra与需求响应能力cr确定；pi_ca＝pra/cr，pi_ca取值范围0～1，值越小说明资源响应能力的实际利用率越低，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_ca平均值。

49、用户可以根据实际应用定义对应不同指标的权重因子来考虑不同指标的相对重要性，将响应及时性指标pi_t、响应准确性指标pi_p、响应可靠性指标pi_n、响应利用率指标pi_c加权计算得到电力需求综合响应性能指标pi_r：

50、pi_r＝1-ω1×pi_t+ω2×pi_p+ω3×(1-pi_n)+ω4×(1-pi_c)

51、其中，0≤ω1≤1,0≤ω2≤1,0≤ω3≤1,0≤ω4≤1，ω1+ω2+ω3+ω4＝1。

52、pi_r取值范围0～1，值越小说明电力需求响应资源响应性能越不好。

53、本发明还提供一种电力需求响应性能的评估装置，包括：

54、电力需求响应参数获取模块；用于获取电力需求响应参数；

55、电力需求响应性能指标计算模块，用于根据所述电力需求响应参数计算电力需求响应性能指标；所述电力需求响应性能指标包括以下至少一种：响应及时性指标pi_t、响应准确性指标pi_p、响应可靠性指标pi_n、响应利用率指标pi_c；

56、电力需求响应性能综合评估模块，用于根据所述电力需求响应指标获得电力需求响应性能综合评估指标。

57、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应及时性指标pi_t，包括需求响应时延td、需求响应指令时长tr、有效需求响应功率达到时间t4a、电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3、有效需求响应功率终止时间t3a

58、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应准确性指标pi_p，包括有效需求响应功率pra、需求响应指令功率pr、有效需求响应电量era、需求响应指令电量er、最大需求响应功率偏差prx、

59、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应可靠性指标pi_n，包括准确参与次数np、总需求响应次数nr、及时参与次数nt。

60、优选的，所述电力需求响应参数用于计算响应利用率指标pi_c，包括需求响应指令功率pr、需求响应能力cr、有效需求响应功率pra。

61、所述需求响应时延td属于电力需求响应特性，是电力需求响应资源参与需求响应服务所申报的相关物理约束。是指电力需求响应资源在接收到需求响应指令(即需求响应起始时间t0)到实际开始减少用电需求t1所需的时间。其中，需求响应起始时间t0：是指电力需求响应资源接收到需求响应指令的时间，电力需求响应资源在该时刻应开始启动减少用电需求；实际开始减少用电需求时间t1：是电力需求响应资源在该时刻开始启动减少用电需求，t0是由监测量测设备获得的参数，t1＝td+t0。

62、所述需求响应能力cr属于电力需求响应特性，是电力需求响应资源参与需求响应服务所申报的相关物理约束。是指电力需求响应资源可提供响应的最大容量。

63、所述需求响应指令时长tr是根据需求响应终止时间t2、需求响应起始时间t0计算得到，公式为：tr＝t2-t0。其中，需求响应终止时间t2：是指停止需求响应指令时间，电力需求响应资源在该时刻可恢复正常用电，t2是由监测量测设备获得的参数。

64、所述电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3是根据需求响应终止时间t2、所述需求响应时延td计算得到，公式为：t3＝t2+td。

65、所述需求响应指令功率pr是根据接收需求响应指令前电力需求功率p0、需求响应指令要求达到的电力需求功率p1计算得到(是指需求响应指令要求电力需求响应资源从当前用电位置应减少的用电需求功率量)，公式为：pr＝p0-p1。其中，p0、p1均是由监测量测设备获得的参数。

66、所述需求响应指令电量er是根据需求响应指令功率pr、需求响应指令时长tr计算得到(是指电力需求响应资源在需求响应指令时段预计减少消耗的电量)，公式为：er＝pr×tr。

67、所述有效需求响应电量era是根据t1和t5之间实际电力需求响应功率变化曲线中从p1至p0所夹面积计算得到(是指在指令响应时段的电力响应资源实际减少的用电量)。其中，电力需求功率恢复到需求响应指令前电力需求功率p0的时间t5是根据电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3、需求响应指令功率pr、需求响应速率rr计算得到，公式为：t5＝t3+pr/rr。

68、所述最大需求响应功率偏差prx是根据t1和t5之间实际电力需求响应功率变化曲线从p1至p0所有采样点之中功率偏差的最大值，prx是由监测量测设备获得的参数。

69、有效需求响应功率pra是根据有效需求响应电量era、需求响应指令时长tr计算得到(是指有效需求响应电量在需求响应指令时段等效反应的功率)公式为：pra＝era/tr。

70、所述有效需求响应功率达到时间t4a是指在指令响应时段中电力需求响应资源首次达到有效需求响应功率的时间，即实际电力需求响应功率变化曲线首次达到p1a＝p0-pra的时间，t4a由监测量测设备获得的参数。若p1a≥p0，则指电力需求响应资源在指令响应时段没有响应需求响应指令，设t4a＝tr。

71、所述有效需求响应功率终止时间t3a是指在指令响应时段内电力需求响应资源在最后不低于有效需求响应功率p1a的时间，即实际电力需求响应功率变化曲线最后达到p1a＝p0-pra的时间，t3a由监测量测设备获得的参数。若p1a≤p0，则指电力需求响应资源持续响应需求响应指令，设t3a＝t5。

72、所述总需求响应次数nr是指在给定时间t内，电网运行向电力需求响应资源发出需求响应指令的次数。

73、所述准确参与次数np是指在给定时间t内，电力需求响应资源准确参与需求响应指令的次数。其中，准确参与是指电力需求响应资源响应需求响应指令的有效需求响应功率与需求响应指令功率比(pra/pr)不低于给定参数(比如75％)，并且最大需求响应功率偏差与需求响应指令功率比(prx/pr)不高于给定参数(比如10％)。

74、及时参与次数nt是指在给定时间t内，电力需求响应资源及时参与需求响应指令的次数。其中，及时参与是指电力需求响应资源响应需求响应指令的有效需求响应功率与需求响应指令功率比(pra/pr)不低于给定参数(比如75％)，并且响应到达有效需求响应功率的时间与需求响应时长的比(t4a/tr)不高于给定参数(比如25％)。

75、优选的，所述响应及时性指标pi_t由响应延迟指标pi_td、响应到达指标pi_t4和响应终止指标pi_t3加权求和得到，如下所示；

76、pi_t＝α1×pi_td+α2×pi_t4+α3×pi_t3

77、其中，0≤α1≤1,0≤α2≤1,0≤α3≤1,α1+α2+α3＝1。

78、响应及时性指标pi_t反映了电力需求响应资源响应需求响应指令时间的偏差，pi_t取值范围0～1，值越小说明响应越及时。

79、所述响应延迟指标pi_td由需求响应时延td与需求响应指令时长tr确定；pi_td＝min(max(td/tr，0),1)，pi_td取值范围0～1，越小响应启动越及时，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_td平均值。

80、所述响应到达指标pi_t4由有效需求响应功率达到时间t4a与需求响应指令时长tr确定；pi_t4＝t4a/tr,pi_t4取值范围0～1，越小说明越快速达到有效需求响应功率，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_t4平均值。

81、所述响应终止指标pi_t3由电力需求响应资源开始恢复正常用电的时间t3、有效需求响应功率终止时间t3a与需求响应指令时长tr确定；pi_t3＝max(max((t3-t3a)/tr,0),1),pi_t3取值范围0～1，越小说明提前终止响应越小，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_t3平均值。

82、优选的，响应准确性指标pi_p由功率准确性指标pi_pr、电量准确性指标pi_er、功率偏差指标pi_prx加权求和得到，如下所示；

83、pi_p＝β1×pi_pr+β2×pi_er+β3×pi_prx

84、其中，0≤β1≤1,0≤β2≤1,0≤β3≤1,β1+β2+β3＝1。

85、响应准确性指标pi_p反映了电力需求响应资源响应指令响应量的偏差，pi_p取值范围0～1，值越小说明响应量偏差越小。

86、所述功率准确性指标pi_pr由有效需求响应功率pra与需求响应指令功率pr确定；pi_pr＝1-min(max(pra/pr，0),1)，pi_pr取值范围0～1，值越小说明功率响应越准确，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_pr平均值。

87、所述电量准确性指标pi_er由有效需求响应电量era与需求响应指令电量er确定；pi_er＝1-min(max(era/er，0),1)，pi_er取值范围0～1，值越小说明电量响应越准确，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_er平均值。

88、所述功率偏差指标pi_prx由最大需求响应功率偏差prx与需求响应指令功率pr确定；pi_prx＝min(prx/pr,1)，pi_prx取值范围0～1，值越小说明功率偏差越小，功率响应越准确，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_prx平均值。

89、优选的，响应可靠性指标pi_n由准确参与率pi_np、及时参与率pi_nt确定，如下所示；

90、pi_n＝pi_np×pi_nt

91、响应可靠性指标pi_n反映了电力需求响应资源响应指令的可靠性，pi_n取值范围0～1，值越大说明可靠性越好。

92、所述准确参与率pi_np由准确参与次数np与总需求响应次数nr确定；pi_np＝np/nr，pi_np取值范围0～1，值越大说明准确参与比例越高。

93、所述及时参与率pi_nt由及时参与次数nt与总需求响应次数nr确定；pi_nt＝nt/nr，pi_nt取值范围0～1，值越大说明及时参与比例越高。

94、优选的，响应利用率指标pi_c由指令利用率pi_cr与实际利用率pi_ca加权求和得到，如下所示；

95、pi_c＝μ1×pi_cr+μ2×pi_ca

96、其中，0≤μ1≤1,0≤μ2≤1，μ1+μ2＝1

97、响应利用率指标pi_c反映了电力需求响应资源响应能力在实际电网运行中的利用情况，pi_c取值范围0～1，值越大说明响应利用率越高。

98、所述指令利用率pi_cr由需求响应指令功率pr与需求响应能力cr确定；pi_cr＝pr/cr，pi_cr取值范围0～1，值越小说明调度运行的功率利用率越低，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_cr平均值。

99、所述实际利用率pi_ca由有效需求响应功率pra与需求响应能力cr确定；pi_ca＝pra/cr，pi_ca取值范围0～1，值越小说明资源响应能力的实际利用率越低，其统计指标为在给定时间内所有响应事件的pi_ca平均值。

100、用户可以根据实际应用定义对应不同指标的权重因子来考虑不同指标的相对重要性，将响应及时性指标pi_t、响应准确性指标pi_p、响应可靠性指标pi_n、响应利用率指标pi_c加权计算得到电力需求综合响应性能指标pi_r：

101、pi_r＝1-ω1×pi_t+ω2×pi_p+ω3×(1-pi_n)+ω4×(1-pi_c)

102、其中，0≤ω1≤1,0≤ω2≤1,0≤ω3≤1,0≤ω4≤1，ω1+ω2+ω3+ω4＝1。

103、pi_r取值范围0～1，值越小说明电力需求响应资源响应性能越不好。

104、本发明还提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述电力需求响应性能的评估方法的步骤。

105、本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器：所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如上所述电力需求响应性能的评估方法的步骤。

106、本发明的有益效果如下：本发明提供了一种用于从电力系统运行角度量化评估电力需求响应性能的计算方法，通过从及时性、准确性可靠性、利用率四个维度构建评价指标，帮助电力系统运行人员更全面地了解电力需求响应资源的响应性能，在运行时做出合理调用电力需求响应资源的决策和采取适当的措施来提高需求响应资源的利用，提高电力系统运行的可靠性和经济性。

107、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。