基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法和系统

摘要

本申请涉及基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法和系统，通过采集待测试的可调节负荷数据集，进行可调节负荷稳定性分析，计算可调节负荷的最大可调节容量；基于计算后的可调节负荷的的最大可调节容量，通过综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力以及通过全类型日相似性的新型并网主体负荷预测，实现不同类型可调节负荷在不同时段参与调峰辅助服务的潜力分析和实现了新型并网主体8760小时调节负荷的潜力预测，本申请实现了新型并网主体在不同类型日的调节潜力分析与预测，为支持可调节负荷参与调峰辅助服务交易打下坚实基础。

说明书

技术领域

本申请涉及电力市场、调度运行与市场营销交叉技术领域，尤其涉及基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法和系统。

背景技术

调峰是指为跟踪系统负荷的峰谷变化及可再生能源出力变化，并网主体根据调度指令进行的发用电功率调整或设备启停所提供的服务。新型并网主体包括传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络等能够响应电力调度指令的可调节负荷(含通过聚合商、虚拟电厂等形式聚合)。

现阶段，调峰交易包括深度调峰、启停调峰，是火电机组以低于其最小技术出力或日内启停等方式满足低谷时段电力平衡要求，提升新能源消纳能力的市场交易方式。

现有的发电机组深度调峰试验方法，不适用于新型并网主体，原因如下：

(1)新型并网主体可调节负荷以传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络为主，不具备发电机组相关试验条件。

(2)新型并网主体可调节负荷由于实际负荷随时在变化，因此，其调节能力一直处于动态变化的状态，随生产计划、业务情况的变化而变化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法和系统，以解决现有技术中发电机组深度调峰试验方法不适用于新型并网主体的问题。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法，包括：

采集待测试的可调节负荷数据集；

基于所述可调节负荷数据集，通过可调节负荷稳定性分析，获取可调节负荷稳定性分析结果；

基于所述可调节负荷稳定性分析结果，计算可调节负荷的最大可调节容量；

基于所述最大可调节容量，通过综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力，获取可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果；

基于所述最大可调节容量以及可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果，通过全类型日相似性的新型并网主体负荷预测，获取全类型日相似性的新型并网主体负荷预测结果。

可选的，所述可调节负荷稳定性分析，包括：

通过计算相关系数、变异系数和虚拟预测准确度三个统计指标实现可调节负荷稳定性分析，获取可调节负荷稳定性分析结果；

所述相关系数的计算公式为：

其中,Cov(X,Y)为X与Y的协方差、Var[X]为X的方差、Var[Y]为Y的方差和X、Y为需要计算的负荷指标；

所述变异系数的计算公式为：

其中，C.V为变异系数、x为需要计算的负荷指标、x

所述虚拟预测准确度的预测模型包括：线性模型、指数模型、对数模型和幂函数模型。

可选的，所述计算可调节负荷的最大可调节容量，包括：

提取业扩业务可调节负荷的用电生长曲线，分别利用负荷稳定月份和逐月负荷投运比例对运行负荷进行修正，修正后的存量容量为可调节负荷的最大可调节容量；

所述修正后的存量容量的计算公式如下：

y

其中，n为负荷稳定月份、y

可选的，所述综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力的计算公式包括：

其中，R

调节能力系数C调峰越大，可调节负荷在该时刻的调节潜力越大。

可选的，所述全类型日相似性的新型并网主体负荷预测，包括：

基于计算后的最大可调节容量，通过计算大用户历史对应时段与待测月时段的相似度，并将所述历史对应时段按照相似度从大到小排序，按照等比例数列给每个时段设立权重，并计算待测月最大可调节容量，获取全类型日相似性的新型并网主体负荷预测结果；

所述大用户历史对应时段与待测月时段的相似度计算公式为：

其中，CR为大用户历史对应时段与待测月时段的相似度、X

可选的，所述计算待测月最大可调节容量，包括：

其中，r

另外，为了更好实现上述技术效果，本申请还提供了基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的系统，包括：

可调节负荷采集模块，用于采集待测试的可调节负荷数据集；

可调节负荷稳定性分析模块，用于基于所述待测试的可调节负荷数据集，通过可调节负荷稳定性分析，获取可调节负荷稳定性分析结果；

可调节负荷调节容量分析模块，用于基于所述可调节负荷稳定性分析结果，计算可调节负荷的最大可调节容量；

调峰辅助服务调节潜力分析模块，用于基于计算后的可调节负荷的的最大可调节容量，通过综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力，获取可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果；

全类型日相似性负荷调节能力预测模块，用于基于所述最大可调节容量以及可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果，通过全类型日相似性的新型并网主体负荷预测，获取全类型日相似性的新型并网主体负荷预测结果。

可选的，所述可调节负荷稳定性分析模块，还用于通过计算相关系数、变异系数和虚拟预测准确度三个统计指标实现可调节负荷稳定性分析，获取可调节负荷稳定性分析结果；

所述相关系数的计算公式为：

其中,Cov(X,Y)为X与Y的协方差、Var[X]为X的方差、Var[Y]为Y的方差和X、Y为需要计算的负荷指标；

所述变异系数的计算公式为：

其中，C.V为变异系数、x为需要计算的负荷指标、x

所述虚拟预测准确度的预测模型包括：线性模型、指数模型、对数模型和幂函数模型。

可选的，所述可调节负荷调节容量分析模块，还用于提取业扩业务可调节负荷的用电生长曲线，分别利用负荷稳定月份和逐月负荷投运比例对运行负荷进行修正，修正后的存量容量为可调节负荷的最大可调节容量；

所述修正后的存量容量的计算公式如下：

y

其中，n为负荷稳定月份、y

可选的，所述调峰辅助服务调节潜力分析模块，还用于根据下式计算综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力：

其中，R

调节能力系数C调峰越大，可调节负荷在该时刻的调节潜力越大。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请充分利用新型并网主体可调节负荷在工作日、周六、周日、节假日和调休日的负荷特征，通过相关性分析、概率分布、虚拟预测等统计分析方法，实现不同类型可调节负荷在不同时段参与调峰辅助服务的潜力分析；并运用基于时段相似性原理的新型并网主体负荷预测算法，实现新型并网主体8760小时调节负荷的潜力预测。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法流程图；

图2是本申请另一个实施例提供的基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例一

图1是本申请实施例的基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法流程图。请参阅图1，本实施例提供了基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的方法，包括以下步骤：

S1.采集待测试的可调节负荷数据集；

在本申请的实施例中，采集待测试的可调节负荷数据集具体的内容包括：

统计分析不同类型可调节负荷在不同月份工作日、周六、周日、节假日和调休日的典型负荷，为开展可调节负荷参与调峰辅助服务的潜力预测提供数据支持。

传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络等可调节负荷。可调节负荷包括直控型和非直控型两类。直控型可调节负荷是指具备电力调度机构直接控制条件和自动功率控制能力，并与电力调度机构签订并网调度协议的可调节负荷，包括直控型电力用户和直控型聚合平台。

本申请实施例中采用的负荷特性分析指标情况如表1所示。

表1

S2.基于所述可调节负荷数据集，通过可调节负荷稳定性分析，获取可调节负荷稳定性分析结果；

具体的，在本申请实施例中，根据可调节负荷在不同月份工作日、周六、周日、节假日和调休日的负荷特征，分析可调节负荷在不同类型日的负荷稳定性，为分析可调节负荷在不同类型日的最小、最大可调节能力打下基础。

本申请设计了三个统计指标实现可调节负荷稳定性分析，分别为相关系数、变异系数和虚拟预测准确度。

相关系数主要用于研究月负荷特征变化的相关性，相关系数越高说明月负荷特征的相关性越高，稳定性越高；变异系数主要用于研究一年中各月负荷特征的波动性，变异系数越高说明一年中电量变化波动越大，说明生产计划的波动性越大，稳定性越小；虚拟预测主要用于研究时间序列历史值的规律性，虚拟预测的准确度越高，说明历史值的规律性越强，稳定性越高。

相关系数的计算方法为：

其中,Cov(X,Y)为X与Y的协方差，Var[X]为X的方差，Var[Y]为Y的方差，X、Y为需要计算的负荷指标。

变异系数的计算方法为：

其中，C.V为变异系数、x为需要计算的负荷指标、x

虚拟预测指标主要考察的虚拟预测准确度平均值。考察的预测方法包括，

线性模型：

y＝a+x*b (3)

指数模型：

y＝a*exp(b*x) (4)

指数模型：

对数模型：

y＝a+b*ln(x) (6)

幂函数模型：

y＝a*x

其中，x为开展虚拟预测的负荷指标训练集数据，y为负荷指标测试集数据。

S3.基于所述可调节负荷稳定性分析结果，计算可调节负荷的最大可调节容量；

具体的，在本申请实施例中，根据可调节负荷在不同类型日的负荷稳定性情况，对稳定性高的可调节负荷，提取容量的利用特征，结合可调节容量的报装容量，计算可调节负荷的调节潜力；对负荷稳定性低的可调节负荷，认为该类型可调节负荷的负荷变化大，调节能力变化大，暂不适应参与调峰。

对稳定性高的可调节用户，容量利用特征提取包含两个方面的内容，一方面是存量容量的利用特征提取，另一方面是业扩容量的利用特征提取。存量容量是指已经具备稳定生产能力的用户的用电容量，而业扩容量是指由于用户发生了业扩申请，生产状态尚无法达到稳定的用户的申请容量。

业扩业务类型众多，其中会影响到电量预测的业务主要包括：新装、增容、减容、暂停、减容恢复、暂停恢复和销户。除销户外，发生业扩业务的可调节负荷，由于其自身的客观原因，生产状态无法马上达到稳定，需要有一个过渡期。

本申请在大量可调节负荷数据调研的基础上，对可调节负荷发生不同业扩业务时的电量变化规律进行挖掘研究，设计可调节负荷负荷达到稳定的时间计算规则和逐月投运负荷比例计算规则，并对同类型业扩业务、可调节负荷属性业扩特征进行数据聚类，归纳不同类别可调节负荷业扩报装后用电生长曲线。具体计算规则如下：

(1)对于不同的业扩类型，分析从申请到稳定的过程，当然申请到接电中间的过程是0％，从接电到稳定的过程计算规则不同。

(2)对于暂停、减容、销户企业无需进行分析，因为该可调节负荷一旦销户表示该可调节负荷不存在，即应马上不存在售电量。

(3)对于新装企业，找到其用电稳定月份，即连续三个月月用电量变化不超过5％，或持续到某月开始用电量达到顶峰，并出现逐渐减少的情况，则认为该月已达到稳定月份。各月负荷投运比例计算方法为利用各月容量利用小时数，除以稳定后的月容量利用小时数(稳定后月利用小时数为稳定后3至5个月月利用小时数平均值)。

(4)对于增容企业，找到其用电稳定月份，判断原则与新装企业相同。各月负荷投运比例计算方法为利用增容前3至5个月月平均电量作为增容前稳定电量，稳定后3至5个月月平均电量作为增容后稳定电量，将增容后稳定电量与增容前稳定电量之差作为增容电量，利用不稳定期间内每月电量扣除增容前稳定电量后，除以增容电量，即为各月负荷投运比例。这里注意，如该数值为负值，则直接认为当月负荷投运比例为0。

(5)对于减容和暂停恢复企业，其稳定月份判断和各月负荷投运比例计算方法与增容企业相同。

实际上基于目前的数据条件，并无法直接获取存量容量，目前可获取的数据为运行容量，该部分运行容量实际上是存量容量和业扩容量的混合体。本申请根据实际数据情况，设计了“业扩挖掘聚类-精细校正”的存量容量提取过程。

(1)业扩挖掘聚类即提取出发生业扩业务可调节负荷的用电生长曲线。

(2)精细校正即在行业用电生长曲线的基础上，分别利用负荷稳定月份和逐月负荷投运比例对运行负荷进行修正。假设负荷稳定月份为n个月，业扩申请容量为U，逐月负荷投运比例为a

y

修正后的存量容量即为可调节负荷的最大可调节容量R

S4.基于所述最大可调节容量，通过综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力，获取可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果；

在一些可选的实施例中，根据可调节负荷申报的最小可调节容量、不同时段的最大可调节容量、报装容量等指标，综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力。

可调节负荷参与调峰辅助服务市场的在不同时段的调节能力系数计算公式为，

其中，

R

R

R

调节能力系数C调峰越大，可调节负荷在该时刻的调节潜力越大。

S5.基于所述最大可调节容量以及可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果，通过全类型日相似性的新型并网主体负荷预测，获取全类型日相似性的新型并网主体负荷预测结果。

在一些可选的实施例中，利用提取出来的最大可调节容量，开展可调节负荷不同时段的调节能力预测。

本申请提出基于全类型日相似性的新型并网主体负荷预测算法，既能通过用户的历史月最大调节能力曲线，提取用户月最大调节能力发展的规律，同时结合了用户相邻时段最大调节能力变化趋势，综合得到大用户月最大调节能力预测值。

基于全类型日相似性的新型并网主体负荷预测算法的一般步骤为：

(1)大用户相似性计算时段选择，通常选择待预测月的前11个月，以及历史对应时段作为相似性计算时段；

(2)大用户历史时段最大调节容量波动性判断，对历史对应时间进行最大调节容量波动性判断，判断的方法为计算该对应时间范围内用电量变化的变异系数，如果该时段内的变异系数超过0.25，则认为该时段内月电量波动过大，不适用为历史值；

(3)计算时段相似性并排序，通过相似性计算公式计算大用户历史对应时段与待预测月时段的相似度，并将历史对应时段按照相似度从大到小排序，按照等比数列给每个时段设立权重W

其中X

按照“近大远小”的原则，计算相似性时段内月电量的加权平均值，然后计算待预测月时段平均值和历史对应时段平均值的比值r

(4)将所有待预测月对应的历史月最大调节容量乘以比例r

实施例二

图2是本申请实施例的基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的结构示意图。请参阅图2，本实施例提供了基于新型并网主体参与调峰潜力评估与预测的系统，包括：

可调节负荷采集模块101，用于采集待测试的可调节负荷数据集；

可调节负荷稳定性分析模块102，用于基于所述待测试的可调节负荷数据集，通过可调节负荷稳定性分析，获取可调节负荷稳定性分析结果；

可调节负荷调节容量分析模块103，用于基于所述可调节负荷稳定性分析结果，计算可调节负荷的最大可调节容量；

调峰辅助服务调节潜力分析模块104，用于基于计算后的可调节负荷的的最大可调节容量，通过综合评判可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力，获取可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果；

全类型日相似性负荷调节能力预测模块105，用于基于所述最大可调节容量以及可调节负荷参与调峰辅助服务市场的调节潜力计算结果，通过全类型日相似性的新型并网主体负荷预测，获取全类型日相似性的新型并网主体负荷预测结果。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。