一種城市電網大型饋線需求響應物理潛力的評估方法
【專利摘要】本發明提供了一種城市電網大型饋線需求響應物理潛力的評估方法，其包括：繪制待辨識部分的負荷曲線、構建典型負荷數據庫、求取饋線下典型負荷類型和數量、計算典型負荷的物理潛力和大型饋線負荷整體的聚合物理響應潛力。本發明提供的技術方案能清楚的辨識大型饋線系統的負荷構成，有效評估大型饋線負荷的需求響應物理潛力。
【專利說明】
一種城市電網大型饋線需求響應物理潛力的評估方法
技術領域
[0001] 本發明涉及電力系統自動化分析技術領域，具體講涉及一種城市電網大型饋線需 求響應物理潛力的評估方法。
【背景技術】
[0002] 智能電網的快速發展使得需求響應資源成為提升電網調節能力的重要手段，且DR 潛力評估是制定合理的需求響應政策或電價機制的基礎。
[0003] 目前，對有關單臺設備、單個商業或居民建筑DR潛力的報道較多，然而，相較于負 荷個體或單個建筑而言，電力公司更為關注大量負荷聚合后的大型饋線的DR可調度潛力， 且大型饋線的DR可調度潛力依賴于對大型饋線節點的負荷構成辨識。負荷構成辨識是近年 來新興的一個研究熱點，主要包括侵入式負荷監測（intrusive load monitoring, ILM)和 非侵入式負荷監測（nonintrusive load monitoring，Non_ILM) 〇
[0004] 本發明基于Non-ILM的思想，提出一種基于負荷構成辨識的大型饋線響應潛力評 估方法，能夠有效解決母線節點或大型饋線的DR物理潛力評估問題。

【發明內容】

[0005] 為有效解決母線節點或大型饋線的DR物理潛力評估問題，本發明基于Non-ILM思 想提出一種將城市大型饋線節點負荷分離為不同類型典型負荷的方法。
[0006] 本發明提供的城市大型饋線需求響應物理潛力的評估方法，其改進之處在于，所 述評估方法包括以下步驟：
[0007] (1)繪制待辨識部分的負荷曲線；
[0008] (2)構建典型負荷數據庫；
[0009] (3)求取饋線下典型負荷類型和數量；
[0010] (4)計算典型負荷的物理潛力；
[0011] (5)計算大型饋線負荷整體的聚合物理響應潛力。
[0012]進一步的，所述步驟(1)包括：
[0013] (1-1)通過能量管理系統EMS獲取待評估饋線典型工作日和典型非工作的日負荷 曲線；
[0014] (1-2)由廠用EMS分別得到典型工作日和典型非工作日的可辨識負荷曲線；
[0015] (1-3)上述兩者相減得到待辨識部分負荷曲線。
[0016] 進一步的，所述步驟(2)中，讀取待評估饋線典型工作日和典型非工作日的負荷曲 線氣候區的外部氣象數據，并由EnergyPlus軟件仿真對應氣候區典型負荷的負荷曲線，形 成典型負荷數據庫。
[0017] 進一步的，所述步驟(3)中，計算饋線下典型負荷類型和數量的負荷辨識優化算法 包括；
[0018] (3-1)判斷典型負荷數據庫中是否具有待辨識饋線負荷曲線對應的典型負荷數 據;若是，直接辨識典型負荷數據;否則，
[0019] (3-2)用典型負荷模型和對應待辨識饋線負荷曲線的時間和外部環境信息數據， 生成典型負荷的負荷曲線；
[0020] (3-3)建立負荷分離模型，使由典型負荷曲線分離出的負荷疊加形成的負荷曲線 與待辨識負荷曲線的誤差最小；
[0021] (3-4)輸出辨識負荷類型和數量。
[0022] 進一步的，所述步驟（4)中，根據負荷分離模型分離出典型負荷類型，用 EnergyPlus軟件仿真計算典型負荷的DR物理潛力。
[0023] 進一步的，所述步驟(5)中，按下式（1)計算典型負荷k在h時段內的需求響應潛力 DRk，h:
[0025]其中，為該典型負荷k在h時段的基線負荷；P@為該典型負荷響應DR事件后 的實際負荷曲線；
[0026]按下式(2)計算饋線負荷整體在h時段內的聚合響應潛力DRBSP,h:
[0028]其中，a表示典型負荷k的數目，Nb表示典型負荷的類型數目。
[0029]與最接近的現有技術比，本發明提供的技術方案具有以下優異效果：
[0030] 本發明提出的基于負荷構成辨識的大型饋線需求響應潛力評估方法，利用待評估 饋線所在氣候區的典型負荷數據來辨識大型饋線負荷構成并評估該饋線整體DR響應物理 潛力，解決了由于存在測量成本、不精確的網絡模型以及系統歸屬權等問題造成的電力系 統大型饋線負荷構成難以有效辨識的問題，為指定合理的DSM政策和機制奠定基礎。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發明提供的大型饋線需求響應潛力評估流程圖；
[0032] 圖2為本發明提供的技術方案中的負荷辨識優化算法流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 為清楚的介紹本發明提供的技術方案，以下將結合【附圖說明】具體描述技術方案。
[0034] 本發明提出一種基于負荷構成辨識的大型饋線需求響應潛力評估方法，利用對應 氣候區典型負荷不同季度、日期、時間負荷曲線的變化及特點建立典型負荷模型庫，在此基 礎上使用優化方法計算饋線節點的典型負荷構成并評估整體物理響應潛力。
[0035] 如附圖1所示的評估流程圖，本發明提供的評估方法具體包括：
[0036] (1)獲取待評估饋線負荷曲線，得到待辨識部分的負荷曲線；
[0037] 通過能量管理系統（Energy Management System,EMS)獲取待評估饋線典型工作 日和典型非工作日負荷曲線，具有廠用EMS的大型工業負荷可通過廠用EMS得到可辨識負荷 的負荷曲線，兩者相減從而可得到待辨識部分的負荷曲線。
[0038] (2)構建負荷數據庫；
[0039]對應待評估饋線典型工作日和典型非工作日的負荷曲線，讀取對應氣候區的外部 氣象數據，如外部氣溫、濕度，通過EnergyPlus軟件仿真對應氣候區典型負荷(辦公建筑、倉 庫、百貨商場、學校、飯店、醫院、賓館和居民建筑8類型典型建筑）的負荷曲線，形成典型負 荷數據庫。
[0040] 典型負荷數據庫中共包含待分離饋線所在區域的主要負荷類型，能夠有效反應季 節、日期及外部環境因素對用電曲線的影響。
[0041] (3)調用負荷辨識優化算法，求取該饋線下典型負荷類型和數量。
[0042] 如圖2所示的負荷辨識優化算法的流程圖，該算法具體包括以下步驟：
[0043] 步驟S1:判斷典型負荷數據庫中是否具有待辨識饋線負荷曲線對應時間的典型負 荷數據，若是，直接使用該數據進行辨識;否則，進行步驟S2。
[0044]步驟S2:利用EnergyPlus中該典型負荷模型，對應待辨識饋線負荷曲線的日期、時 間、外部環境(包括溫度和濕度），生成該典型負荷對應的負荷曲線。
[0045] 步驟S3:建立基于優化分析的負荷分離模型，使得基于典型負荷曲線分離出的負 荷構成疊加形成的負荷曲線與步驟1中待辨識部分的負荷曲線之間的誤差最小。
[0046] 步驟S4:輸出本次辨識負荷類型和數量的結果，并跳轉至下一步驟。
[0047] (4)根據分離出的典型負荷類型，利用EnergyPlus軟件仿真計算每一類典型負荷 的DR物理潛力。
[0048] (5)根據該饋線下典型負荷類型和數量，計算饋線負荷整體的聚合物理潛力。
[0049]按下式(1)和(2)所示計算饋線負荷整體的聚合物理潛力：
[0052] 其中，DRk,h為典型負荷k在h時段內的需求響應潛力，月=為該典型負荷k在h時段 的基線負荷，為該典型負荷響應DR事件后的實際負荷曲線，DRbsp , h為該饋線負荷整體在 h時段內的聚合響應潛力;xk表示典型負荷k的數目，Nb表示典型負荷的類型數目。
[0053] 以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對 本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本發明的【具體實施方式】進 行修改或者等同替換，這些未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請 待批的本發明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種城市電網大型饋線需求響應物理潛力的評估方法，其特征在于，所述評估方法 包括W下步驟： (1) 繪制待辨識部分的負荷曲線； (2) 構建典型負荷數據庫； (3) 求取饋線下典型負荷類型和數量； (4) 計算典型負荷的物理潛力； (5) 計算大型饋線負荷整體的聚合物理響應潛力。2. 如權利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述步驟(1)包括： (1-1)通過能量管理系統EMS獲取待評估饋線典型工作日和典型非工作的日負荷曲線； (1-2化廠用EMS分別得到典型工作日和典型非工作日的可辨識負荷曲線； (1-3)上述兩者相減得到待辨識部分負荷曲線。3. 如權利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述步驟(2)中，讀取待評估饋線典型工 作日和典型非工作日的負荷曲線氣候區的外部氣象數據，并由化ergyPlus軟件仿真對應氣 候區典型負荷的負荷曲線，形成典型負荷數據庫。4. 如權利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述步驟(3)中，計算饋線下典型負荷類 型和數量的負荷辨識優化算法包括； (3-1)判斷典型負荷數據庫中是否具有待辨識饋線負荷曲線對應的典型負荷數據;若 是，直接辨識典型負荷數據;否則， (3-2)用典型負荷模型和對應待辨識饋線負荷曲線的時間和外部環境信息數據，生成 典型負荷的負荷曲線； (3-3)建立負荷分離模型，使由典型負荷曲線分離出的負荷疊加形成的負荷曲線與待 辨識負荷曲線的誤差最小； (3-4)輸出辨識負荷類型和數量。5. 如權利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述步驟(4)中，根據負荷分離模型分離 出典型負荷類型，用化ergyPlus軟件仿真計算典型負荷的DR物理響應潛力。6. 如權利要求1所述的評估方法，其特征在于，所述步驟(5)中，按下式（1)計算典型負 荷k在h時段內的需求響應潛力D化,h:(I) 其中，戶為該典型負荷k在h時段的基線負荷;為該典型負荷響應DR事件后的實 際負荷曲線； 按下式(2)計算饋線負荷整體在h時段內的聚合響應潛力DRBSP.h:(2) 其中，Xk表示典型負荷k的數目，化表示典型負荷的類型數目。
【文檔編號】G06Q10/06GK106096844SQ201610424996
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】王珂, 雍太有, 姚建國, 楊勝春, 於益軍, 李亞平, 馮樹海, 劉建濤, 曾丹, 周競, 郭曉蕊, 毛文博, 王剛
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網公司, 國網山東省電力公司電力科學研究院