一种实施需求响应后电力负荷变化的评估方法

摘要

本发明公开了一种实施需求响应后电力负荷变化的评估方法，本发明相比于现有的需求响应项目评估方法，本方法从实施需求响应项目后的电力负荷变化角度对需求响应项目进行评估，分别考虑了大用户、集群用户、区域电网三个方面。在大用户方面，即可以评估单个大用户的电力负荷变化，又可以评估整个区域的所有大用户的电力负荷变化，体现了微观和宏观两个角度。将整个区域所有的大用户、集群用户综合，并考虑电网公司后，得到整个区域实施需求响应后电力负荷的变化情况，可为大用户、集群用户如何更合理的参与需求响应，电网公司如何制定合理的需求响应政策提供参考。

说明书

技术领域

本发明涉及一种实施需求响应后电力负荷变化的评估方法，属于区域电网控 制领域。

背景技术

需求响应是电力市场中的用户针对市场价格信号或者激励机制做出响应，并 改变正常电力消费模式的市场参与行为，其适应于电力市场的发展，且在国外已 经有了较为成熟的应用，国内也已经开展了大量的试点工作。对于需求响应实施 之后的效果，需要进行综合评估以对需求响应项目的开展提供参考。

目前，现有的对需求响应实施效果的评价，大部分是以需求响应项目的投资 效益角度进行评估，而忽略了电力负荷的评估。电力负荷的变化是需求响应能够 产生效益的基础，故本发明专门针对实施需求响应前后电力负荷的变化进行评 估。

发明内容

发明目的：本发明提出一种实施需求响应后电力负荷变化的评估方法，从而 解决目前我国实际开展的需求响应项目的电力负荷变化评估缺乏有效的指标体 系的问题。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种实施需求响应后电力负荷变化的评 估方法，包括如下步骤：

1)对于区域电网内的每一个大用户，评估峰谷差变化率、负荷率变化率、 越限时间、越限百分比和越限电量，采用属性数学方法得出单个大用户的负荷变 化的情况，体现了微观影响；

2)对整个区域的所有大用户，采用等权重求和的方法，将所有大用户的每 种指标分别求和；

3)对于单个集群用户，评估最大负荷偏差和负荷达标率，采用属性数学方 法得出单个集群用户的负荷变化的情况；

4)对于整个区域的所有集群用户，采用等权重求和的方法，将所有集群用 户的每个指标进行综合；

5)对于区域电网，因整个区域只有一个电网，故只对该电网的峰荷变化量、 负荷率变化率进行评估；

6)上述已得出本区域大用户、集群用户、电网公司的各项指标值，采用属 性数学的方法对整个区域的负荷变化情况进行属性识别，得出总体的负荷变化情 况，体现了宏观影响。

优选地，所述步骤1)中的属性数学方法包括以下步骤：

评估指标的标准化；

建立评估指标的分类标准阵；

单项指标属性测度；

权重设置；

多指标综合属性测度；

属性识别。

优选地，所述步骤2)中对于区域电网中的所有大用户，分别计算其峰谷差 变化率LC1、负荷率变化率LC2、越限时间LC3、越限百分比LC4和越限电量 LC5，上述指标的计算公式如下：

1)峰谷差变化率LC1

$\mathrm{LC}1=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{PVR}}_{\mathrm{DRi}}-{\mathrm{PVR}}_i}{{\mathrm{PVR}}_i}$

n：待评估区域的大用户个数，PVR：实施需求响应前的峰谷差率，PVR_DR：实 施需求响应后的峰谷差率

2)负荷率变化率LC2

$\mathrm{LC}2=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{LR}}_{\mathrm{DRi}}-{\mathrm{LR}}_i}{{\mathrm{LR}}_i}$

n：待评估区域的大用户个数，LR：实施需求响应之前的负荷率，LR_DR：实施 需求响应之后的负荷率

3)越限时间LC3

$\mathrm{LC}3=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{T}_i$

n：待评估区域的大用户个数，T_i：第i个大用户的越限时间，计算方法见下式：

$T_i=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}(t_{2\mathrm{ij}}-t_{2\mathrm{ij}-1})$

m：越限次数，t_2ij：第i个大用户第j次越限的停止时间，t_2ij-1：第i个大用户 第j次越限的开始时间

4)越限百分比LC4

$\mathrm{LC}4=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{\Delta P_i}{P_{\mathrm{limi}}}$

n：待评估区域的大用户个数，ΔP_i：第i个大用户的越限功率，P_limi：第i个大 用户的限制功率

5)越限电量LC5

$\mathrm{LC}5=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{WO}}_i}{W_i}$

n：待评估区域的大用户个数，W_i：第i个大用户的日用电量，WO_i：第i个大 用户的越限电量，计算方法见下式

${\mathrm{WO}}_i=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{t_{2\mathrm{ij}-1}}{\overset{t_{2\mathrm{ij}}}{\int }}(f_i\left(t\right)-P_{\mathrm{limi}})\mathrm{dt}$

W_i：第i个大用户的日用电量，m：越限次数，t_2ij：第i个大用户第j次越限的 停止时间，t_2ij-1：第i个大用户第j次越限的开始时间，f_i(t)：第i个大用户的日 负荷曲线，

而在所述步骤1)中上述五个指标的计算公式用来评估整个区域电网中每一 个大用户的单项指标时，里面的参数n取1即可。

优选地，所述步骤4)中对于区域电网中所有集群用户，采用等权重求和的 方法，计算其各自的最大负荷偏差MC1和负荷达标率MC2，这两个指标计算公式 如下：

1)最大负荷偏差MC1

$\mathrm{MC}1=\frac{1}{a}\underset{i=1}{\overset{a}{\Sigma }}\max ((f_{\mathrm{reali}}\left(t\right)-f_{\mathrm{exui}}\left(t\right)),(f_{\mathrm{exdi}}\left(t\right)-f_{\mathrm{reali}}\left(t\right)))$

式中a：待评估区域的集群用户的数量，f_reali(t)：第i个集群用户的实际的 负荷曲线，f_exui(t)：第i个集群用户的期望的负荷曲线上限，f_exdi(t)：第i个集 群用户的期望的负荷曲线下限

2)负荷达标率MC2

$\mathrm{MC}2=\frac{1}{a}\underset{i=1}{\overset{a}{\Sigma }}{\mathrm{QR}}_i$

式中a：待评估区域的集群用户的数量，QR_i：第i个集群用户的负荷达标 率，计算方法见下式：

${\mathrm{QR}}_i=1-\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}(t_{2\mathrm{ij}}-t_{2\mathrm{ij}-1})}{24}$

m：越限次数，t_2ij：第i个集群用户第j次越限的停止时间，t_2ij-1：第i个集群 用户第j次越限的开始时间，

所述步骤3)中评估单个集群用户，则上述两公式的参数a取1即可。

有益效果：本发明相比于现有的需求响应项目评估方法，本方法从实施需求 响应项目后的电力负荷变化角度对需求响应项目进行评估，分别考虑了大用户、 集群用户、区域电网三个方面。在大用户方面，即可以评估单个大用户的电力负 荷变化，又可以评估整个区域的所有大用户的电力负荷变化，体现了微观和宏观 两个角度。将整个区域所有的大用户、集群用户综合，并考虑电网公司后，得到 整个区域实施需求响应后电力负荷的变化情况，可为大用户、集群用户如何更合 理的参与需求响应，电网公司如何制定合理的需求响应政策提供参考。

附图说明

图1为本发明的整体架构图；

图2为属性数学方法示意图；

图3为大用户负荷限制线的概念图；

图4为集群用户概念图；

图5为集群用户期望负荷限制线的概念图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于 说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员 对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一个区域电网中包括单独计费的大用户和集群用户，因此对这两类用户使用 不同的评价指标。

如图1所示，对于区域电网中的所有大用户，分别计算他们的峰谷差变化率 LC1、负荷率变化率LC2、越限时间LC3、越限百分比LC4和越限电量LC5。 上述指标的计算公式如下：

1)峰谷差变化率LC1

$\mathrm{LC}1=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{PVR}}_{\mathrm{DRi}}-{\mathrm{PVR}}_i}{{\mathrm{PVR}}_i}$

n：待评估区域的大用户个数，PVR：实施需求响应前的峰谷差率，PVR_DR：实 施需求响应后的峰谷差率

2)负荷率变化率LC2

$\mathrm{LC}2=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{LR}}_{\mathrm{DRi}}-{\mathrm{LR}}_i}{{\mathrm{LR}}_i}$

n：待评估区域的大用户个数，LR：实施需求响应之前的负荷率，LR_DR：实施 需求响应之后的负荷率

3)越限时间LC3

$\mathrm{LC}3=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{T}_i$

n：待评估区域的大用户个数，T_i：第i个大用户的越限时间，计算方法见下式：

$T_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}(t_{2\mathrm{ij}}-t_{2\mathrm{ij}-1})$

m：越限次数，t_2ij：第i个大用户第j次越限的停止时间，t_2ij-1：第i个大用户 第j次越限的开始时间

4)越限百分比LC4

$\mathrm{LC}4=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{\Delta P_i}{P_{\mathrm{limi}}}$

n：待评估区域的大用户个数，ΔP_i：第i个大用户的越限功率，P_limi：第i个大 用户的限制功率

5)越限电量LC5

$\mathrm{LC}5=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\mathrm{WO}}_i}{W_i}$

n：待评估区域的大用户个数，W_i：第i个大用户的日用电量，WO_i：第i个大 用户的越限电量，计算方法见下式

${\mathrm{WO}}_i=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{t_{2\mathrm{ij}-1}}{\overset{t_{2\mathrm{ij}}}{\int }}(f_i\left(t\right)-P_{\mathrm{limi}})\mathrm{dt}$

m：越限次数，t_2ij：第i个大用户第j次越限的停止时间，t_2ij-1：第i个大用户 第j次越限的开始时间，f_i(t)：第i个大用户的日负荷曲线。

上述五个指标的计算公式是评估整个区域电网中所有大用户的单项指标时 的计算公式，如果评估单个大用户，则里面的参数n取1即可。其中指标LC1、 LC2、LC4、LC5都采用相对值，消除了不同大用户本身规模的大小，指标LC3 是越限时间，不需要考虑规模的大小。对于每种大用户指标采用等权重相加得到 整个区域所有大用户的指标值。

然后如图2所示，采用属性数学方法得出每个大用户的负荷变化的情况，包 括评估指标的标准化；建立评估指标的分类标准阵；单项指标属性测度；权重设 置；多指标综合属性测度；属性识别，体现了微观影响。无论评估单个的大用户、 集群用户、还是评估整个区域电网的电力负荷的变化，均为此步骤。其主要不同 点在于评估指标的值不同，以不同目标进行评估时分类标准阵不同。

而对于区域电网中集群用户，计算其最大负荷偏差MC1和负荷达标率MC2。 这两个指标计算公式如下：

1)最大负荷偏差MC1

$\mathrm{LC}1=\frac{1}{a}\underset{i=1}{\overset{a}{\Sigma }}\max ((f_{\mathrm{reali}}\left(t\right)-f_{\mathrm{exui}}\left(t\right)),(f_{\mathrm{exdi}}\left(t\right)-f_{\mathrm{reali}}\left(t\right)))$

式中a：待评估区域的集群用户的数量，f_reali(t)：第i个集群用户的实际的 负荷曲线，f_exui(t)：第i个集群用户的期望的负荷曲线上限，f_exdi(t)：第i个集 群用户的期望的负荷曲线下限

2)负荷达标率MC2

$\mathrm{MC}2=\frac{1}{a}\underset{i=1}{\overset{a}{\Sigma }}{\mathrm{QR}}_i$

式中a：待评估区域的集群用户的数量，QR_i：第i个集群用户的负荷达标 率，计算方法见下式：

$Q{R}_i=1-\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}(t_{2\mathrm{ij}}-t_{2\mathrm{ij}-1})}{24}$

m：越限次数，t_2ij：第i个集群用户第j次越限的停止时间，t_2ij-1：第i个集群 用户第j次越限的开始时间。

注：上述的两个指标的计算公式是评估区域电网所有的集群用户的单项指标 时的计算公式，如果评估单个集群用户，则里面的参数a取1即可。

对于区域电网，因整个区域只有一个电网公司，故只对该电网的峰荷变化量 和负荷率变化率进行计算。

上述已得出本区域大用户、集群用户、电网公司的各项指标值，而后将评估 指标进行标准化，建立评估指标的分类标准阵，然后将单项指标进行属性测度， 设置权重后再对多指标综合属性测度，最终属性识别，得出本区域总体的电力负 荷的变化，体现了宏观影响。

前述各种指标的选取考虑到了大用户参与需求响应，合理的安排生产任务并 采取响应的节电措施可使得峰谷差下降，负荷率提升，而这两项改变也会使得用 户的能效改善。例如对于上海市等地所实施的两部制电价，需要大用户申报“契 约限额”，对于迎峰度夏期间的电力紧张，不少电力公司都会限制大用户的用电， 所以有负荷限制线的背景，其含义可参考附图3，如果大用户的时间功率超过了 负荷限制线，会得到惩罚或者交纳高额的电费，所以需要评估越限时间、越限百 分比、越限电量；集群用户包括大用户、居民用户、综合用户等(其含义可参考 附图4)，由于各用户参与需求响应的参与度不同，故电力公司对于其实施需求 响应后的负荷曲线的期望值应该是一条带状的曲线(其含义参考附图5)，所以 对最大越限值，负荷合格率进行评估；区域电网需要知道本区域的峰荷需求、负 荷率，以便知道需要多大的发电量，是否需要对本区域的输配电基础设施进行升 级。

以一个实际的实施需求响应的地区为例，说明本方法在单个大用户微观角度 及整个区域的宏观角度分别评估电力负荷的变化。

1、单个大用户

以参与需求响应的某个大用户A为例说明。

1)评估指标标准化

2)、建立评估指标的分类标准阵

3)、单指标属性测度

4)权重设置

采用层次分析法，得到各指标的权重如下所示：

5)多指标属性测度及属性识别

由上可知，最终评估得出大用户A参与需求响应后，在电力负荷角度其综 合结果为“中等”。

2、整个区域

整个区域需要考虑本区域参与需求响应的所有大用户、集群用户及本区域的 电网公司，除各指标的计算及分类标准阵与上述单个大用户不同之外，其余流程 均为相同，故不再赘述。