一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法技术

本发明专利技术涉及一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，包括以下步骤：1、采用聚类分析法根据温变参数和特征温差的相似性分别对加入负荷聚合商的热水器和空调分组，得到若干热水器聚合体和空调聚合体；2、确定每组聚合体的开启、关闭控制周期并预测每组聚合体的负荷可控容量；3、根据负荷可控容量制定投标计划，再根据中标结果，以最小化负荷实际削减量与调度计划量的偏差为目标，按照设定的约束条件进行调控。与现有技术相比，本发明专利技术通过分组轮停控制，在简化了状态队列法控制方案的同时，更进一步挖掘了家庭电器的需求响应潜力，使得削减后的总负荷曲线更平稳，负荷聚合商能够获得更好的收益，适用于参数不同的负荷群体。

A household energy demand response control method for load aggregators

The invention relates to a multi household electrical energy demand response control method for load aggregators, including the following steps: 1. The cluster analysis method is used to group the water heater and air conditioner of the load aggregator according to the temperature variation parameters and the similarity of the characteristic temperature difference, and a number of heat water heater aggregates and air conditioning polymers are obtained; 2. The control cycle of each group is opened and closed and the load controllable capacity of each group is predicted. 3. The bidding plan is formulated according to the load controllable capacity. According to the result of the bid, the objective is to minimize the deviation between the actual reduction of load and the schedule of the scheduling, and the regulation is carried out according to the set constraints. Compared with the existing technology, the present invention is controlled by packet stop. While simplifying the control scheme of state queue method, the invention further excavates the demand response potential of home appliances, making the total load curve more stable after the reduction, and the load aggregator can gain better income and is suitable for different load groups with different parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法
本专利技术涉及电力市场与经济领域，尤其是涉及一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法。
技术介绍
为应对能源和环境危机，风电等随机性间歇式电源接入电网的规模日益增加，这对电力系统备用容量及其合理配置提出了更高的要求。为此，发达国家大力挖掘需求响应资源，以促进电力资源优化配置和保证电力系统安全可靠经济运行。过去，需求响应资源的应用主要集中于大用户，居民家庭等中小用户则视为传统用电负荷。随着智能电网和电力市场的发展，高级量测体系(advancedmeteringinfrastructure，AMI)、自动化控制和信息通信的技术进步，以及负荷聚合商(loadaggregator，LA)、负荷整形商等新兴市场主体及其商业模式的创新，为挖掘中小用户这类需求响应资源的潜力提供了技术和经济支撑。LA作为新的专业化需求响应整合者，最先出现在发达国家，它使得具有调节能力的中小负荷能够作为需求响应资源参与到电力市场中。中小用户的空调、热水器等用电负荷具备一定热存储能力，以下称为“储能电器”。故LA通过与众多用户签订直接负荷控制、可中断合同，获得对这些储能电器的控制权，通过整合控制参与市场，能够提供更丰富、更便宜的需求响应资源，有利于电力系统的安全、可靠与经济运行。现有研究中主要有以下两方面：(1)平均分组法：以可控容量对空调负荷群进行平均分组，但它只适用于空调热力学参数具有群组相近特征的情况，且分组中没有考虑空调负荷的热力学参数差异对负荷削减控制稳定性的影响；(2)状态队列法：以温度区间将空调运行状态分组并设定启停转换温度，能够得到稳定的可控容量且控制简便，但通用性较差，只适合热力学参数比较接近的群体，并且并不能充分挖掘所有个体的需求响应潜力。上述两种方法均存在两个问题：第一就是适用于热力学参数相近，对于热力学参数差异大的群体不适用；第二个就是可控容量固定，不能随着目标函数的改变而改变，不适用于实际的应用环境。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，包括以下步骤：S1、采用聚类分析法根据温变参数和特征温差的相似性分别对加入负荷聚合商的热水器和空调分组，得到若干热水器聚合体和空调聚合体；S2、确定每组聚合体的开启、关闭控制周期并预测每组聚合体的负荷可控容量；S3、根据负荷可控容量制定投标计划，再根据中标结果，以最小化负荷实际削减量与调度计划量的偏差为目标，按照设定的约束条件进行调控。优选的，所述步骤S1得到的若干热水器聚合体和空调聚合体中，若每组聚合体的受控电器数目较多，则采用高斯分布对每组聚合体中的个体再次分组。优选的，所述热水器的温变参数为电热水器热阻和电热水器热容的乘积，热水器的特征温差为电热水器额定热功率和电热水器热阻的乘积；所述空调的温变参数为空调机组的传导热阻和室内空气的热容的乘积，空调的特征温差为空调机组的额定制冷功率和传导热阻乘积。优选的，所述热水器聚合体的开启控制周期为：其中，Tr_min和Tr_max分别表示负荷聚合商和用户签订的合同中热水器水箱中水温的最小值和最大值，Ten表示当前环境温度，Rr表示电热水器热阻，Cr表示电热水器热容，Qr表示电热水器额定热功率；所述热水器聚合体的关闭控制周期为：优选的，所述空调聚合体的开启控制周期为：其中，Tk_min和Tk_max分别表示负荷聚合商和用户签订的合同中室温的最小值和最大值，Ten表示当前环境温度，Rk、Ck分别表示空调机组的传导热阻和室内空气的热容；所述空调聚合体的关闭控制周期为：其中，Qk表示空调机组的额定制冷功率。优选的，所述每组聚合体的负荷可控容量为：其中，Ci表示第i组聚合体在某时刻的负荷可控容量，Pi表示第i组聚合体的所有电器的能耗之和，τi表示第i组聚合体的控制周期，τi,off表示第i组聚合体的关闭控制周期。优选的，所述第i组聚合体的控制周期τi为第i组聚合体的开启控制周期和关闭控制周期之和。优选的，所述负荷实际削减量为：其中，G(t,i)表示第i组聚合体t时刻的实际削减量，表示第i组第j台受控电器处于的控制状态，表示受控电器开启，受控电器关闭，表示第i组第j台受控电器在t时刻功率，m表示第i组的受控电器数目。优选的，所述设定的约束条件包括：受控空调和热水器的最大持续关闭时长不超过每组聚合体的关闭时长，且状态转换前连续开启时间和连续关闭时长的比值不超过每组聚合体的开启时长和关闭时长的比值。优选的，所述负荷聚合商和用户签订的合同中热水器水箱中水温或室温控制范围预留设定裕度后，作为每组聚合体的热水器水温或室温的实际温度控制范围。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、结合分组控制周期，通过分组轮停控制，在简化了状态队列法控制方案的同时，更进一步挖掘了家庭电器的需求响应潜力，使得削减后的总负荷曲线更平稳，负荷聚合商能够获得更好的收益，适用于参数不同的负荷群体。2、采用聚类分析和高斯分布方法对热水器和空调群组进行分组，以温变参数和特征温差为特征属性，兼顾了热力学参数的分散性。3、以合同签订的热水器或室温控制范围预留设定裕度后，作为每组聚合体的热水器水温或空调室温的实际温度控制范围，兼顾了每组聚合体中各电器热力学参数的少许差异。附图说明图1本专利技术的方法流程示意图；图2为负荷削减前后受控热水器和空调总负荷曲线对比图；图3为本方法和本方法不经高斯分布分组时的空调削减后负荷曲线对比图；图4为本方法实施DLC负荷削减的控制偏差示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例一负荷聚合商(loadaggregator，LA)是一个专业提供需求响应资源的独立组织。它通过整合众多用户的需求响应资源，参与电力辅助服务市场。本专利技术对LA参与需求竞价市场，解决负荷削减计划公布后LA的多家庭空调和热水器控制和管理策略问题。该问题中LA运营模式简化表述为：在电力市场环境下，LA事先与众多居民家庭用户通过自愿的方式签订直接负荷控制(DirectLoadControl,DLC)项目的参与合同，获得对这些家庭空调和热水器负荷的控制权，并给这些用户一定的电价折扣或经济补偿；然后，LA根据用户需求响应资源可控容量以及市场预测结果，制定投标策略，参与电力市场中的需求竞价。根据竞价中标结果，市场机构提前发布调度计划，包括负荷削减的时段和出力；最后，LA制定多家庭空调和热水器的负荷控制策略，对参与DLC项目的家庭实施负荷控制，管理负荷削减的实际执行，从而最大化自身利益。本申请提出一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，包括以下步骤：S1、采用聚类分析法根据温变参数和特征温差的相似性分别对加入负荷聚合商的热水器和空调分组，得到若干热水器聚合体和空调聚合体；S2、确定每组聚合体的开启、关闭控制周期并预测每组聚合体的负荷可控容量；S3、根据负荷可控容量制定投标计划，再根据中标结果，以最小化负荷实际削减量与调度计划量的偏差为目标，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用聚类分析法根据温变参数和特征温差的相似性分别对加入负荷聚合商的热水器和空调分组，得到若干热水器聚合体和空调聚合体；S2、确定每组聚合体的开启、关闭控制周期并预测每组聚合体的负荷可控容量；S3、根据负荷可控容量制定投标计划，再根据中标结果，以最小化负荷实际削减量与调度计划量的偏差为目标，按照设定的约束条件进行调控。

【技术特征摘要】
1.一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用聚类分析法根据温变参数和特征温差的相似性分别对加入负荷聚合商的热水器和空调分组，得到若干热水器聚合体和空调聚合体；S2、确定每组聚合体的开启、关闭控制周期并预测每组聚合体的负荷可控容量；S3、根据负荷可控容量制定投标计划，再根据中标结果，以最小化负荷实际削减量与调度计划量的偏差为目标，按照设定的约束条件进行调控。2.根据权利要求1所述的一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，其特征在于，所述步骤S1得到的若干热水器聚合体和空调聚合体中，若每组聚合体的受控电器数目较多，则采用高斯分布对每组聚合体中的个体再次分组。3.根据权利要求1所述的一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，其特征在于，所述热水器的温变参数为电热水器热阻和电热水器热容的乘积，热水器的特征温差为电热水器额定热功率和电热水器热阻的乘积；所述空调的温变参数为空调机组的传导热阻和室内空气的热容的乘积，空调的特征温差为空调机组的额定制冷功率和传导热阻乘积。4.根据权利要求1所述的一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，其特征在于，所述热水器聚合体的开启控制周期为：其中，Tr_min和Tr_max分别表示负荷聚合商和用户签订的合同中热水器水箱中水温的最小值和最大值，Ten表示当前环境温度，Rr表示电热水器热阻，Cr表示电热水器热容，Qr表示电热水器额定热功率；所述热水器聚合体的关闭控制周期为：5.根据权利要求1所述的一种负荷聚合商的多家庭用电能量需求响应调控方法，其特征在于，所述空调聚合体的开启控制周期为：其中，Tk_min和Tk_max分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕，朱丰泽，王俊伟，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31