一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，首先，电网调度中心根据电力系统基本潮流和电力系统故障表对可能存在的不同电力故障事件进行评估，得到运行备用容量是否小于期望值，确定故障类型，结合需求响应用户信息考虑采取紧急需求响应方案；其次，由故障事件驱动，考虑相关约束条件后确定需求响应的参与用户以及每个用户所承担的需求响应量，结合需求响应用户动作时间和电力系统动态模型建立需求响应模型，形成紧急需求响应方案；然后，利用时域仿真评估每个紧急需求响应方案对系统运行可能造成的影响；最后，根据设计的EDRP模型时域仿真结果对每个紧急需求响应方案进行微调，形成需求响应动作表。本发明专利技术能够在保证一定运行备用的条件下，实现需求响应成本最小，避免用户过度响应。

An event driven demand response method for power system

The invention discloses an event-driven power system demand response method. Firstly, the power grid dispatching center evaluates different possible power failure events according to the basic power flow and the fault table of the power system, obtains whether the operating reserve capacity is less than the expected value, determines the fault type and combines the demand. In response to user information, an emergency demand response scheme is considered; secondly, the participant users and the demand response quantity of each user are determined after considering the relevant constraints driven by fault events, and the demand response model is established by combining the user action time of demand response and the dynamic model of power system to form a tight demand response model. Then, the time-domain simulation is used to evaluate the possible impact of each emergency demand response scheme on the system operation. Finally, according to the time-domain simulation results of the EDRP model, each emergency demand response scheme is fine-tuned to form a demand response action table. The invention can realize the minimum cost of demand response and avoid the overreaction of users under the condition of guaranteeing a certain operation reserve.

【技术实现步骤摘要】
一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法
本专利技术涉及电力需求侧管理领域，具体涉及一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法。
技术介绍
随着经济和社会发展对电力需求的增长，电网在面临着电力供应紧张局面的同时，还存在间歇式可再生能源大量接入的问题，以及系统调峰调频的巨大压力。除了从电源侧寻求解决方案之外，更应该进一步发掘用户侧资源，特别是小容量用户资源整合。强劲的需求增长、有限的发电能力、薄弱的电网基础设施和高渗透率的可再生能源并网发电作为主要驱动力构成了在用户侧实施需求响应的有利条件。需求响应项目(DemandResponseProgram，DRP)的开展对提高电力系统经济和安全运行有积极的作用。根据不同的激励措施以及用户响应特性的差异，需求侧资源既可以参与主能量市场的交易，也可以参与辅助服务市场的交易。在美国东北部的一个区域电力系统(PJM)的电力市场中，需求侧资源作为一种有效调度资源直接参与主能量市场交易。而美国的纽约与新英格兰市场则通过实施紧急需求响应项目(EmergencyDemandResponseProgram,EDRP)，保证在系统运行备用容量不足时的实时安全调控。这类需求侧资源主要针对那些对供电可靠性要求不是很高的用户，它们在一定的经济补偿条件下，可以容忍小概率停电事故，在系统运行备用容量缺乏的时候，交易中心通过竞价或签订合同的方式使这类用户参与到备用服务市场，以应对小概率高风险的容量事故。但是，如何在提高系统运行裕度的同时获得充分需求响应的问题尚未得到完全解决。另外，如果要采用紧急需求响应程序，如何激活需求响应参与者的问题没得到解答。我国引入电力需求响应主要源于多个方面的因素，首先是电力高峰或峰谷差的增长仍在持续，同时极端天气的频次增加，电网更需要具备柔性调节的能力；其次是政府职能逐步向服务型转变，作为电力高峰负荷时传统的强制性有序用电、拉闸限电的管理模式已不适应社会的发展。目前，我国已有一套完善的机制以应对突发电力故障，但如何将其市场化最大限度地满足用户的用电需求是当下亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，在提高系统运行备用的同时获得充分需求响应，能够有效采用紧急需求响应程序激活需求响应参与者。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征在于：包括步骤：一、电网调度中心根据电力系统基本潮流和电力系统故障表对可能存在的不同电力故障事件进行评估，得到运行备用容量是否小于期望值，确定故障类型，结合需求响应用户信息考虑采取紧急需求响应方案；二、由故障事件驱动，考虑相关约束条件后确定需求响应的参与用户以及每个用户所承担的需求响应量，结合需求响应用户动作时间和电力系统动态模型形成紧急需求响应方案；三、利用时域仿真评估每个紧急需求响应方案对系统运行可能造成的影响；四、根据设计的EDRP模型时域仿真结果对每个紧急需求响应方案进行微调，形成需求响应动作表。前述的一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征是：所述步骤一，具体步骤包括：电网调度中心根据一小时内电力系统的基本运行状态，利用标准功率电压曲线对比实际功率电压曲线，查找电力系统故障表确定电力系统故障事件类型及程度，即判断运行备用容量是否小于期望值，确定故障类型。前述的一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征是：所述步骤二，具体步骤包括：1)建立紧急需求响应模型，紧急需求响应的目标函数是响应成本最小，需求响应后，运行备用容量应当大于期望值：式中，潮流约束表征电力系统动态模型，需求响应用户约束是指需求响应用户优先级，需求响应用户动作时间和可响应容量约束，电力系统元件约束是指具体电路拓扑结构造成的网络约束，ci是在母线i削减负荷Δsi的需求响应单位成本；ΔSi是需求响应后母线i的需求响应总量，Δsi为母线i的需求响应变量，Δsi范围为0～ΔSi，每条母线对应一个参与响应的用户，i表示母线或参与响应的用户，范围为1～m，m是需求响应参与用户数的总数；Δλ*是需求响应后的运行备用容量，f(ΔS1,ΔS2,…ΔSm)表示Δλ*是关于ΔS1,ΔS2,…ΔSm的函数，由具体电力系统网络确定，g(Δsi)是关于Δsi的成本函数，由需求响应用户具体信息确定，Δλreq是运行备用容量期望值；z是电力系统的状态向量；s是负荷消耗的有功和无功向量；2)为了满足Δλ*≥Δλreq，选择从敏感负荷开始响应，直到需求响应后的运行备用容量Δλ*超过期望值Δλreq，基于该策略，需求响应后的运行备用容量Δλ*表示为：式中，l是指从敏感负荷开始响应直到运行备用达到期望时的响应负荷数量，Seni是运行备用相对于母线i需求响应容量的敏感度，假设敏感度与需求响应量无关，且保持恒定，Seni可根据式(3)进行计算：式中，λ是运行状态换算系数，λ(z,s)表示换算系数关于系统状态量z和负荷需求s的函数，Senλs是运行状态换算系数λ相对于电力系统的状态向量z和负荷需求s的敏感度；是运行状态换算系数λ对负荷需求s的偏导运算；是潮流约束方程考虑对负荷需求s的矩阵，是潮流约束方程考虑对系统状态向量z的矩阵，是矩阵的转置运算；是λ对电力系统的状态向量z的偏导运算，Δλ是需求响应后的运行备用增加量；ci是在母线i实施紧急需求响应的单位成本；Senλs,i表示母线i上运行状态换算系数λ相对于负荷需求s的敏感度；3)通过所述步骤2)求得的需求响应后的运行备用容量Δλ*从而得到优化的紧急需求响应方案。前述的一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征是：令：式中，Δλi是需求响应后母线i的运行备用增加量；ΔSi是母线i的需求响应总量；ci是在母线i实施紧急需求响应的单位成本；h和k都是常量；根据式(4)，紧急需求响应模型(1)被分段线性化，需求响应线性模型表示为式(5)：需求响应后的运行备用增加量Δλ随着每一线性段的计算逐步调整，直到获得需求响应后的运行备用Δλ*，需求响应线性模型(5)的解的集合为紧急响应模型EDRP，如式(6)所示；EDRP＝{ΔSstage1,ΔSstage2,…,ΔSstagej}(6)式(6)中，ΔSstagej是公式(5)在线性段j中的解，即ΔSstagej是Δλi、ci、ΔSi、Senλs,i的集合；在每一线性段中计算负荷的敏感度，具有高敏感度的负荷优先被选为需求响应用户，求解线性段的需求响应模型后，电力系统会达到一个新的运行状态，然后继续对下一线性段的需求响应模型进行求解，一直重复需求响应线性模型公式(5)求解过程，直到得到期望的运行备用容量，形成故障事件驱动的紧急需求响应方案。前述的一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征是：所述步骤三，具体步骤为：每个紧急需求响应方案均是针对特定的已知电力故障事件而设计的，利用时域仿真测试来评估方案中需求响应用户的动作时间对系统运行的影响，得到基于紧急响应EDRP模型的时域仿真结果。前述的一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征是：所述步骤四，具体步骤为：如果时域仿真表明母线电压越限或者运行备用容量不足，排除需求响应用户的响应时间较长用户，对每个紧急需求响应方案进行参数调整和模型校正，重复步骤二和步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征在于：包括步骤：一、电网调度中心根据电力系统基本潮流和电力系统故障表对可能存在的不同电力故障事件进行评估，得到运行备用容量是否小于期望值，确定故障类型，结合需求响应用户信息考虑采取紧急需求响应方案；二、由故障事件驱动，考虑相关约束条件后确定需求响应的参与用户以及每个用户所承担的需求响应量，结合需求响应用户动作时间和电力系统动态模型形成紧急需求响应方案；三、利用时域仿真评估每个紧急需求响应方案对系统运行可能造成的影响；四、根据时域仿真结果对每个紧急需求响应方案进行微调，形成需求响应动作表。

【技术特征摘要】
1.一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征在于：包括步骤：一、电网调度中心根据电力系统基本潮流和电力系统故障表对可能存在的不同电力故障事件进行评估，得到运行备用容量是否小于期望值，确定故障类型，结合需求响应用户信息考虑采取紧急需求响应方案；二、由故障事件驱动，考虑相关约束条件后确定需求响应的参与用户以及每个用户所承担的需求响应量，结合需求响应用户动作时间和电力系统动态模型形成紧急需求响应方案；三、利用时域仿真评估每个紧急需求响应方案对系统运行可能造成的影响；四、根据时域仿真结果对每个紧急需求响应方案进行微调，形成需求响应动作表。2.根据权利要求1所述的一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征是：所述步骤一，具体步骤包括：电网调度中心根据一小时内电力系统的基本运行状态，利用标准功率电压曲线对比实际功率电压曲线，查找电力系统故障表确定电力系统故障事件类型及程度，即判断运行备用容量是否小于期望值，确定故障类型。3.根据权利要求1所述的一种基于事件驱动的电力系统需求响应方法，其特征是：所述步骤二，具体步骤包括：1)建立紧急需求响应模型，紧急需求响应的目标函数是响应成本最小，需求响应后，运行备用容量应当大于期望值：式中，潮流约束表征电力系统动态模型，需求响应用户约束是指需求响应用户优先级，需求响应用户动作时间和可响应容量约束，电力系统元件约束是指具体电路拓扑结构造成的网络约束，ci是在母线i削减负荷Δsi的需求响应单位成本；ΔSi是需求响应后母线i的需求响应总量，Δsi为母线i的需求响应变量，Δsi范围为0～ΔSi，每条母线对应一个参与响应的用户，i表示母线或参与响应的用户，范围为1～m，m是需求响应参与用户数的总数；Δλ*是需求响应后的运行备用容量，f(ΔS1,ΔS2,…ΔSm)表示Δλ*是关于ΔS1,ΔS2,…ΔSm的函数，由具体电力系统网络确定，g(Δsi)是关于Δsi的成本函数，Δλreq是运行备用容量期望值；z是电力系统的状态向量；s是负荷消耗的有功和无功向量；2)为了满足Δλ*≥Δλreq，选择从敏感负荷开始响应，直到需求响应后的运行备用容量Δλ*超过期望值Δλreq，基于该策略，需求响应后的运行备用容量Δλ*表示为：式中，l是指从敏感负荷开始响应直到运行备用达到期望时的响应负荷数量，Seni是运行备用相对于母线i需求响应容量的敏感度，假设敏感度与需求响应量无关，且保持恒定，Seni可根据式(3)进行计算：式中，λ是运行状态换算系数，λ(z,s)表示换算系数关于系统状态量z和负荷需求s...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世海，陈振宇，杨斌，栾开宁，陈刚，阮文骏，张昊纬，丁一帆，徐敏锐，徐青山，赵双双，卢树峰，周强，陆子刚，周立，吴桥，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，东南大学，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32