智能电网环境下商业用户可控负荷的管理策略制造技术

本发明专利技术的一种智能电网环境下商业用户可控制负荷的管理策略，其特点是，以智能电网为背景，基于多智能体技术，针对商业用户的用电特点和不同用电设备的用电响应能力，设计了相应的多智能体控制系统及互动协调机制，多个智能体之间相互通讯，彼此协调，共同完成大的复杂系统控制作业任务。智能体分负荷侧智能体、聚合智能体和中央协调智能体。这样的系统可以实现资源共享，根据不同用电设备的运行特性建立了电动汽车、储能空调和热水器的负荷响应模型，采用区间数排序法确定用电负荷的优先级，提出了以优化用户用电整体舒适度为目标的负荷管控模式。具有科学合理，可靠性高、实时性强、灵活性和鲁棒性好等待优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能电网
，是一种智能电网环境下商业用户可控制负荷的管理策略。
技术介绍
需求响应已经成为缓解网络阻塞、维护电网运行的经济性和安全性的重要措施之一，智能电网作为21世纪电力系统的重大科技创新，给电力需求响应的发展带来了新的机遇和挑战。尤其是近年来我国经济的快速发展导致负荷和用电方式多样化程度的增加，使得电力用户参与需求响应的过程充满复杂性和不确定性。智能体依赖于智能电网和网络通信技术的快速发展，其在需求响应中的应用越来越受到重视。需求响应的主要内容包括：(1)基于电价的项目，即分时电价(TOU)，实时价格(RTP),尖峰价格项目(CPP)；(2)基于激励补偿的项目，包括直接控制负荷(DLC)、紧急需求响应项目(EDRP)、市场容量项目(CAP)、可中断/可削减(I/C)服务、需求侧竞价(DB)和辅助服务项目(A/S)。需求响应的发展大体会经历人工需求响应、半自动需求响应和全自动需求响应三个阶段。我国需求响应的发展还处于初级阶段，各方面技术还很不成熟，覆盖范围窄，远未达到智能化、自动化的水平。智能体的引入极大地促进了需求响应的发展，提高了需求响应互动过程的灵活性、实效性和智能化程度，扩大了负荷参与需求响应的整体范围。智能体的概念由Minsky在上世纪80年代提出，到目前为止还没有一个公认的普遍接受的定义。智能体的基本特性包括自治性、社会性、反应性和主动性；智能体的物理结构包括信息处理模块、环境感知模块和执行模块等,可以利用自身系统接收、分析来自上层和下层的信息，根据设定的规则计算出最佳响应策略，并以数据信号的形式发出。然而单智能体的应用并不能充分体现出其优越性，多智能体相互协作则能化零为整，表现出“一加一大于二”的积极效应，所以对多智能体在需求响应中的应用研究更有发展前景。需求响应的基本内容(基于价格，基于激励)已经确定了，关键是找到快速、有效的信息传输媒介和多类型复杂负荷的聚合管理模式。我国智能电网研究工作的不断深入并取得的一系列成果为多智能体的发展和应用奠定了良好的基础，多智能体在需求响应中的应用已经受到业内人士的关注，但突破性的相关研究还不是很多，多智能体在需求响应中的工作机制以及如何实现信息的收集、处理和转发都需要做进一步的研究和探讨。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种科学合理，可靠性高、实时性强、灵活性和鲁棒性好的智能电网环境下商业用户可控制负荷的管理策略。实现本专利技术目的采用的技术方案是，一种智能电网环境下商业用户可控制负荷的管理策略，其特征是，它包括以下内容：1)电动汽车智能体：根据电动汽车的充电特性，其负荷需求设定为：在规定时间内电动汽车应达到满充，蓄电池的数学模型采用简化的铅酸电池模型来表示，式(1)，(2)表示相对于在25℃下充电或放电10h的容量修正，CT＝1.67C10(1+0.005ΔTa)(1)C=CT1+0.67(|I|/I10)0.9---(2)]]>式中，CT，C10，C分别表示电池最大的容量，25℃充电或放电10h的容量，在25℃参考下的电池容量修正值；ΔTa＝Ta-25表示在25℃参考下的温度变化量，Ta是当时的环境温度；I10，I分别表示25℃下充电或放电10h的电流，实际温度下充电或放电电流，I>0表示充电，I<0表示放电；在放电和充电过程中，库伦效率(ηb)表示为：ηb=1-exp[20.73I/I10+0.55(SOC-1)]I>01I<0---(3)]]>式中，SOC(StateOfCharge)表示为电池荷电状态，是电动汽车舒适性的主要指标，其具体表达式为：SOC=QCηbI>01-QCηbI<0---(4)]]>SOCmin≤SOC≤SOCmax(5)式中，Q＝|I|Δt，表示在时间段Δt内，电池的放电容量或者电池的充电容量，单位Ah；电池电压表示为：v=(2+0.16QC)+IC10(61+I0.6+0.48(1-Q/CT)1.2+0.036)(1-0.025ΔTa)---(6)]]>通过式(4)和式(5)可知，在放电过程中，当电池荷电状态SOC低于最小值时，充电控制器断开牵引系统，防止过放电；在充电过程中，当SOC大于最大值时，充电控制器断开电源停止充电；2)储能空调智能体：储能空调的调节一般依据温度进行调节，温度变化与空调功率之间的关系表示为：Tt＝εTt-1+(1-ε)(Tout,t-ηQt-1/A)(7)0≤Qt≤Qmax(8)Tmin≤Tt≤Tmax(9)Tmin＝Tset-ΔT(10)Tmax＝Tset+ΔT(11)式中，Qt为空调在每个时段的电量，kWh；Tt为t时段的室内温度；Tout.t为t时段的室外温度；Tmin、Tmax分别为可接受的室内最低和最高温度；Tset为室内理想温度；ΔT为可接受的温度偏差；η，ε，A分别为空调的利用效率，散热系数，导热系数，三者均为常数；3)热水器智能体：热水器的运行状态与水温有关，通过温控器通与断实现加热与不加热的电路接通，水温低于临界温度θmin时，温控器自动接通；水温达到热水器预置温度θset时，温控器断开，热水器停止加热，热水器的保温靠热水器的保温层来实现，当水温低于临界温度时，热水器再次开始加热；根据用户热水器的使用习惯，预先设置热水器的加热时段，由式(12)-(14)根据反映加热和散热时长，CWρWV(θset-θmin)＝δPτ(12)Qt＝KF(θt-θnt)(13)Σj=tt+τ′Qj=δPτ---(14)]]>式中，CW、ρW分别为水的比热容和密度；P为加热时消耗的额定功率；τ为加热时长；δ为热水器的利用效率；Qt为t时段热水器的散热量，t的初值是热水器使用结束后的第一个时段；K为热水器保温材料的传热系数，单位W/m2℃；F为热水器的散热面积；θt为t时段热水器中水的温度；θnt为t时段室内的温度；为总的散热量；τ′为散热时长；4)负载聚合智能体：由负荷聚合智能体收集各类负荷用电设备的物理状态，功率和外部环境信息计算舒适度，外部信息是指：室内外温度，用户自己设置的参数，舒适度表征用户对用电方式的满意程度，舒适度越小表明用电满意度越低，调度优先级越高，收集到的物理状态量分别为电动汽车的荷电状态，空调工作对应的室内温度，热水器中水的温度，可从负荷智能体中获取，每类聚合智本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电网环境下商业用户可控制负荷的管理策略，其特征是，它包括以下内容：1)电动汽车智能体：根据电动汽车的充电特性，其负荷需求设定为：在规定时间内电动汽车应达到满充，蓄电池的数学模型采用简化的铅酸电池模型来表示，式(1)，(2)表示相对于在25℃下充电或放电10h的容量修正，CT＝1.67C10(1+0.005ΔTa)         (1)C=CT1+0.67(|I|/I10)0.9---(2)]]>式中，CT，C10，C分别表示电池最大的容量，25℃充电或放电10h的容量，在25℃参考下的电池容量修正值；ΔTa＝Ta‑25表示在25℃参考下的温度变化量，Ta是当时的环境温度；I10，I分别表示25℃下充电或放电10h的电流，实际温度下充电或放电电流，I>0表示充电，I<0表示放电；在放电和充电过程中，库伦效率(ηb)表示为：ηb=1-exp[20.73I/I10+0.55(SOC-1)]I>01I<0---(3)]]>式中，SOC(State Of Charge)表示为电池荷电状态，是电动汽车舒适性的主要指标，其具体表达式为：SOC=QCηbI>01-QCηbI<0---(4)]]>SOCmin≤SOC≤SOCmax         (5)式中，Q＝|I|Δt，表示在时间段Δt内，电池的放电容量或者电池的充电容量，单位Ah；电池电压表示为：V=(2+0.16QC)+IC10(61+I0.6+0.48(1-Q/CT)1.2+0.036)(1-0.025ΔTa)---(6)]]>通过式(4)和式(5)可知，在放电过程中，当电池荷电状态SOC低于最小值时，充电控制器断开牵引系统，防止过放电；在充电过程中，当SOC大于最大值时，充电控制器断开电源停止充电；2)储能空调智能体：储能空调的调节一般依据温度进行调节，温度变化与空调功率之间的关系表示为：Tt＝εTt‑1+(1‑ε)(Tout,t‑ηQt‑1/A)          (7)0≤Qt≤Qmax                  (8)Tmin≤Tt≤Tmax                (9)Tmin＝Tset‑ΔT                (10)Tmax＝Tset+ΔT                (11)式中，Qt为空调在每个时段的电量，kWh；Tt为t时段的室内温度；Tout.t为t时段的室外温度；Tmin、Tmax分别为可接受的室内最低和最高温度；Tset为室内理想温度；ΔT为可接受的温度偏差；η，ε，A分别为空调的利用效率，散热系数，导热系数，三者均为常数；3)热水器智能体：热水器的运行状态与水温有关，通过温控器通与断实现加热与不加热的电路接通，水温低于临界温度θmin时，温控器自动接通；水温达到热水器预置温度θset时，温控器断开，热水器停止加热，热水器的保温靠热水器的保温层来实现，当水温低于临界温度时，热水器再次开始加热；根据用户热水器的使用习惯，预先设置热水器的加热时段，由式(12)‑(14)根据反映加热和散热时长，CWρWV(θset‑θmin)＝δPτ         (12)Qt＝KF(θt‑θnt)                (13)Σj=tt+τ′Qj=δPτ---(14)]]>式中，CW、ρW分别为水的比热容和密度；P为加热时消耗的额定功率；τ为加热时长；δ为热水器的利用效率；Qt为t时段热水器的散热量，t的初值是热水器使用结束后的第一个时段；K为热水器保温材料的传热系数，单位W/m2℃；F为热水器的散热面积；θt为t时段热水器中水的温度；θnt为t时段室内的温度；为总的散热量；τ′为散热时长；4)负载聚合智能体：由负荷聚合智能体收集各类负荷用电设备的物理状态，功率和外部环境信息计算舒适度，外部信息是指：室内外温度，用户自己设置的参数，舒适度表征用户对用电方式的满意程度，舒适度越小表明用电满意度越低，调度优先级越高，收集到的物理状态量分别为电动汽车的荷电状态，空调工作对应的室内温度，热水器中水的温度，可从负荷智能体中获取，每类聚合智能体中t时段i设备的舒适度有如下表示：μEV,i,t=1-((SOCi,t-SOCimax)/SOCimax)2---(15)]]>μAC,i,t=1-((Ti,t-Tset,i)/Tset,i)2---(16)]]>μWH,i,t=1-((θi,t-θset,i)/θset,i)2---(17)]]>式中，μEV,i,t,μAC,i,t和μWH,i,t分别为电动汽车、空调和热水器的舒适度指标，取值为1时表示...

【技术特征摘要】
1.一种智能电网环境下商业用户可控制负荷的管理策略，其特征是，它包括以下内容：
1)电动汽车智能体：
根据电动汽车的充电特性，其负荷需求设定为：在规定时间内电动汽车应达到满充，蓄
电池的数学模型采用简化的铅酸电池模型来表示，式(1)，(2)表示相对于在25℃下充电或
放电10h的容量修正，
CT＝1.67C10(1+0.005ΔTa)(1)
C=CT1+0.67(|I|/I10)0.9---(2)]]>式中，CT，C10，C分别表示电池最大的容量，25℃充电或放电10h的容量，在25℃参考下的
电池容量修正值；ΔTa＝Ta-25表示在25℃参考下的温度变化量，Ta是当时的环境温度；I10，I
分别表示25℃下充电或放电10h的电流，实际温度下充电或放电电流，I>0表示充电，I<0表
示放电；
在放电和充电过程中，库伦效率(ηb)表示为：
ηb=1-exp[20.73I/I10+0.55(SOC-1)]I>01I<0---(3)]]>式中，SOC(StateOfCharge)表示为电池荷电状态，是电动汽车舒适性的主要指标，其
具体表达式为：
SOC=QCηbI>01-QCηbI<0---(4)]]>SOCmin≤SOC≤SOCmax(5)
式中，Q＝|I|Δt，表示在时间段Δt内，电池的放电容量或者电池的充电容量，单位Ah；
电池电压表示为：
V=(2+0.16QC)+IC10(61+I0.6+0.48(1-Q/CT)1.2+0.036)(1-0.025ΔTa)---(6)]]>通过式(4)和式(5)可知，在放电过程中，当电池荷电状态SOC低于最小值时，充电控制
器断开牵引系统，防止过放电；在充电过程中，当SOC大于最大值时，充电控制器断开电源停
止充电；
2)储能空调智能体：
储能空调的调节一般依据温度进行调节，温度变化与空调功率之间的关系表示为：
Tt＝εTt-1+(1-ε)(Tout,t-ηQt-1/A)(7)
0≤Qt≤Qmax(8)
Tmin≤Tt≤Tmax(9)
Tmin＝Tset-ΔT(10)
Tmax＝Tset+ΔT(11)
式中，Qt为空调在每个时段的电量，kWh；Tt为t时段的室内温度；Tout.t为t时段的室外温
度；Tmin、Tmax分别为可接受的室内最低和最高温度；Tset为室内理想温度；ΔT为可接受的温
度偏差；η，ε，A分别为空调的利用效率，散热系数，导热系数，三者均为常数；
3)热水器智能体：
热水器的运行状态与水温有关，通过温控器通与断实现加热与不加热的电路接通，水
温低于临界温度θmin时，温控器自动接通；水温达到热水器预置温度θset时，温控器断开，热
水器停止加热，热水器的保温靠热水器的保温层来实现，当水温低于临界温度时，热水器再
次开始加热；
根据用户热水器的使用习惯，预先设置热水器的加热时段，由式(12)-(14)根据反映加
热和散热时长，
CWρWV(θset-θmin)＝δPτ(12)
Qt＝KF(θt-θnt)(13)
Σj=tt+τ′Qj=δPτ---(14)]]>式中，CW、ρW分别为水的比热容和密度；P为加热时消耗的额定功率；τ为加热时长；δ为热
水器的利用效率；Qt为t时段热水器的散热量，t的初值是热水器使用结束后的第一个时段；
K为热水器保温材料的传热系数，单位W/m2℃；F为热水器的散热面积；θt为t时段热水器中
水的温度；θnt为t时段室内的温度；为总的散热量；τ′为散热时长；
4)负载聚合智能体：
由负荷聚合智能体收集各类负荷用电设备的物理状态，功率和外部环境信息计算舒适
度，外部信息是指：室内外温度，用户自己设置的参数，舒适度表征用户对用电方式的满意
程度，舒适度越小表明用电满意度越低，调度优先级越高，收集到的物理状态量分别为电动
汽车的荷电状态，空调工作对应的室内温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：于娜，李国庆，黄大为，于乐征，刘甲利，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22