一种基于用户负荷分析模型的用户电力调控方法技术

本发明专利技术涉及一种用户侧进行电力调控的方法，通过在配电网侧的聚合商处设定服务器，在用户群处设定虚拟控制器，实现对下级多个家庭用户的智能家居统一远程调控。通过对家居的状态控制已达到最终电网侧和用户侧两者之间的需求响应控制。本发明专利技术实施包括：用户侧实行电力调控模型搭建和调度算法。所属的模型搭建特征是基于智能家居类型简易分类，划分多种智能家居运行模式，给出在不同情况下家居运行方式所产生的能耗模型，虚拟控制器通过对家居所有的状态分析定量对每个用户划分权重，轮询统一调控，将最终所调控的信息反馈回至家居。

User power regulation method based on user load analysis model

The invention relates to a method for user side power control, set the server through aggregators on distribution network side, set the virtual controller in the user base, realize the remote control of intelligent Home Furnishing unified to subordinate multiple home users. Through the state control of the home, the demand response control between the final power grid side and the user side has been reached. The embodiment of the invention comprises the following steps: the user side implements an electric power regulation model building and a scheduling algorithm. The model is simple to build feature classification of intelligent Home Furnishing type based on the division of a variety of intelligent Home Furnishing operation mode, energy consumption model are given in different situations Home Furnishing operation mode generated by the virtual controller based on Home Furnishing all state quantitative analysis for each user partition weight, polling uniform regulation will eventually control information back to Home Furnishing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于用户负荷分析模型的用户电力调控方法
本专利技术涉及一种在配电网供电侧进行电力调控的方法，通过在电网侧设定虚拟服务器构建调控平台，实现对下级每个用户负荷群的调控并发送相应的调度信息，进而用户侧的虚拟控制器对家居用能进行调节，实现对家庭用户的家居统一远程调控。本专利技术通过对家居的状态控制已达到最终改变用户其用电方式和用能大小的目的。通过用户侧负荷群调控和快速响应达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定。其中涉及到单用户多个家电负荷预测模型构建、调度算法等。
技术介绍
随着智能电网需求响应DR技术的发展，智能家居高效、合理、友好的参与到电网的统一调控中，是配电网侧和用户侧之间互动的重要环节之一。合理的根据用户的智能家居实际运行情况和符合走势特性，通过电网侧的调度算法手段实现负荷的控制，该专利技术是解决电网用电高峰时错峰调度、削峰填谷、以及大规模可再生能源接入电网时辅助功能和维护电网稳定的必要关键点。对用户的家居模型构建和调度控制研究在后续的电网生产经营中起到重要的稳定和保护作用。现阶段出于在国内开展需求响应技术和研究处于起步阶段，实际上电网侧和用户侧尚未做到真正意义上的互动，更多的是基于用户侧或者电网侧的单独调配，两者实际上并未有效的联系。同时目前国内主要的研究方向是从用户侧实现电力调控，并且用户侧之间属于分立的单元，未接入电网中实现统一管理。因此，为解决电网侧对用户侧在需求响应时的互动和调控问题。本专利提出了通过特定单用户家居负荷预测模型构建和调度算法等思路，从家居的开关运行状态和功率不同等一单用户为单位进行实际基本的控制。同时使用户侧的家居调控控制合理化，对现有的需求响应分配控制策略进行研究和改善。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种配电网下用户侧智能家居建模和调度算法，该模型和算法能够确定下级多个家庭用户的智能家居负荷基本特征和运行走势，通过用户侧的虚拟控制器对家居集体调控。为此，本专利技术将提供以下设计方案。本文将采用为智能家居进行大类划分方式，建立多个模型用于电网负荷预测、用户负荷预测、分析用户家居状态和数据处理方式等方面，以更加便利实现配电网侧和用户侧之间的虚拟服务器调度目标以及用户侧家居的虚拟控制器能耗调节。其中大体思想是在电网侧建立一个统一调控平台，平台核心为负责分析用户信息的服务器，用于发送分析结果给下级多个用户群的虚拟控制器以达到对多个用户智能家居开关运行状态进行调控。最终改变单用户其家居用电方式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应目的。智能家居可基本分为两大类：可控式智能家居和非可控式智能家居。可控式智能家居主要指的是可在电网侧所建立的虚拟控制器发出功率调控（或者开关）的信号时能及时响应的家居，具体包括：恒定功率的开关型家居和时变功率的家居；非可控式家居主要指的是在电网侧的虚拟控制器发出功率调控的信号时为了维持用户日常生活和工作而无法做出响应的家居。本专利技术专利施行的调度调控主体是可控式家居。并且由于本文专利中需要对用户侧的家居负荷进行预测，同时对用户侧实际的家居负荷进行信息采集，最后根据需求响应将两者相比较后做出调控。因此，需要对用户侧家居负荷预测模型建模。（1）用户侧家居负荷预测模型：本专利技术专利中考虑到电网侧虚拟控制器实际控制主体是智能家居可控式家居。具体包括了恒定功率的开关型家居和时变功率的家居。恒定功率的开关型家居功率基本保持不变，电能在家居开启的状态时会保持线性增长；而时变功率的家居，功率在不同的时间段有不同的功率，特定家居有特定变化趋势。而专利中由于需要虚拟控制器实时根据家居的实际负荷特性进行基本的信息收集。只有将用户侧智能家居基本信息反馈回至调控平台虚拟控制器中分析和调度，才能将指令发送至用户侧家居控制。因此对于单个智能家居的模型构建如下。设定每个家居在第k次采集的预测能耗。所有家居在第QUOTE时段的预测能耗为。。其中为下一次采样的预测能耗数值，为采样周期，为采样时家居的状态，为采样时的功率。设定初始采样的能耗为，且。上式中由于表示的是家居的状态，因此设定家居状态分为两个状态，当时家居处于关闭状态，表示的是家居处于开启状态。同时为了确定实际的每个家居的取值区间，可设定特定范围，其中表示的是家居i的最大能耗。考虑到多数的家居日常运行过程中。为了保持正常的运行会有一定的处于开启状态的时间和关闭状态的时间（如热水器、电冰箱等家居）。因此设定家居的模型中用表示家居正常运行时处于开启状态的最小时间值。表示的是应保持开启状态的信号。同理表示家居处于关闭状态的最小时间值。为在第时段的预测能耗。其中，,分别表示在第时起始采样点数和最后采样点数。（2）电网侧符合预测模型：设定实际在虚拟控制器中计算得到的所有的家居预期使用能耗公式如下。式中代表的是用户侧所有家居在时刻预测消耗的电能,表示的是虚拟控制器根据响应需求响应要求而在用户侧电量上所做出的调控。当为正的时候表示的是用户侧减耗；当为负的时候表示的是用户侧增加能耗。（3）用户侧家居实际负荷采样方式：设定实际中所需要的采样信息为每个家居的功率,为当前第次采集信息时的总能耗。,表示的是在第次采样时的设备功率数值。由上述2个的用户侧和电网侧符合预测模型，可知为了尽可能的保持多个用户所有负荷响应电力供应的调控，应确保此时虚拟控制器应能根据本次的预计能耗和实际能耗实现差值最小，同时虚拟控制器自适应反馈应微调将趋向于一定的数值并小于配电网侧所设定的阈值。通过上述2个建立的模型，以时段（h）为单位。在需求响应调控时段，进行多次采集，每次采集都会更新当前的多用户家电负荷信息。通过实际策略的最终所有用户负荷和预测模型所得到的预测负荷对比，得到需要调控的能耗。然后配电网侧根据的数值大小，在时段内做出调控策略，使得用户群侧的虚拟控制器发出响应控制信号。同时虚拟控制器也可以根据采集到的多用户家电负荷信息，采用权重轮询调度算法WRRS，决定并选取当前最优可调控的用户（如相对其他用户含有更多数量的家电等并可参与负荷调控）。参与调控的用户通过虚拟控制器确定最优家居设施调控方式（如优先调控大功率或者可最快响应的家电等）。本专利技术提供一种自适应反馈的调度算法。进一步地，所述调度算法内包含了调控算法。附图说明图1是本专利技术提供的整体电网侧及用户侧结构图。图2是本专利技术提供的虚拟控制器调控流程图。图3是本专利技术提供的虚拟控制器内部调度的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。图1是整体电网侧及用户侧的智能家居所构成的通信结构图。图1说明了电力系统侧的调控基本构架分别由电网侧内所包含的服务器及虚拟控制器、多个家庭用户、下级的智能家居所构成。基本的流程为电网侧把从用户侧的家居信息采集至虚拟服务器调控平台，经过虚拟控制器信息分析和处理，发出基本的控制信号（如开关信号）至用户侧，实现以用户为单元的家居控制。图2是虚拟服务器采集和分析信息的基本流程图。图2说明了在电网侧的调控平台通过服务器上次收集的信息初始化预期可控家居能耗已经根据需求响应需做出调控的电能变化，无则收集家居信息，并在虚拟控制器内处理后进行WRRS算法轮询调度负荷条件的最优设备和设备数量。最后判断此次对所有的设备处理是否结束，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在配电网下实现电力供应商及用电侧电力调控方法：通过在电网侧设定虚拟服务器控制系统，结合电能服务管理平台数据分析用户负荷群用能及其短期负荷预测，构建家居状态分析模型、控制机制和虚拟控制器，以实现用户侧电能精细化管理，并达到电网侧对用户侧用能规划及调控。

【技术特征摘要】
1.一种在配电网下实现电力供应商及用电侧电力调控方法：通过在电网侧设定虚拟服务器控制系统，结合电能服务管理平台数据分析用户负荷群用能及其短期负荷预测，构建家居状态分析模型、控制机制和虚拟控制器，以实现用户侧电能精细化管理，并达到电网侧对用户侧用能规划及调控。2.如权利要求1所述的电力调控方法，其特征在于，所述的方法为在权利要求1中配合设定虚拟服务器和虚拟控制器，虚拟服务器主要功能为：获取电能服务平台数据用以分析；虚拟控制器主要功能为：在用户接收到电网侧调控平台发出的调控信号时，对用户下的所有家居进行状态分析，并采用开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹望璋，吴倩，李彬，祁兵，钟鸣，陈宋宋，韩永军，刘福潮，张建华，彭晶，王维州，
申请(专利权)人：华北电力大学，国家电网公司，中国电力科学研究院，国网甘肃省电力公司，国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11