信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法技术

本发明专利技术公开了一种信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，该方法包括：建立基于信息物理融合的多维度多变量需求侧响应资源三层模型，建模层级包括对象层、融合层和决策层，各建模层级描述了需求响应资源的能量流、信息流和资金流的数学模型，在此基础上分析价格引导机制对需求侧响应资源响应特性的影响以及信息网络构建模式对需求侧响应过程的影响，为深度挖掘需求侧响应资源的调节潜力提供定量分析依据。本发明专利技术科学地描述了电力需求侧响应过程中能量流与资金流的动态关系，充分挖掘电力需求侧资源的活力。

【技术实现步骤摘要】
信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法
本专利技术涉及信息物理融合领域，具体是一种信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法。
技术介绍
随着国家可再生能源的不断发展，大规模可再生能源输出功率的随机波动对电力系统造成巨大冲击，仅通过发电侧调节难以同时满足电力平衡与可再生能源全消纳的要求。电力市场化改革通过价格引导机制激发电力需求侧响应活力，为电力系统的灵活调节和可再生能源的全消纳提供了新的有效途径。合理利用需求侧响应资源，将有效减小电网峰谷差、提升电网检修灵活性、降低电网备用容量，在优化电网运营成本的同时提升其运行可靠性。为实现精准有效地实现需求侧响应资源的信息化，避免信息化冗余或不足，信息物理融合系统（Cyber-PhysicalSystem,信息物理融合）理论的发展为精准实现需求侧响应资源信息化提供了一个有效的分析工具。目前能源系统的信息物理融合研究当前集中在安全性和建模两个方面。文献（《Surveysonthereliabilityimpactsofpowersystemcyber-physicallayers》，BJimada-Ojuolape，JTeh）（《ReliabilityModelingandEvaluationofUrbanMulti-EnergySystems:AReviewoftheStateoftheArtandFutureChallenges》，JHe，ZYuan，XYang，WHuang，YTu，YLi）提出了信息物理融合的能源系统可靠性评估方法，利用模型驱动和数据驱动建模方法，建立信息物理融合的能源系统可靠性评估模型；文献（《Cyber-PhysicalSystemsApproachforSmartGridDataStandardizationforElectricityInfrastructure》，VSKMBalijepalli，CSHung）从需求侧响应资源通用化建模的维度，制定了一套需求侧响应资源通用信息模型，并配合提出相应模型扩展方法；文献（《Enablingcyber-physicaldemandresponseinsmartgridsviaconjointcommunicationandcontrollerdesign》，SwaroopRanjanMishra，MPKorukonda，LBehera，AShukla）从信息系统可靠性的维度分析了信息系统的加入给传统物理系统带来的安全问题，基于电网物理特性，提出一种通信、控制联合设计方法。上述方法仅从信息物理融合的需求侧响应资源通用性、经济性或者可靠性等单一维度建模分析，无法描述电力需求侧响应过程中能量流与资金流的动态关系，难以挖掘电力需求侧资源的活力。
技术实现思路
为解决上述技术问题本专利技术提供一种信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，从能量流、信息流与资金流三个维度出发，建立信息物理融合的需求侧响应资源建模方法，为电力市场环境下的需求侧响应资源响应提供一种多维分析方法。为实现上述目的，本专利技术的机技术方案是：一种信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，具体包括以下步骤：S1：建立信息物理融合的需求侧响应资源对象层模型，采用特征向量描述需求侧响应资源对象的调节特性、信息网络时延特性和价格敏感度，采用特征向量关系函数表征需求侧响应资源对象的各特性间的关系；S2：建立信息物理融合的需求侧响应资源融合层模型，对需求侧响应过程中的能量流、信息流和资金流及其动态关系进行描述；融合层模型中能量流描述电力系统供给侧与需求侧能量的动态平衡和多时间尺度需求侧响应过程的能量变化，信息流描述需求侧响应信号的发布、响应结果的核定与结算的状态切换和时序，资金流描述价格引导机制中价格变量对需求侧响应资源响应行为的影响；S3：建立信息物理融合的需求侧响应资源决策层模型，基于不同的需求侧响应资源优化管理目标，以融合层与对象层中的多维变量为需求侧响应过程的运行约束，运行需求侧响应的全局优化管理策略。进一步的，需求侧响应资源对象的调节特性描述形式如下：其中，为需求侧响应资源对象的基线功率，为需求侧响应资源对象的可调功率，为需求侧响应资源响应时间。进一步的，需求侧响应资源对象的信息网络时延特性描述形式如下：其中为信息网络计算时延，为信息网络通信时延。进一步的，需求侧响应资源对象的用能价格敏感度描述形式如下：其中，c为用户单位用电成本，e为用户单位能耗产值，r为用户参与需求侧响应单位收益。进一步的，表征需求侧响应资源对象的各特性间关系的特征向量关系函数为：p=f(b)其中，f为需求侧响应资源用能价格敏感度与需求侧响应资源功率特性的关系函数。进一步的，融合层模型中能量流分时间尺度特性描述方式如下表1所示：表1其中，为需求侧响应资源响应的时间尺度，可以划分为毫秒级、秒级、分钟级、小时级等，定义；为对应时间尺度下的需求侧响应资源总体负荷基线，为对应时间尺度下的需求侧响应资源总体可调功率,n代表的是对应时间尺度的编号，例如毫秒级编号为1，秒级编号为2。进一步的，融合层模型中信息流采用扩展状态机方式描述。进一步的，融合层模型中资金流描述的价格引导机制中价格变量对需求侧响应资源响应行为的影响包括：需求侧响应资源总体能耗产值、需求侧响应资源总体需求侧响应收益。进一步的，需求侧响应资源总体能耗产值指标定义如下：E=Q(e,Pn,T)其中Q代表e、Pn、T与E间的函数关系，T为模型运行时间,Pn为需求侧资源实际运行功率。进一步的，需求侧响应资源总体需求侧响应收益指标定义如下：R=H(r,△Pn,T)其中H代表r、△Pn、T与R间的函数关系。进一步的，决策层模型需根据融合层模型中的信息流模型对优化结果的运行时序进行校验。有益效果：相比现有技术仅从电网优化运行或控制系统优化的单一维度对需求侧资源响应进行建模，本专利技术从能量流、信息流与资金流三个维度出发，建立信息物理融合的需求侧响应资源建模方法，清楚描述电力需求侧响应过程中能量流与资金流的动态关系，为电力市场环境下的需求侧响应资源响应提供一种多维分析方法，进而更深的挖掘电力需求侧资源的活力，为多时间尺度的电力需求侧资源优化调度打下基础。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法的流程图。图2是价格引导机制下的负荷的功率调特性图。图3是融合层信息流的扩展状态机模型图。图4是多时间尺度信息流图。图5是基于信息物理融合的需求侧响应资源决策层模型图。图6是需求侧响应实施前某区域电网需求侧功率图。图7是需求侧响应对电网需求侧功率基线调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：建立信息物理融合的需求侧响应资源对象层模型，采用特征向量描述需求侧响应资源对象的调节特性、信息网络时延特性和价格敏感度，采用特征向量关系函数表征需求侧响应资源对象的各特性间的关系；/nS2：建立信息物理融合的需求侧响应资源融合层模型，对需求侧响应过程中的能量流、信息流和资金流及其动态关系进行描述；所述融合层模型中能量流描述电力系统供给侧与需求侧能量的动态平衡和多时间尺度需求侧响应过程的能量变化，信息流描述需求侧响应信号的发布、响应结果的核定与结算的状态切换和时序，资金流描述价格引导机制中价格变量对需求侧响应资源响应行为的影响；/nS3：建立信息物理融合的需求侧响应资源决策层模型，基于不同的需求侧响应资源优化管理目标，以融合层与对象层中的多维变量为需求侧响应过程的运行约束，运行需求侧响应的全局优化管理策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：建立信息物理融合的需求侧响应资源对象层模型，采用特征向量描述需求侧响应资源对象的调节特性、信息网络时延特性和价格敏感度，采用特征向量关系函数表征需求侧响应资源对象的各特性间的关系；
S2：建立信息物理融合的需求侧响应资源融合层模型，对需求侧响应过程中的能量流、信息流和资金流及其动态关系进行描述；所述融合层模型中能量流描述电力系统供给侧与需求侧能量的动态平衡和多时间尺度需求侧响应过程的能量变化，信息流描述需求侧响应信号的发布、响应结果的核定与结算的状态切换和时序，资金流描述价格引导机制中价格变量对需求侧响应资源响应行为的影响；
S3：建立信息物理融合的需求侧响应资源决策层模型，基于不同的需求侧响应资源优化管理目标，以融合层与对象层中的多维变量为需求侧响应过程的运行约束，运行需求侧响应的全局优化管理策略。


2.根据权利要求1所述的信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，其特征在于，需求侧响应资源对象的调节特性描述形式如下：



其中，为需求侧响应资源对象的基线功率，为需求侧响应资源对象的可调功率，为需求侧响应资源响应时间。


3.根据权利要求1所述的信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，其特征在于，需求侧响应资源对象的信息网络时延特性描述形式如下：



其中，为信息网络计算时延，为信息网络通信时延。


4.根据权利要求1所述的信息物理融合的需求侧响应资源多层级建模方法，其特征在于，需求侧响应资源对象的用能价格敏感度描述形式如下：



其中，c为用户单位用电成本，e为用户单位能耗产值，r为用户参与需求侧响应单位收益。

【专利技术属性】
技术研发人员：纪超，刘泽健，郑群儒，
申请(专利权)人：深圳华工能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44