一种基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法，其基于负荷聚合理论，建立基于代理的配电网用户侧负荷控制结构；通过各负荷精确运行控制模型进行集成、分层与代理，构建上层电网统一调度与下层代理具体分配的双层负荷调控方案，电网调度中心分配缺额或者富余的功率给各个负荷代理，再由收集了下属所有参与需求响应用户的信息的负荷代理分配具体方案给各用户，实现对基于经济成本及用户舒适度的调度决策。舒适度的调度决策。舒适度的调度决策。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法


[0001]本专利技术属于负荷智能调控领域，更具体地说，涉及一种基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法。

技术介绍

[0002]目前，智能配电网已成为世界电网发展的大势所趋，符合社会和经济发展的必然要求。智能配电网的建设促进了需求侧响应技术研究的迅速发展，其主要是通过政策措施和经济激励来指导用户合理用电，还可以缓解高峰时缺电压力、有效调节电网负荷峰谷差，提高电网负荷率。传统的需求响应主要研究对象是工商业等大型电力用户，对住宅部门则采取直接限电或者分时停电等非常不灵活而且对居民生活和舒适度造成较大影响的调峰措施，因此需要针对居民的智能需求响应进行了研究。
[0003]在对居民负荷进行需求响应策略研究的同时，需要同时考虑负荷的响应能力、居民的响应意愿、通信通道的实时性、用电行为的舒适度等电气与非电要素，基于以上考虑，本专利技术提出了基于代理机制的负荷调控方法，不仅保障了居民合理有序用电，也可以作为改善配电网曲线一大有利措施，尤其是在电网接入大量风电、光伏等新能源发电厂后，从而能够实现源网荷协同优化调控。

技术实现思路

[0004]针对现有需求响应策略响应能力与居民用户舒适度之间存在的矛盾，同时响应设备过多导致电网调度中心通信与控制能力陷入瓶颈等问题，本专利技术考虑了设备响应潜力与舒适度的综合最优，利用多代理机制，提出了最优负荷调控方案，方案主要内容如下所示。
[0005]一种基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法，该方法采用的调控模型共有三层，从上到下分别为上层电网调度中心、下层负荷代理与底层可响应负荷，由电网调度中心分配缺额或者富余的功率给各个负荷代理，再由收集了下属所有参与需求响应用户的信息的负荷代理分配具体方案给各负荷用户。
[0006]其中，底层可响应负荷，主要包括三种：空调、热水器与电动汽车，其各自的响应潜力计算方式如下:
[0007](1)空调响应潜力为：
[0008][0009]其中为第i个代理的第j个空调在t时刻的响应潜力，以下简称空调(i,j,t)。为该空调的控制能力，为空调出力最大变化量。
[0010]其中计算方法为：
[0011][0012]其中代表空调(i,j,t)的用户设定空调温度，为室内温度，ΔT
AC
为用户能够承受的温度偏差。上式的物理含义为，如果室内温度在用户能够接受的设定温度偏差内，则该空调能够参与响应，否则不能。
[0013](2)所述的热水器响应潜力为：
[0014][0015]其中为第i个代理的第j个热水器在t时刻的响应潜力，以下简称热水器(i,j,t)。
[0016]为该热水器的控制能力，为热水器出力最大变化量。
[0017]其中计算方法为：
[0018][0019]其中代表热水器(i,j,t)的用户设定温度，为水箱温度，ΔT
wh
为用户能够承受的温度偏差。上式物理含义为，如果水箱温度在用户能够接受的设定温度偏差内，则该热水器能够参与响应，否则不能。
[0020](3)所述的电动汽车响应潜力为：
[0021][0022]其中为第i个代理的第j个电动汽车在t时刻的响应潜力，以下简称电动汽车(i,j,t)。
[0023]为该电动汽车的控制能力，为电动汽车出力最大变化量。
[0024]其中计算方法为：
[0025][0026]其中为电动汽车(i,j,t)当前电池容量。
[0027]综上所述，系统内整体需求响应潜力为
[0028][0029]其中N
ac,i
、N
wh,i
、N
ev,i
分别代表第i个需求响应代理下参与需求响应的HVAC、热水器和电动汽车的数量,N
i
为代理数量。
[0030]其中，底层可响应负荷：空调、热水器与电动汽车,其各自的使用舒适度计算方式如下:
[0031](1)所述的空调舒适度为：
[0032][0033]其物理意义为：空调在达到用户设定温度时舒适度最高为1，在容忍温度范围外，舒适度为0，在设定值与容忍温度边界之间成线性变化；
[0034](2)所述的热水器舒适度为：
[0035][0036]其物理意义为：热水器在达到用户设定温度时舒适度最高为1，在容忍温度范围外，舒适度为0，在设定值与容忍温度边界之间成线性变化；
[0037](3)所述的电动汽车舒适度为：
[0038][0039]其物理意义为：电动汽车舒适度与其电池容量一致，但不能低于50％；
[0040]综上所述，每个代理内部整体设备运行舒适度为
[0041][0042]其中，上层模型电网调度中心向第i个负荷代理分配的响应功率方案如下：
[0043]在t时刻，电网调度中心收到了功率调整总需求ΔP
total,t
[0044]分配给每个需求代理的需求响应调整功率ΔP
i,t
计算公式如下：
[0045][0046]其中，下层模型第i个负荷代理向每个设备分配的响应功率最优方案如下：
[0047](1)首先以每个设备的响应潜力进行等比例分配，得到基础解集为
[0048][0049](2)计算此时的设备运行舒适度并进行比较，将其中舒适度最大与最小的设备i
best
与i
worst
分别增加与降低响应功率值。
[0050][0051][0052](3)依据功率调整重新生成各设备功率响应值集合，并重新计算该代理整体运行舒适度与各设备单独运行舒适度。
[0053](4)如果整体运行舒适度达到要求或者相邻两次解舒适度差值小于阈值时，迭代求解过程结束，否则，重新步骤(2)～(3)。
[0054]综上，可以依次求出电网调度中心向负荷代理、负荷代理向每个设备的需求响应策略，降低了控制难度，且同时考虑了设备的响应潜力与用户最大舒适度。
[0055]相比于现有技术，本专利技术的技术方案的有益效果为：本专利技术的一种基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法，所提出的负荷聚合机制兼顾了到居民用电的自主性和差异性的特质的同时，实现电力供应商对居民用电的有效控制，本专利技术首先对典型用电负荷的出力特性、调控潜力与舒适度进行分阶段建模，在此基础上，研究家庭级与小区级的设备综合累加模型，对负荷进行总体聚合建模，从而归纳出家庭级的差异化整体用电类别，为不同的代理容纳相应的家庭类型提供指导。在多代理的基础上，以电网整体功率调节需求作为导向，建立分层调度机制，考虑了聚合负荷的电力特性，分解用电负荷调节需求，有效减少电力峰荷时的需求，避免非峰荷时段的浪费，同时能够人性化地考虑用户舒适度，通过迭代求解能够得到在满足响应需求下的舒适度最优负荷响应功率分配策略。根据场景分析研究，该方案与集中式负荷调控方案相比，通信时延能够减少约80％；与等比例负荷调控方案相比，在同等控制容量下，居民平均舒适度能够提升4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法，其特征在于，所述方法采用的调控模型共有三层，从上到下分别为上层电网调度中心、下层负荷代理以及底层可响应负荷，由电网调度中心分配缺额或者富余的功率给各个负荷代理，再由收集了下属所有参与需求响应用户的信息的负荷代理分配具体方案给各负荷用户。2.根据权利要求1所述的基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法，其特征在于，底层可响应负荷，主要包括三种：空调、热水器与电动汽车，其各自的响应潜力计算方式如下:(1)空调响应潜力为：其中为第i个代理的第j个空调在t时刻的响应潜力，以下简称空调(i,j,t)。为该空调的控制能力，为空调出力最大变化量；其中计算方法为：其中代表空调(i,j,t)的用户设定空调温度，为室内温度，ΔT
AC
为用户能够承受的温度偏差，上式的物理含义为，如果室内温度在用户能够接受的设定温度偏差内，则该空调能够参与响应，否则不能；(2)所述的热水器响应潜力为：其中为第i个代理的第j个热水器在t时刻的响应潜力，以下简称热水器(i,j,t)，为该热水器的控制能力，为热水器出力最大变化量，其中计算方法为：其中代表热水器(i,j,t)的用户设定温度，为水箱温度，ΔT
wh
为用户能够承受的温度偏差，上式物理含义为，如果水箱温度在用户能够接受的设定温度偏差内，则该热水器能够参与响应，否则不能；(3)所述的电动汽车响应潜力为：其中为第i个代理的第j个电动汽车在t时刻的响应潜力，以下简称电动汽车(i,j,t)；为该电动汽车的控制能力，为电动汽车出力最大变化量，其中计算方法为：
其中为电动汽车(i,j,t)当前电池容量；综上所述，系统内整体需求响应潜力DRP
total,t
为其中N
ac,i
、N
wh,i
、N
ev,i
分别代表第i个需求响应代理下参与需求响应的空调、热水器和电动汽车的数量,N
i
为代理数量。3.根据权利要求2所述的基于多代理机制的负荷舒适度最优调控方法，其特征在于，底层可响应负荷：空调、热水器与电动汽车,其各自的使用舒适度计算方式如下:(1)空调舒适度为：其中为空调(i,j,t)运行舒适度，其中代表空调(i,j,t)的用户设定空调温度，为室内温度，ΔT
AC
为用户能够承受的温度偏差。其物理意义为：空调在达到用户设...

【专利技术属性】
技术研发人员：邰伟，刘盼盼，钱俊良，周吉，
申请(专利权)人：东南大学溧阳研究院，
类型：发明
国别省市：