【技术实现步骤摘要】
一种基于需求侧响应深度学习的高弹性电网控制算法
[0001]本专利技术涉及一种高弹性电网控制算法，具体为一种基于需求侧响应深度学习的高弹性电网控制算法。
技术介绍
[0002]需求侧资源管理是电力发展进入新阶段后，在用户端挖掘解决电力供需平衡的新手段。当前电网控制领域面临的大背景是：用电量增速放缓，电力供应能力总体较为充足，在局部地区由于空调等季节性用电的扩大，局部时段“缺电力”成为比“缺电量”更为突出的问题。在此背景下，将需求方的各种资源纳入统一的资源规划，通过开发建立在用户需求和用户利益基础之上的需求侧资源，激发用户主动参与维护电力平衡的意识和行为，促进供需双方共同利益的产生，实现供给侧和需求侧的高度协调匹配和供需平衡成为了亟需解决的研究问题。因此，需要一种电网控制算法，考虑到上述背景和多种实际问题，以达成需求侧高弹性响应从而促进电力供需平衡、保障电网稳定运行。需求响应主要包括用户临时性削峰或填谷的调节负荷的响应行为。用户在负荷总量中，一部分负荷可通过改变工作班制、改变出力大小、改变蓄能等综合手段做出调整。这部分负荷量就...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于需求侧响应深度学习的高弹性电网控制算法，其特征在于按以下步骤进行：(一)、前期分析：设计一种奖惩机制确保用户实际用电量在事先参与竞争过程中承诺的用电量的一个可容忍的范围内，依据奖惩机制优化定价结构从而实现电网和用户侧利润的最大化，提高用户参与需求侧响应的积极性，也进一步缓解电力紧张，提高终端用电效率，实现供需平衡，保障电力稳定运行；不同用户需求响应模型的构建本项目考虑小区中具有削峰响应需求的潜在用户，鼓励用户积极参与需求响应调度来达到实际负荷削减的目的；以小区为例，电力系统运行过程中主要有三种角色，分别是供应商，用户和控制中心；供应商为供应侧，用户为需求侧和控制中心为控制平台；对供应商来说，它产生电量以供给用户并从用户那赚钱；对用户来说，他们从供应商那里购买电以完成他们自己生产和生活的需求；控制中心是一个非盈利组织，通过设计合理的定价方案和相关的奖惩机制来满足供需平衡，以维护电力系统的正常运行，缓解用电紧张，减少用电成本；(二)、分析设计：基于供应商和用户都能和控制中心进行交流以获得电价和用电量为前提；我们将一天的时间分为24个时段，考虑基于小时的定价方案；为了实现供需平衡，控制中心引入用户需求响应竞价行为，即用户发送自己承诺使用的电量给控制中心并且约束自己的用电行为来获得额外的奖励；同时，为了激励用户积极调节自己的用电量，合理可行的奖惩机制亟需被设计来规范用户的行为并争取供应商和用户的利益的最大化；由于不同类型的用户具有不同的负荷特点和生产生活需求，所以其用电量也是不同的；在一个小区电力系统中我们主要考虑以下5种典型用户：居民、充电桩、蓄电池、照明和电梯；在需求侧，这5种典型又可以分为两大类，一是居民用电，二是公共用电；接下来我们详细介绍这5种用户用电类型、需求响应模型的构建以及奖惩机制的设计思路；小区用户用电不管怎么调节，都有一个最低用电量；针对可以灵活移动的负荷，负荷是指可转移的负荷、可中断的负荷和可调节的负荷；他们很乐意重新调度自己的用电量来减少用电成本；为此，为不同用户用电建立如下的用户需求响应模型：d
i
(p
k
)＝z
i
(p
k
)+e
i
(p
k
)，i＝1，2，
…
，n，其中d
i
(p
k
)为类型为i的用户在k时刻所用的电量，z
i
(p
k
)为类型为i的用户在k时刻所需的最低用电量，以保证正常的生产和生活需求，e
i
(p
k
)类型为i的用户在k时刻可以灵活调节的用电量；这部分可以灵活调节的用电量对价格比较敏感，会随着不同时段电价的变化而灵敏地波动着；之后所设计的奖惩机制也主要是通过改变这部分的电量来获得用户个体电费成本的最低值；居民用电通常对价格的变化比较敏感，他们更愿意根据时变的价格来调节自己的用电量从而为自己争取最大的利益；在不同的定价方案下，可以获得用户不同的需求用电量；分别考虑恒定的电价和较为简单的分时电价；对于单个充电桩来说，它平均充满一辆电动车大概需要10小时，最大消耗1.5度电；充电桩的用电量与可充电的电动车的数量有关，而且电动车充电的数目对充电桩用电的影响
程度远大于电价变化对充电桩用电的影响；电价的变化对充电桩用电量的变化基本没有什么影响；考虑到充电对那些有电动车的居民来说是一个不可或缺的过程，而且是一个长期的过程，可用来调节的灵活用电量e
i
(p
k
)相对居民灵活用电量来说比较低的；因此，针对充电桩这类用户用电情况来说，它们有很少的能力可以减少或增加它们总的用电量，但是可以通过调度它们用电行为来减少用电成本；蓄电池具有充放电的能力；当小区内所有类型用户的实际用电量与事先用户们承诺的用电量总和不一致时，蓄电池将发挥它的作用；具体而言，当用户实际用电量小于事先承诺的用电量时，蓄电池将会吸收电能，表现为用电，以便使实际耗电量达到之前要求的用电量，用电量即为需求弥补的用电量；当用户实际用电量大于事先承诺的用电量时，蓄电池将会放电，表现为负用电，以便通过自身的放电能力来供给用户多余的用电量，使得最终消耗供应商那边的电力资源达到承诺的计划值；电价的变化对蓄电池的用电量还是有一定影响的，其主要在于电价的变化对其他类型用户的用电量的影响较大，为缓和这种用电量的变化，蓄电池也会做出一定的响应；但是值得注意的是，蓄电池充放电的能力是有限的，不可以滥用；在公共区域，电灯是不能缺少的公共资源，也是每天必须消耗能量的用户，特别是在夜晚；在大多数小区中，白天照明用电量要少于夜晚的用电量，主要原因在于白天实际需要开灯照明的地方相对较少于夜晚；基于这个特性，我们可以通过限制使用的电灯的数目来合理地调节用电量；而且该用户的用电量受电价的影响不大，因为它的用电量中可灵活移动的用电量相较于整个小区的可灵活移动的用电量来说，这部分的用电量占比太小；在照明用电这一方面，可灵活移动的用电量相对少；针对电梯用电情况，当电梯闲置的时候(一天都没有人使用的时候)，电梯一天平均消耗3度电；客观来说，电梯的耗电量主要取决于附近居民的人数和密度；只要居民有需求，电梯就必须运行，其用电量受电价的影响相对较少；如果居民有意识去节省电梯这一块的公共用电；作为小区的一份子，居民、充电桩、蓄电池、照明和电梯这5种不同类别的用户的用电行为都会影响到最终这个小区的用电情况，只不过是影响程度的多少；这是恒定电价和简单的分时电价下小区平均每户的用电情况；可以看出，整个小区平均用电量受居民的用电量的影响最大，由居民人为意识控制的电梯的用电量对小区总用电量的影响占据第二位；而如充电桩、照明这种固定需求量大，可灵活移动的用电量小的用户对整个小区用户复合用电特点影响程度很小，几乎可以不考虑它们的影响；针对蓄电池这种需要受整个小区所有用户用电量的总和的影响来动态调节充放电的过程的用户如果奖惩机制设计的合理的情况下，实际小区总用电量和事先承诺的用电量的总和相差应该在一个可以容忍的范围内，这部分可以容忍的范围就通过蓄电池来调节；奖惩机制的设计主要在于调动用户积极主动地参与需求侧响应中，能够结合自身实际需求以及电网定价结构自主调节用电量，使得自身的电力消耗既能满足日常生产生活，也能消除电力波动等潜在的不稳定因素，缓解电力紧张，维持电力系统运行的安全可靠；奖惩机制的设计原则核心在于：当用户实际用电量小于事先承诺的用电量时，应以激励用户提高电力消耗为主体；当用户实际用电量大于事先承诺的用电量时，应以约束用户降低电力消耗为主体；当用户实际用电量达标时，应当给予相应的奖励以促使用户继续按照事先承
诺的要求完成日常的电力消耗；在电力市场中，用户通过削峰填谷的方式参与电力需求响应调度以维持供需平衡，如改变日常电力消耗的模式，控制使用的电力设备等；假设类型为i的用户向控制中心承诺在k时刻使用的电量是定义类型为i的用户的利润函数为则其满足如下公式：其中g(
·
)是一个凸函数，也是我们后面要设计的奖惩函数；我们使用美元来评估实际的电力消耗所带来的成本；在不考虑用户参与...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁利国，余彬，寿挺，陈尧明，张阳辉，朱小炜，
申请(专利权)人：浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司国网浙江杭州市萧山区供电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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