一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，包括：基于弹性经济调度模型计算期望的负荷水平，得到期望负荷与实际负荷之间的差值；根据期望负荷与实际负荷的差值调整电价水平，基于弹性经济调度模型和新的电价水平调整各节点的负荷需求；重新计算期望负荷与实际负荷间的差值，重复上述过程直至指定的迭代次数或者期望负荷和实际负荷间的差值低于设定值；基于蒙特卡罗仿真方法或者区间数学理论方法评估终端用户需求响应的不确定性。本发明专利技术建立了需求响应的动态负反馈模型，并从数学算法和仿真算法两个角度对需求响应的实际效果进行评估，非常有效，实用性强。

A method of dynamic modeling and response uncertainty evaluation for consumer demand response

This includes electricity demand response dynamic modeling and response uncertainty assessment method, a user: to calculate the expected elasticity of economic dispatch model based on load level, get the difference between the expected load and the actual load value; adjust the price according to the expected load and the actual load difference, elastic economic scheduling model and the new price the level adjustment of each node based on load demand; re calculate the difference between the expected load and the actual load, the process is repeated until a specified number of iterations or the difference between the expected load and the actual load is lower than the set value; evaluation of end user demand response uncertainty or Monte Carlo simulation method based on interval mathematical theory. The invention establishes a dynamic negative feedback model for demand response, and evaluates the actual effect of the demand response from two angles of the mathematical algorithm and the simulation algorithm, and is very effective and practical.

【技术实现步骤摘要】
一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法。
技术介绍
随着智能电网技术的发展，需求响应技术由于在降低运行费用和提高电网可靠性方面效果显著引起了研究人员广泛的关注。作为削峰填谷的重要手段，需求响应技术可以实现负荷的实时控制，提高电能质量，同时需求响应也是实现节能减排的重要途径之一。当前国内外需求响应技术还处于起步阶段，不合理的需求管理手段可能会引起用户的不满，甚至引起反调峰等对电网有危害的情况。现有的研究大都把电力市场当作静态模型处理，不能很好地反映出需求响应的实际情况。并且，电力用户的实际响应状况很难判断，具有很大的不确定性。如何建立符合电力市场实际情况的需求响应动态模型，定量分析需求响应的不确定区间是摆在需求响应管理者面前的突出问题。
技术实现思路
为了解决传统静态需求响应模型不能令人满意，在需求响应的效果及不确定性评估上也存在不足的问题，本专利技术提出一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，建立弹性经济调度模型，运用负反馈技术，经过多次迭代使实际的总负荷趋近期望的负荷水平；同时针对当前的需求响应边界不确定问题，提出了基于蒙特卡罗仿真与区间数学模型的两种预测法，有效提高了边界不确定性问题的计算精度。实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，包括以下步骤：步骤一、基于弹性经济调度模型计算期望的负荷水平，初始化各节点负荷需求，得到期望负荷与实际负荷之间的差值；步骤二、基于线性规划理论，根据期望负荷与实际负荷之间的差值调整电价水平，各节点基于弹性经济调度模型和新的电价水平调整各自的负荷需求；接着重新计算期望负荷与实际负荷间的差值，重复上述过程直至达到指定的迭代次数或者期望负荷和实际负荷间的差值低于设定值；步骤三、基于蒙特卡罗仿真方法或者区间数学理论方法评估终端用户需求响应的不确定性。进一步的，所述步骤一具体为：(1)建立弹性经济调度的目标函数：式中，ci是节点i发电的边际成本；Gi(t)是t时刻节点i的发电量；di(t)是t时刻节点i负荷的边际成本；Di(t)是t时刻节点i的负荷需求；(2)建立弹性经济调度的约束条件：式中，和分别是节点i的最小发电量和最大发电量；和分别是节点i的最小负荷需求和最大负荷需求；GSKk-i是从节点i到传输线k的发电转移分配系数；Limitk是传输线k的热极限；所述步骤一中，初始化各节点负荷需求，得到期望负荷与实际负荷之间的差值的计算公式如下：式中，GAP(t)是t时刻实际负荷与期望负荷之间的差值；DST是期望负荷水平。所述步骤二中，基于线性规划理论，根据期望负荷与实际负荷之间的差值调整电价水平，各节点基于弹性经济调度模型和新的电价水平调整各自的负荷需求，其中电价调整计算公式如下：式中，L是负荷的数目；αi和βi是设定的正系数；GAP(t-1)是t-1时刻实际负荷与期望负荷之间的差值；di(t-1)是t-1时刻节点i负荷的边际成本。所述步骤三中基于蒙特卡罗仿真方法评估终端用户需求响应的不确定性，具体包括如下步骤：(1)设置蒙特卡罗仿真的初值，令初始场景指数S＝1，令初始时域离散迭代步长t＝0，场景数目设定为s，根据步骤一中的弹性经济调度的目标函数和弹性经济调度的约束条件计算得到期望的负荷水平；设定初始的负荷响应的不确定区间；(2)在初始的负荷响应的不确定区间内取随机数得到Di(t)，然后计算得到t时刻实际负荷与期望负荷之间的差值GAP(t)；(3)运用电价调整公式更新di(t+1)，根据新的电价水平和弹性经济调度模型更新各点的负荷水平Di(t+1)，并更新负荷响应的不确定区间；(4)令t＝t+1，重复步骤(2)和步骤(3)，直到GAP(t)＜ε或者t达到预先设定的最大时间步数；(5)令S＝S+1,重复步骤(2)和步骤(4)，直到S＝s；(6)根据每次迭代中确定的各负荷点的电价水平确定各点电价的上限和下限。进一步地，所述步骤三中基于区间数学理论方法评估终端用户需求响应的不确定性具体为：(1)设定初始的负荷响应的不确定区间、雅克比矩阵、负荷点电价，令初始时域离散迭代步长t＝0，利用步骤一中的弹性经济调度的目标函数和弹性经济调度的约束条件计算得到期望的负荷水平，从而计算出此时刻实际负荷与期望负荷之间的差值；(2)运用电价调整公式更新di(t+1)，根据新的电价水平和弹性经济调度模型更新各点的负荷水平Di(t+1)和负荷响应的的不确定性区间，(3)更新雅克比矩阵K，Kij是K在(i,j)处的值，其中它的计算公式如下：(4)运用一阶线性逼近建立节点负荷响应列向量D(t)与节点电价水平列向量d(t)之间的关系：Y＝Y0+K(X-X0)式中，X与Y分别代表D(t)与d(t),X0与Y0分别是X与Y的初值；那么，可以得出Yi的计算公式：式中，Xj和Yi分别代表向量X与Y在节点j和i处的值；X0j与Y0i分别是Xj和Yi的初值，m是输入元素Xj的数目；(5)更新各负荷点电价水平di(t)的边界，即更新Yi的最大值与最小值的值，并计算它们的差值，具体步骤如下：计算Yi的最小值，在每次迭代过程中，如果Kij为正，则如果Kij为负，则再根据上述Yi与Xj之间的关系计算Yi的值，即为Yi的最小值；计算Yi的最大值，在每次迭代过程中，如果Kij为正，则如果Kij为负，则再根据上述Yi与Xj之间的关系计算Yi的值，即为Yi的最大值；(6)令t＝t+1，重复步骤(2)至步骤(5)，直到t达到预先设定的最大迭代次数或者迭代过程中Yi的最大值与最小值的差值小于某预先设定值。进一步地，所述更新各负荷点的负荷响应不确定区间的方法具体为：记X＝D(t)，且设负荷点j的响应容量Xj服从正态分布N(μ,σ2)，其中μ为上述弹性经济调度求得的负荷点j的负荷响应，根据设定的置信度，求得Xj的置信区间，从而求得的Xj最大值和最小值。本专利技术的有益效果：本专利技术充分考虑了电力市场中诸多变量的动态变化过程，建立了符合实际的需求响应动态模型，即提出一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，建立弹性经济调度模型，运用负反馈技术，经过多次迭代使实际的总负荷趋近期望的负荷水平；同时针对当前的需求响应边界不确定问题进行了深入的研究，提出了基于蒙特卡罗仿真与区间数学模型的两步预测法，有效提高了边界不确定性问题的计算精度，解决传统静态需求响应模型不能令人满意，在需求响应的效果及不确定性评估上也存在不足的问题。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于蒙特卡罗仿真与区间数学模型的需求响应动态建模与响应不确定性评估方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的运用蒙特卡罗仿真方法进行需求响应关键指标的边界计算的流程图；图3是本专利技术实施例提供的运用区间数学理论评估终端用户需求响应效果的不确定性的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基于弹性经济调度模型计算期望的负荷水平，初始化各节点负荷需求，得到期望负荷与实际负荷之间的差值；步骤二、基于线性规划理论，根据期望负荷与实际负荷之间的差值调整电价水平，各节点基于弹性经济调度模型和新的电价水平调整各自的负荷需求；接着重新计算期望负荷与实际负荷间的差值，重复上述过程直至达到指定的迭代次数或者期望负荷和实际负荷间的差值低于设定值；步骤三、基于蒙特卡罗仿真方法或者区间数学理论方法评估终端用户需求响应的不确定性。

【技术特征摘要】
1.一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基于弹性经济调度模型计算期望的负荷水平，初始化各节点负荷需求，得到期望负荷与实际负荷之间的差值；步骤二、基于线性规划理论，根据期望负荷与实际负荷之间的差值调整电价水平，各节点基于弹性经济调度模型和新的电价水平调整各自的负荷需求；接着重新计算期望负荷与实际负荷间的差值，重复上述过程直至达到指定的迭代次数或者期望负荷和实际负荷间的差值低于设定值；步骤三、基于蒙特卡罗仿真方法或者区间数学理论方法评估终端用户需求响应的不确定性。2.根据权利要求1所述的一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，其特征在于：所述步骤一具体为：(1)建立弹性经济调度的目标函数：式中，ci是节点i发电的边际成本；Gi(t)是t时刻节点i的发电量；di(t)是t时刻节点i负荷的边际成本；Di(t)是t时刻节点i的负荷需求；(2)建立弹性经济调度的约束条件：式中，和分别是节点i的最小发电量和最大发电量；和分别是节点i的最小负荷需求和最大负荷需求；GSKk-i是从节点i到传输线k的发电转移分配系数；Limitk是传输线k的热极限；所述步骤一中，初始化各节点负荷需求，得到期望负荷与实际负荷之间的差值的计算公式如下：式中，GAP(t)是t时刻实际负荷与期望负荷之间的差值；DST是期望负荷水平。3.根据权利要求1所述的一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，其特征在于：所述步骤二中，基于线性规划理论，根据期望负荷与实际负荷之间的差值调整电价水平，各节点基于弹性经济调度模型和新的电价水平调整各自的负荷需求，其中电价调整计算公式如下：式中，L是负荷的数目；αi和βi是设定的正系数；GAP(t-1)是t-1时刻实际负荷与期望负荷之间的差值；di(t-1)是t-1时刻节点i负荷的边际成本。4.根据权利要求1所述的一种用户用电需求响应动态建模与响应不确定性评估方法，其特征在于：所述步骤三中基于蒙特卡罗仿真方法评估终端用户需求响应的不确定性，具体包括如下步骤：(1)设置蒙特卡罗仿真的初值，令初始场景指数S＝1，令初始时域离散迭代步长t＝0，场景数目设定为s，根据步骤一中的弹性经济调度的目标函数和弹性经济调度的约束条件计算得到期望的负荷水平；设定初始的负荷响应的不确定区间；(2)在初始的负荷响应的不确定区间内取随机数得到D...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔高颖，郑爱霞，范洁，杨永标，周玉，陈霄，易永仙，陈璐，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32