一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及配电网目标规划处理领域，提供一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置和方法，包括用电行为获取单元、聚类单元、特征提取单元、模型建立单元和模型约束单元，用电行为获取单元包括获取高峰时段用户和需求响应潜力用户的用电特征作为用电数据样本，聚类单元包括将用电数据样本进行用电场景缩减、通过聚类分析获取用户类别标签，特征提取单元包括采用皮尔逊相关系数作为用电行为特征提取的指标，期望得到冗余度最小的特征集，模型建立单元包括建立系统经济性最优和清洁能源利用率最大的配电网扩展规划模型，为考虑需求响应后的配电网规划以及需求响应方案界定等方面提供了更好的规划基础。定等方面提供了更好的规划基础。定等方面提供了更好的规划基础。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置和方法


[0001]本专利技术涉及配电网下供电分配求解
，具体涉及一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置和方法。

技术介绍

[0002]近年来，为应对不断增长的能源需求和环境污染，发展分布式电源(distributedgenerator,DG)、需求侧管理成为促进全球能源体系发展的重要举措。需求侧响应(demand response,DR)作为需求侧管理的重要技术，实现了削峰调频、消纳平衡等目标，但是在其落地实施过程中，面临着难以根据不同用户用电特征制订适合的需求响应方案的难题。智能量测终端的大量投用，使得用户数据得以实时采集，这些数据的相似性与关联性反映了用户用电习惯与行为特性，借助这些数据通过基于数据驱动的用电行为画像方法能够帮助完成需求响应方案的界定。因而，在电力市场建设和智能量测终端日益完善的今天，有必要研究一种考虑用电行为画像的配电网多目标扩展规划方法，从而满足配电网发展的需要。
[0003]目前DR主要分为PDR和IDR两类。PDR一般通过峰谷分时电价的调整措施，鼓励用户自发调整用电量，进而达到对系统中的用户负荷进行削峰填谷的效果；IDR则通过与用户签订补偿合同的形式，在系统供电不足时适当削减合适比例的部分负荷。
[0004]总体来看，国外在需求侧响应方案制定方面的研究应用已较为成熟，国内的需求侧响应实施工作尚处于起步阶段，需求侧响应实施省份相对较少，市场化不强，目前试点的对象主要是工业用户，用户参与度低。当前理论研究还存在不足，对电力用户的用电实际情况的研究不够深入，导致需求侧响应方案缺乏对用户实际用能情况的贴合度，对电力用户还没有办法起到有效的激励作用和有效调节。如何制定与我国国情相符的需求侧响应实施方案值得进一步深入研究。目前，已有许多学者对DR在配电网扩展规划中的应用展开研究。文献1[高红均，刘俊勇.考虑不同类型DG和负荷建模的主动配电网协同规划[J].中国电机工程学报，2016，36(18)： 4911
‑
4922.]配电网扩展规划中考虑了基于激励的可调度DR，对配电网拓扑结构、 DG和参与DR负荷容量进行扩展规划，文献2[陆俊，朱炎平,彭文昊,孙毅.智能用电用户行为分析特征优选策略[J].电力系统自动化，2017，41(05):58
‑
63+83.] 通过用电行为特征的有效性与关联性评价的定量分析，以较少计算量实现效果较好的用户用电画像分类。
[0005]但上述对用户用电行为画像的研究文献中，并未提及针对用户需求响应方案界定的用电行为特征分析与选择方法；同时，面对迅速增长的用电数据量，计算速率也亟待提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种针对需求响应方案界定的用电行为特征优选策略，并将该策略考虑到配电网扩展规划的运行阶段模型建立过程中，实现了配电网的优化扩展规划。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑差异化需求的配电网多
目标扩展规划装置，包括用电行为获取单元、聚类单元、特征提取单元、模型建立单元和模型约束单元，
[0008]用电行为获取单元包括获取高峰时段用户和需求响应潜力用户的用电特征作为用电数据样本，
[0009]聚类单元包括将用电数据样本进行用电场景缩减、通过聚类分析获取用户类别标签，特征提取单元包括采用皮尔逊相关系数作为用电行为特征提取的指标，期望得到冗余度最小的特征集，模型建立单元包括建立系统经济性最优和清洁能源利用率最大的配电网扩展规划模型，
[0010]模型约束单元包括对配电网扩展规划模型采用规格化法平面约束法进行约束求解。
[0011]优选的，将具有需求响应潜力的用户均视为可参与PDR的潜在用户，而只有明显具有高峰时段用电特征的用户被认为是可参与IDR的潜在用户，具有晚间用电单峰特征的用户被认为是不具有需求响应潜力的用户。
[0012]优选的，所述聚类单元中聚类分析包括基于聚类有效性指标控制k值的改进k
‑ꢀ
means聚类算法对用电数据样本进行聚类分析，以获得各用户的类别标签，定义特征向量到聚类中心的欧氏距离作为用户负荷的聚类有效性指标。
[0013]另一方面，一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划方法，聚类单元的目标函数为平方准则误差函数，
[0014][0015]式中，N
clu
为用户的类数，N
load
为用户总计数量，d2(c
i
,x
j
)为第j个用户的负荷特征向量x
j
到第i类中心c
i
的欧氏距离，α
ij
为0
‑
1变量，如果第j个用户属于第i 类则记为1，α
ij
还需满足下式约束条件：
[0016][0017]优选的，最优特征集提取包括采用用户用电曲线的用电特征来表征用户用电行为，选择合适的用电特征实现用户需求响应方案的界定，用电特征包括日负荷率、日峰谷差率、峰时耗电率、平时段用电量百分比、谷电系数、峰期负载率和谷期负载率。
[0018]优选的，采用皮尔逊相关系数作为用电行为特征提取的指标，期望得到冗余度最小的特征集，皮尔逊相关系数为
[0019][0020]式中，U为最优特征集，t
i
、t
j
分别为最优特征集中的第i个、第j个特征，cov(t
i
,t
j
) 为协方差，var(t
j
)为方差。
[0021]优选的，所述配电网扩展规划模型中目标函数包括有以系统年投资运行综合成本最小为目标函数、规划年内所有场景下系统的DG利用率最大为目标函数。
[0022]优选的，两个目标函数中还包括有多个约束条件，具体为设备投资约束，网络辐射状约束以及连通性约束、电力平衡约束、元件运行特性约束、PDR约束、IDR约束。
[0023]优选的，根据上述多个约束条件和目标函数，采用规格化法平面约束法进行求解，求解内容包括，
[0024]步骤91：根据所有的约束条件构建最小化目标函数f1的单目标优化问题，得到f1的最小值f
1,min
，对应此时的系统DG利用率为f
2,max
，记最优解为G1(f
1,min
,f
2,max
)；
[0025]步骤92：根据所有约束条件构建最小化目标函数f2的单目标优化问题，得到f2的最小值f
2,min
，对应此时的系统年综合成本为f
1,max
，记最优解为G2(f
1,max
,f
2,min
)；
[0026]步骤93：采用下方公式对目标函数进行规划化处理，公式为：
[0027][0028]以为横坐标，为纵坐标，构造规格化后的帕累托前沿、乌托邦线和解空间；
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置，其特征在于，装置包括计算机服务器，其中计算机服务器中的计算机介质包括用电行为获取单元、聚类单元、特征提取单元、模型建立单元和模型约束单元，用电行为获取单元包括获取高峰时段用户和需求响应潜力用户的用电特征作为用电数据样本，聚类单元包括将用电数据样本进行用电场景缩减、通过聚类分析获取用户类别标签，特征提取单元包括采用皮尔逊相关系数作为用电行为特征提取的指标，期望得到冗余度最小的特征集，模型建立单元包括建立系统经济性最优和清洁能源利用率最大的配电网扩展规划模型，模型约束单元包括对配电网扩展规划模型采用规格化法平面约束法进行约束求解。2.根据权利要求1所述的一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置，其特征在于，将具有需求响应潜力的用户均视为可参与PDR的潜在用户，而具有高峰时段用电特征的用户是可参与IDR的潜在用户，具有晚间用电单峰特征的用户是不具有需求响应潜力的用户。3.根据权利要求2所述的一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置，其特征在于，所述聚类单元中聚类分析包括基于聚类有效性指标控制k值的改进k
‑
means聚类算法对用电数据样本进行聚类分析，以获得各用户的类别标签，定义特征向量到聚类中心的欧氏距离作为用户负荷的聚类有效性指标。4.一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划方法，包括权利要求3中所述的一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划装置，其特征在于，采用基于聚类有效性指标控制k值的改进k
‑
means聚类算法对用电数据样本进行聚类分析，以获得各用户的类别标签，定义特征向量到聚类中心的欧氏距离作为用户负荷的聚类有效性指标，聚类单元的目标函数为平方准则误差函数，具体为式中，N
clu
为用户的类数，N
load
为用户总计数量，d2(c
i
,x
j
)为第j个用户的负荷特征向量x
j
到第i类中心c
i
的欧氏距离，α
ij
为0
‑
1变量，如果第j个用户属于第i类则记为1，α
ij
还需满足下式约束条件：5.根据权利要求4所述的一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划方法，其特征在于，最优特征集提取包括采用用户用电曲线的用电特征来表征用户用电行为，选择合适的用电特征实现用户需求响应方案的界定，用电特征包括日负荷率、日峰谷差率、峰时耗电率、平时段用电量百分比、谷电系数、峰期负载率和谷期负载率。6.根据权利要求4所述的一种考虑差异化需求的配电网多目标扩展规划方法，其特征在于，采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云佳，刘雪飞，马国真，胡珀，庞凝，张泽亚，李光毅，唐帅，黄媛，刘洋，许立雄，
申请(专利权)人：国家电网有限公司四川大学，
类型：发明
国别省市：