一种基于响应潜力的负荷双层控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于响应潜力的负荷双层控制方法，该方法基于智能负荷参与需求响应的聚合潜力，制定负荷双层控制策略。在上层策略中，控制中心收集不同负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值，并依据潜力值按比例分配功率缺额量给不同的负荷聚合商；在下层策略中，各负荷聚合商接收到控制中心下发的需求响应量，综合考虑各种因素，进一步建立优化模型确定每一个家庭负荷的响应情况。本发明专利技术提供的技术方案能够在电网有功缺额时，对智能负荷参与需求响应实现精准调度，在保证用户舒适度的同时，有效降低电网调度成本和电网运行风险，对制定负荷参与电网有功缺额响应的精准控制策略具有重大指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于响应潜力的负荷双层控制方法
本专利技术属于电网优化调度领域，具体涉及一种基于响应潜力的负荷双层控制方法。
技术介绍
电力传输功率的大幅提升以及电力负荷的显著增长，使得电网出现较大功率缺额时，重要输电通道将出现潮流超过稳定限额的现象。随着间歇性新能源发电渗透率的提高，火电机组所能提供的有功支撑能力越来越有限。如果电网不能及时对这部分功率缺额进行补偿，很可能出现连锁故障甚至更大规模的停电事故。在传统的调度模式下，出现特别严重的紧急功率缺额情况下，电网会采取紧急切负荷的措施。但这种做法对社会经济运行不利。随着需求响应技术的快速发展，居民负荷已经从传统意义上的被动控制终端转变成具有主动响应能力的可调度资源。但是，由于单个负荷所能提供的响应容量较小，持续时间短，难以达到参与需求响应的功率门槛，借助负荷聚合商对此类可灵活调度的负荷资源进行潜力的充分挖掘与全面整合，并利用负荷的这种主动响应能力可以减少甚至避免电网紧急切负荷的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于响应潜力的负荷双层控制方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于响应潜力的负荷双层控制方法，基于智能负荷参与需求响应的聚合潜力，制定包括上层策略和下层策略的双层控制策略，包括以下步骤：步骤一：负荷聚合商可以从所管辖的负荷群体中获得单个负荷提供的信息，从而集中地进行负荷群体响应能力的分析，并将所管辖区域负荷的聚合响应潜力值上报给控制中心；步骤二：在上层策略中，控制中心收集电网负荷运行信息和不同负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值，若出现紧急功率缺额，控制中心依据聚合响应潜力值按比例将功率缺额量分配给不同的负荷聚合商；步骤三：在下层策略中，各负荷聚合商接收到控制中心下发的需求响应量，以总成本最小确定每个负荷的响应情况。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值的评估指标为：式中：ρi为聚合商i等效响应功率；Wi为有功缺额期间聚合商等效响应电量；Δt为有功缺额时间；Pi为负荷群实时响应功率；te为起始时间；ts为终止时间。上述的负荷群实时响应功率的计算方法为：式中：n1为空调数量；PAC,i为第i台空调的响应功率；n2为热水器数量；PWH,j为第j台热水器的响应功率；n3为电动汽车数量；PEV,k为第k辆电动汽车的响应功率；Si(t)为第i台空调状态，其取值方法为该空调满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0；Sj(t)为第j台热水器状态，其取值方法为该热水器满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0；Sk(t)为第k台电动汽车状态，其取值方法为该电动车满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0。上述的控制中心依据聚合响应潜力值按比例将功率缺额量分配给不同的负荷聚合商的计算公式为：式中：ΔPi为第i个负荷聚合商负荷响应量；ΔP为电网有功缺额量；ρi为第i个负荷聚合商等效响应能力；m为负荷聚合商数量。上述的各负荷聚合商以总成本最小确定每个负荷的响应情况，其目标函数为：式中：a为参与需求响应的补偿；Si为某一负荷聚合商下第i台空调的响应状态；Sj为某一负荷聚合商下第j台热水器的响应状态；Sk为某一负荷聚合商下第k辆电动汽车的响应状态；PAC,i为第i台空调的响应功率；PWH,j为第j台热水器的响应功率；PEV,k为第k辆电动汽车的响应功率；IAC,i为第i台空调归一化后的舒适值；IWH,j为第j台热水器归一化后的舒适值；IEV,k为第k辆电动汽车归一化后的舒适值；n1为空调数量；n2为热水器数量；n3为电动汽车数量。上述的下层策略要满足以下约束条件：1)智能负荷满足功率缺额：α·ΔPi≤PAg,i≤β·ΔPi式中：ΔPi为第i个负荷聚合商负荷响应量；PAg,i为第i个负荷聚合商下智能负荷提供的响应功率；α和β为常数系数。2)响应次数约束：0≤N≤2式中：N为响应次数；3)响应时长约束：t≤tr式中：tr为负荷可响应时长。本专利技术具有以下有益效果：目前针对常规模式下的负荷控制，现有技术大多假设主动响应负荷聚合潜力为定值，而忽略了大规模主动负荷聚合响应潜力的时变性。事实上，用户侧主动负荷的响应潜力是随不同负荷的物理特性而变化的。换言之，当电网出现功率缺额需要此类主动负荷进行响应时，并不是所有负荷功率的叠加就是整体的响应潜力。本专利技术提供的基于响应潜力的负荷双层控制方法，控制中心收集不同负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值，并依据潜力值按比例分配功率缺额量给不同的负荷聚合商，各负荷聚合商接收到控制中心下发的需求响应量，以调度成本最低为目标，确定每一个家庭负荷的响应情况。能够在电网有功缺额时，对柔性负荷参与需求响应实现精准调度，在保证用户满意度的同时，有效降低电网调度成本和电网运行风险，对制定负荷参与电网有功缺额响应的精准控制策略具有重大指导意义。附图说明图1是本专利技术的流程示意图；图2是本专利技术实施例中不同负荷聚合商三类负荷比重图；图3是本专利技术实施例中不同负荷聚合商的聚合响应潜力值图；图4是本专利技术实施例中上层分配结果图；图5是本专利技术实施例中编号为No.1的负荷聚合商的10辆电动汽车响应结果图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。本专利技术的一种基于响应潜力的负荷双层控制方法，基于智能负荷参与需求响应的聚合潜力，制定包括上层策略和下层策略的双层控制策略，包括以下步骤：步骤一：负荷聚合商可以从所管辖的负荷群体中获得单个负荷提供的信息，从而集中地进行负荷群体响应能力的分析，并将所管辖区域负荷的聚合响应潜力值上报给控制中心；步骤二：在上层策略中，控制中心收集电网负荷运行信息和不同负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值，若出现紧急功率缺额，控制中心依据聚合响应潜力值按比例将功率缺额量分配给不同的负荷聚合商；步骤三：在下层策略中，各负荷聚合商接收到控制中心下发的需求响应量，以总成本最小确定每个负荷的响应情况。实施例中，负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值的评估指标为：式中：ρi为聚合商i等效响应功率；Wi为有功缺额期间聚合商等效响应电量；Δt为有功缺额时间；Pi为负荷群实时响应功率；te为起始时间；ts为终止时间。实施例中，负荷群实时响应功率的计算方法为：实施例中，n1为空调数量；PAC,i为第i台空调的响应功率；n2为热水器数量；PWH,j为第j台热水器的响应功率；n3为电动汽车数量；PEV,k为第k辆电动汽车的响应功率；Si(t)为第i台空调状态，其取值方法为该空调满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0；Sj(t)为第j台热水器状态，其取值方法为该热水器满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0；Sk(t)为第k台电动汽车状态，其取值方法为该电动车满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0。实施例中，控制中心依据聚合响应潜力值按比例将功率缺额量分配给不同的负荷聚合商的计算公式为：式中：ΔPi为第i个负荷聚合商负荷响应量；ΔP为电网有功缺额量；ρi为第i个负荷聚合商等效响应能力；m为负荷聚合商数量。实施例中，各负荷聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于响应潜力的负荷双层控制方法，其特征是：基于智能负荷参与需求响应的聚合潜力，制定包括上层策略和下层策略的双层控制策略，包括以下步骤：步骤一：负荷聚合商可以从所管辖的负荷群体中获得单个负荷提供的信息，从而集中地进行负荷群体响应能力的分析，并将所管辖区域负荷的聚合响应潜力值上报给控制中心；步骤二：在上层策略中，控制中心收集电网负荷运行信息和不同负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值，若出现紧急功率缺额，控制中心依据聚合响应潜力值按比例将功率缺额量分配给不同的负荷聚合商；步骤三：在下层策略中，各负荷聚合商接收到控制中心下发的需求响应量，以总成本最小确定每个负荷的响应情况。

【技术特征摘要】
1.一种基于响应潜力的负荷双层控制方法，其特征是：基于智能负荷参与需求响应的聚合潜力，制定包括上层策略和下层策略的双层控制策略，包括以下步骤：步骤一：负荷聚合商可以从所管辖的负荷群体中获得单个负荷提供的信息，从而集中地进行负荷群体响应能力的分析，并将所管辖区域负荷的聚合响应潜力值上报给控制中心；步骤二：在上层策略中，控制中心收集电网负荷运行信息和不同负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值，若出现紧急功率缺额，控制中心依据聚合响应潜力值按比例将功率缺额量分配给不同的负荷聚合商；步骤三：在下层策略中，各负荷聚合商接收到控制中心下发的需求响应量，以总成本最小确定每个负荷的响应情况。2.根据权利要求1所述的一种基于响应潜力的负荷双层控制方法，其特征是：步骤一所述的负荷聚合商所管辖区域负荷的聚合响应潜力值的评估指标为：式中：ρi为聚合商i等效响应功率；Wi为有功缺额期间聚合商等效响应电量；Δt为有功缺额时间；Pi为负荷群实时响应功率；te为起始时间；ts为终止时间。3.根据权利要求2所述的一种基于响应潜力的负荷双层控制方法，其特征是：所述的负荷群实时响应功率的计算方法为：式中：n1为空调数量；PAC,i为第i台空调的响应功率；n2为热水器数量；PWH,j为第j台热水器的响应功率；n3为电动汽车数量；PEV,k为第k辆电动汽车的响应功率；Si(t)为第i台空调状态，其取值方法为该空调满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0；Sj(t)为第j台热水器状态，其取值方法为该热水器满足舒适度要求，且响应次数小于规定值时，取值为1，否则取值为0；Sk(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐妍，刘亚南，杨乔乔，汤奕，王琦，顾文，张强，王灿，孙大松，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，东南大学，国网江苏省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32