自动需求响应方法及自动需求响应系统

摘要

本发明提供了一种自动需求响应方法及自动需求响应系统，其中，自动需求响应方法包括：基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息；基于采集到的发电信息和能耗信息，评估用户侧需求响应潜力和用户侧需求响应效果。通过本发明的技术方案，能够准确高效的评估需求响应效果和潜力。

说明书

技术领域

本发明涉及能耗管理技术领域，具体而言，涉及一种自动需求响应方法和一种自动需求响应系统。

背景技术

需求响应(Demand Response，DR)指电力用户针对DR实施机构发布的价格信号或激励机制做出响应，并改变自身用电模式的市场化参与行为。面对可再生能源渗透率的逐步提高，负荷聚合商、售电商的加入，以及未来微网、电动汽车等兼具储能、供能特征的特殊负荷的增多，需求侧响应技术及其应用对整个社会能源体系有重要意义。突出表现在它不仅仅是应对电能供给和消费需求之间缺口的技术手段，更是一种在可再生能源时代实现社会能源消费全局最优的基础性支撑技术，自动需求响应通过分析用户用电情况，引导用户调整自身用电行为、优化用电模式，从而优化电网的整体负荷，促进电力供需平衡，有效缓解电力供需矛盾，提高系统可靠性和能源利用率。同时还可以为用户提供精细化的用电服务，尽量减少或转移高峰电量，以节省电费开支，增加经济效益。自动需求响应功能的实现，将提升生态城能效利用水平和智能电网与用户的双向互动能力，实现生态城多种混合能源的供需平衡，促进电力资源的合理配置和城市的可持续发展。其次，对于引入竞争后的电力市场来说,自动需求响应更成为了保证系统可靠性、促进市场有效运作的必要手段。

目前，需求响应已经逐渐成为应对电力缺口、实现科学用电、消纳可再生能源、提高电力系统资源配置效率等方面的研究热点，对支撑智慧城市、智能电网和能源互联网建设具有重要意义。据预测，到2020年我国全社会用电量将会达到7.7万亿KWh左右，而峰值负荷将会达到12.7亿KW。而当电力需求响应有效实施的情况下，可以实现5％的节电率以及降低5％的峰值负荷，到时能至少降低电1.3亿KW的装机容量，发电侧的平均负荷率提高约4％，可减少电力装机1亿kW左右，超过5个三峡工程的装机容；同时降低发电煤耗8.4g/KWh，从而每年可以节约5500万吨左右的标准煤。

智能负荷控制技术的成熟与广泛研究带动了以双向互动用电为目标的需求响应技术的实施和发展，电力需求侧管理面临着机遇和挑战。因此要探索需求响应的技术实践与商业模式,从政策完善、资金支撑技术研发等方面建立完善需求侧管理工作的保障体系。国内外理论研究和实践表明，在智能电网技术体系支撑下，主动负荷与需求响应的协作发展，推动了电网的智能化。为有效消纳分布式可再生能源(DRE)，利用智能用电双向互动运行模式及支撑技术，动态地整合用户侧资源成为智能电网下需求响应技术研究的核心。

传统需求响应通过负荷特性分析对用户的宏观响应特性进行整体性的评估，而在自动需求响应框架下，更需要计算用户的实时需求响应能力，分析负荷的响应特性，减少响应实施中的不确定性。在响应策略的研究中，自动需求响应既需要保证不同用户对于各类用电设备使用偏好的要求得到满足，又要尽可能地实现与用户的实时交互，减少调控次数，量化需求响应潜力，降低自动需求响应代价。

因此，如何能够准确高效的评估需求响应效果和潜力成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的自动需求响应方案，能够准确高效的评估需求响应效果和潜力。

有鉴于此，本发明提出了一种新的自动需求响应方法，包括：基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息；基于采集到的发电信息和能耗信息，评估用户侧需求响应潜力和用户侧需求响应效果。

在该技术方案中，基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息，其中，高精度非侵入式负荷辨识技术可以实现24小时全方位，获取精细到秒级的单个用电设备的用电情况，能够更好地完成用户用电行为和需求分析，从而准确推导出用户的需求响应特性和潜力，依据采集到的发电信息和能耗信息可准确高效的评估需求响应效果和潜力。

在上述技术方案中，优选地，所述评估用户侧需求响应潜力和用户侧需求响应效果的步骤，具体包括：基于用户调峰能力的评估，确定用户侧需求响应潜力；以及基于用户可再生能源消纳能力的评估，确定用户侧需求响应效果。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述基于用户调峰能力的评估，确定用户侧需求响应潜力的步骤，具体包括：根据以下公式评估用户调峰能力PRC：

其中，P_i(t)表示n个参与调峰的用电负荷中的第i个用电负荷在调峰开始时间t的功率值，表示第i个用电负荷当前的时间弹性。

在该技术方案中，将用电负荷的使用时间弹性指标纳入到调峰能力评估中，定义用户的含时间弹性增益的峰荷削减电量作为其调峰能力PRC，调峰时，可以改变用电负荷参数来改善用电负荷的时间弹性，提高调峰能力，从而有效避免因需求响应过度集中给电网造成新的峰值负荷的问题。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述基于用户可再生能源消纳能力的评估，确定用户侧需求响应效果的步骤，具体包括：根据以下公式评估用户可再生能源消纳能力RAC：

其中，E_DG(t)表示各个时段分布式电源的发电电量，E_L(t)表示用电负荷总电量、E_B(t)表示储能设备的充放电电量，RAC值与用户侧需求响应效果正相关。

在该技术方案中，用户可再生能源消纳能力是评价自动需求响应鲁棒性的关键因素，RAC越高表明用户整体的需求响应效果越好。

根据本发明的第二方面，提出了一种自动需求响应系统，包括：采集单元，用于基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息；评估单元，用于基于采集到的发电信息和能耗信息，评估用户侧需求响应潜力和用户侧需求响应效果。

在该技术方案中，基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息，其中，高精度非侵入式负荷辨识技术可以实现24小时全方位，获取精细到秒级的单个用电设备的用电情况，能够更好地完成用户用电行为和需求分析，从而准确推导出用户的需求响应特性和潜力，依据采集到的发电信息和能耗信息可准确高效的评估需求响应效果和潜力。

在上述技术方案中，优选地，所述评估单元包括：第一处理单元，用于基于用户调峰能力的评估，确定用户侧需求响应潜力；以及第二处理单元，用于基于用户可再生能源消纳能力的评估，确定用户侧需求响应效果。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述第一处理单元具体用于：

根据以下公式评估用户调峰能力PRC：

其中，P_i(t)表示n个参与调峰的用电负荷中的第i个用电负荷在调峰开始时间t的功率值，表示第i个用电负荷当前的时间弹性。

在该技术方案中，将用电负荷的使用时间弹性指标纳入到调峰能力评估中，定义用户的含时间弹性增益的峰荷削减电量作为其调峰能力PRC，调峰时，可以改变用电负荷参数来改善用电负荷的时间弹性，提高调峰能力，从而有效避免因需求响应过度集中给电网造成新的峰值负荷的问题。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述第二处理单元具体用于：

根据以下公式评估用户可再生能源消纳能力RAC：

其中，E_DG(t)表示各个时段分布式电源的发电电量，E_L(t)表示用电负荷总电量、E_B(t)表示储能设备的充放电电量，RAC值与用户侧需求响应效果正相关。

在该技术方案中，用户可再生能源消纳能力是评价自动需求响应鲁棒性的关键因素，RAC越高表明用户整体的需求响应效果越好。

通过以上技术方案，能够准确高效的评估需求响应效果和潜力。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的自动需求响应方法的示意流程图；

图2示出了根据本发明的实施例的自动需求响应系统的示意框图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了根据本发明的实施例的自动需求响应方法的示意流程图。

如图1所示，根据本发明的实施例的自动需求响应方法，包括：

步骤102，基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息。

具体地，基于非侵入式能耗采集模式采集各个用电负荷的能耗信息时，可将基于一能耗检测装置来采集各个用电负荷的能耗信息，能耗检测装置包括独立设置的电流检测器和能耗检测器，电流检测器设置在入户总线路上，能耗检测器连接至所述电流检测器和所述入户总线路，所述能耗检测器基于检测到的入户总线路的电压信息和所述电流检测器检测到的入户总线路的电流信息，确定各个用电负荷的能耗信息。

具体地，能量检测器上设置有第一端口和第二端口，能耗检测器还包括：电压采集器，连接至所述第一端口，用于基于所述第一端口连接至所述入户总线路，并采集所述入户总线路的电压信息；DMA控制器，连接至存储器、所述电压采集器，以及基于所述第一端口连接至所述电流采集器，所述DMA控制器用于将所述电流采集器采集到的电流信息以及所述电压采集器采集到的电压信息存储至所述存储器；处理器，连接至所述DMA控制器、所述存储器、所述电压采集器，以及基于所述第一端口连接至所述电流采集器，所述处理器基于所述电流采集器采集到的电流信息和所述电压采集器采集到电压信息确定各个用电负荷的能耗信息，其中，用电负荷的能耗信息包括有功功率信息、无功功率信息、电压频率信息；通信模块，连接至所述处理器，所述通信模块用于上报所述电流采集器采集到的电流信息、所述电压采集器采集到电压信息及各个用电负荷的能耗信息。

步骤104，基于采集到的发电信息和能耗信息，评估用户侧需求响应潜力和用户侧需求响应效果。

在该技术方案中，基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息，其中，高精度非侵入式负荷辨识技术可以实现24小时全方位，获取精细到秒级的单个用电设备的用电情况，能够更好地完成用户用电行为和需求分析，从而准确推导出用户的需求响应特性和潜力，依据采集到的发电信息和能耗信息可准确高效的评估需求响应效果和潜力。

在上述技术方案中，优选地，所述评估用户侧需求响应潜力和用户侧需求响应效果的步骤，具体包括：基于用户调峰能力的评估，确定用户侧需求响应潜力；以及基于用户可再生能源消纳能力的评估，确定用户侧需求响应效果。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述基于用户调峰能力的评估，确定用户侧需求响应潜力的步骤，具体包括：根据以下公式评估用户调峰能力PRC：

其中，P_i(t)表示n个参与调峰的用电负荷中的第i个用电负荷在调峰开始时间t的功率值，表示第i个用电负荷当前的时间弹性。

在该技术方案中，将用电负荷的使用时间弹性指标纳入到调峰能力评估中，定义用户的含时间弹性增益的峰荷削减电量作为其调峰能力PRC，调峰时，可以改变用电负荷参数来改善用电负荷的时间弹性，提高调峰能力，从而有效避免因需求响应过度集中给电网造成新的峰值负荷的问题。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述基于用户可再生能源消纳能力的评估，确定用户侧需求响应效果的步骤，具体包括：根据以下公式评估用户可再生能源消纳能力RAC：

其中，E_DG(t)表示各个时段分布式电源的发电电量，E_L(t)表示用电负荷总电量、E_B(t)表示储能设备的充放电电量，RAC值与用户侧需求响应效果正相关。

在该技术方案中，用户可再生能源消纳能力是评价自动需求响应鲁棒性的关键因素，RAC越高表明用户整体的需求响应效果越好。

图2示出了根据本发明的实施例的自动需求响应系统的示意框图。

如图2所示，根据本发明的实施例的自动需求响应系统200，包括：采集单元202和评估单元204。

其中，采集单元202用于基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息；评估单元204用于基于采集到的发电信息和能耗信息，评估用户侧需求响应潜力和用户侧需求响应效果。

在该技术方案中，基于非侵入式能耗采集模式采集各个时段分布式电源的发电信息和各个用电负荷的能耗信息，其中，高精度非侵入式负荷辨识技术可以实现24小时全方位，获取精细到秒级的单个用电设备的用电情况，能够更好地完成用户用电行为和需求分析，从而准确推导出用户的需求响应特性和潜力，依据采集到的发电信息和能耗信息可准确高效的评估需求响应效果和潜力。

在上述技术方案中，优选地，所述评估单元204包括：第一处理单元2042，用于基于用户调峰能力的评估，确定用户侧需求响应潜力；以及第二处理单元2044，用于基于用户可再生能源消纳能力的评估，确定用户侧需求响应效果。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述第一处理单元2042具体用于：

根据以下公式评估用户调峰能力PRC：

其中，P_i(t)表示n个参与调峰的用电负荷中的第i个用电负荷在调峰开始时间t的功率值，表示第i个用电负荷当前的时间弹性。

在该技术方案中，将用电负荷的使用时间弹性指标纳入到调峰能力评估中，定义用户的含时间弹性增益的峰荷削减电量作为其调峰能力PRC，调峰时，可以改变用电负荷参数来改善用电负荷的时间弹性，提高调峰能力，从而有效避免因需求响应过度集中给电网造成新的峰值负荷的问题。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述第二处理单元2044具体用于：

根据以下公式评估用户可再生能源消纳能力RAC：

其中，E_DG(t)表示各个时段分布式电源的发电电量，E_L(t)表示用电负荷总电量、E_B(t)表示储能设备的充放电电量，RAC值与用户侧需求响应效果正相关。

在该技术方案中，用户可再生能源消纳能力是评价自动需求响应鲁棒性的关键因素，RAC越高表明用户整体的需求响应效果越好。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明的技术方案提出了一种新的自动需求响应方案，能够准确高效的评估需求响应效果和潜力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。