一種主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法，該方法利用實時電價和用電成本差異化供電協(xié)議進行源荷協(xié)調(diào)運行控制。通過采用可實現(xiàn)負荷可調(diào)節(jié)或可中斷的具有不同用電成本的差異化供電協(xié)議，使配電網(wǎng)對簽有差異化供電協(xié)議的用戶的負荷具備可調(diào)節(jié)或可中斷的靈活調(diào)控能力。在此基礎上，基于期望負荷率滾動校正的實時電價定價方法，實現(xiàn)利用電價對配電網(wǎng)負荷的動態(tài)調(diào)節(jié)，同時針對實時電價調(diào)節(jié)過程中可能導致的負荷率不滿足約束條件問題，提出了負荷率基于可調(diào)節(jié)負荷的預防控制和基于可中斷負荷的校正控制方法。該運營方法可有效平抑負荷率的波動，實現(xiàn)負荷的削峰填谷，為消納分布式電源和充分利用配變?nèi)萘刻峁┯行У谋ＷC。
【專利說明】一種主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)運營方法，尤其是涉及一種主動配電網(wǎng)基于用電成本差異 化的運營方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著可再生分布式能源（Distributed Energy Resource, DER)在配電網(wǎng)中接入規(guī) 模的不斷增加，配電網(wǎng)中電力用戶的電力供應也逐漸由配電網(wǎng)的單向供電模式轉(zhuǎn)變?yōu)橛膳?電網(wǎng)和分布式能源雙向供電的模式。配電網(wǎng)這種由傳統(tǒng)無源網(wǎng)絡逐漸向有源網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)變， 也使電力用戶的負荷功率特性表現(xiàn)出功率輸入和功率輸出的雙向特性；同時，由于DER輸 出功率的隨機間歇性，也將增加配電網(wǎng)負荷功率的隨機特性。這種因為DER在配電網(wǎng)接入 帶來的配電網(wǎng)電源和負荷功率的運行特性變化，將使現(xiàn)有配電網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)和運行模式日 益凸顯出對大規(guī)模分布式能源并網(wǎng)發(fā)電的制約作用。
[0003] 當前配電網(wǎng)屬于被動式配電網(wǎng)，其被動特征主要表現(xiàn)在運行、控制和規(guī)劃建設三 個方面。在運行方面，現(xiàn)有電網(wǎng)的電力流途徑是由發(fā)電廠生產(chǎn)電力，電力經(jīng)輸電網(wǎng)、輸電變 電站、輸電線路、配電變電站輸送到電力用戶。在這個電力流經(jīng)過程中，為了維持電網(wǎng)的安 全穩(wěn)定運行，必須保證發(fā)電和用電的動態(tài)平衡。這種動態(tài)平衡也決定了當前配電網(wǎng)的被動 運行方式和電力流動的單向性。在控制方面，當前配電網(wǎng)雖然也在配電自動化基礎上發(fā)展 了配電網(wǎng)管理系統(tǒng)，但其控制都是針對配電網(wǎng)發(fā)生故障后的一種被動式保護控制措施。在 規(guī)劃建設方面，都是從保證配電網(wǎng)運行安全可靠性角度出發(fā)，依據(jù)預測的最大負荷或平均 負荷進行配變設備容量的選型和設計。因此，當前配電系統(tǒng)并不是針對大量分布式電源接 入而設計，隨著大規(guī)模DER的配電網(wǎng)接入，其也會給配電網(wǎng)帶來諸多不利影響，例如對短路 電流水平和設備選型、無功功率和電壓分布、配電網(wǎng)保護、配電自動化和故障清除過程、特 殊情況下的孤島運行方式等問題，都會帶來不利影響。因此，為了應對大量分布式DER接 入，同時為了維持當前配電網(wǎng)的可靠性，需要從配電網(wǎng)規(guī)劃、控制和運營三個方面實現(xiàn)配電 網(wǎng)的主動工作模式轉(zhuǎn)變。
[0004] 與當前被動配電網(wǎng)相比，主動配電網(wǎng)是一種新的配電網(wǎng)技術(shù)形態(tài)，其運營作為被 動配電網(wǎng)向主動配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變的三個重要建設內(nèi)容之一，是從用戶側(cè)角度出發(fā)，利用市場運 營環(huán)境和相應運營策略實現(xiàn)的間接控制。運營的核心目標就是在市場運營構(gòu)架下，利用基 于市場供需情況的電價定價策略和供售電合同等市場營銷手段，通過市場參與運營主體的 靈活互動，進行配用電資源的優(yōu)化利用，實現(xiàn)用電負荷需求與DER能源出力之間的協(xié)調(diào)，根 據(jù)系統(tǒng)的運行要求動態(tài)調(diào)節(jié)負荷的峰谷需求，達到配電網(wǎng)的配用電平衡，在保證配電網(wǎng)運 行安全的前提下，最大限度地高效消納可再生DER能源和提高配電網(wǎng)運營效益。同時，智能 電力計量儀表、低壓電力載波通信、饋線自動化等配電自動化技術(shù)的發(fā)展，為當前被動配電 網(wǎng)轉(zhuǎn)變成主動配電網(wǎng)提供了技術(shù)保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運 營方法，立足于具有靈活控制和運營手段的主動配電網(wǎng)，從實現(xiàn)源荷協(xié)調(diào)運行角度出發(fā)，實 現(xiàn)了主動配電網(wǎng)基于負荷側(cè)需求的靈活控制。
[0006] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了下述技術(shù)方案：
[0007] -種主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法，其特征在于包括以下步驟：
[0008] Sl與電力用戶簽訂具有不同用電成本的差異化供電協(xié)議
[0009] 所簽訂的差異化用電成本供電協(xié)議，按下面式一對各用戶用電成本進行核算：

【權(quán)利要求】
1. 一種主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法，其特征在于包括以下步驟： Sl與電力用戶簽訂具有不同用電成本的差異化供電協(xié)議； S2采用基于期望負荷率滾動校正的實時電價定價方法，在各電價調(diào)節(jié)時間段內(nèi)，對配 電網(wǎng)負荷進行動態(tài)調(diào)節(jié)； S3當配電網(wǎng)的負荷率大于負荷率調(diào)節(jié)設定值時，在各負荷可調(diào)節(jié)需求時間段內(nèi)，利用 各用戶的可調(diào)節(jié)負荷，按照式十所示基于概率估計的可調(diào)負荷調(diào)節(jié)率估算方法，通過聯(lián)立 方程求解，計算各用戶可調(diào)負荷容量的期望調(diào)節(jié)率c〇；(k))，并通過配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)向 可調(diào)節(jié)負荷用戶發(fā)送調(diào)節(jié)負荷指令；
式十中，L為可調(diào)節(jié)負荷啟動的負荷率設定值；n (TJk))表示第k個可調(diào)節(jié)負荷動作 時間段內(nèi)的負荷率；Ri表示第i個可調(diào)節(jié)負荷用戶響應負荷調(diào)節(jié)命令的可調(diào)節(jié)負荷實際調(diào) 節(jié)率；f(Ri)表示可調(diào)節(jié)負荷實際調(diào)解率為氏的出現(xiàn)概率，用正態(tài)分布N(c(I；(k))，。2)近 似描述；n4表示簽訂有可調(diào)節(jié)負荷的用戶數(shù)量； S4當配電網(wǎng)的負荷率大于負荷率最大允許值時，在各可中斷負荷切除需求時間段內(nèi)， 利用各用戶的可中斷負荷，按照式十一所示切除負荷原則，明確各可中斷負荷切除總量，并 通計W由白卻#玄?#白m由存益用戶發(fā)送切除負荷指令；
式十一中，Π。為配電網(wǎng)負荷率最大允許值；η (TJl))表示第1個可中斷負荷切除時 間段內(nèi)的負荷率；n5表示計算確定的可中斷負荷用戶數(shù)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法，其特征在于： 所述的步驟Sl中，所簽訂的差異化用電成本供電協(xié)議，按下面式一對各用戶用電成本進行 核算：
式一中，cost (i)表不第i個用戶的用電成本；Pi (t)為第i個用戶的實時用電功率；Ph為第i個用戶簽訂的響應負荷調(diào)節(jié)需求的最大功率；Pi。為第i個用戶簽訂的響應負荷切除 需求的最大功率；YJTJk))為第i個用戶在第k個負荷調(diào)節(jié)需求時段內(nèi)的用電成本優(yōu)惠 或懲罰權(quán)重；為第i個用戶在第1個負荷切除需求時段內(nèi)的用電成本優(yōu)惠或懲 罰權(quán)重；為負荷調(diào)節(jié)需求時段內(nèi)可調(diào)節(jié)負荷用電電價的優(yōu)惠懲罰權(quán)重；β。為負荷切除 需求時段內(nèi)中斷負荷用電電價的優(yōu)惠懲罰權(quán)重；c(I；(k))為第k個負荷調(diào)節(jié)需求時段內(nèi)的 可調(diào)節(jié)負荷的期望調(diào)節(jié)率；tbs(j)和tbe(j)分別為第j個電價調(diào)節(jié)時間段的開始時刻和結(jié) 束時刻；t,s(k)和t,e(k)分別為第k個負荷調(diào)節(jié)需求時間段的開始時刻和結(jié)束時刻；tes(l) 和tee(l)分別為第1個負荷期初需求時間段的開始時刻和結(jié)束時刻；m(Tb(j))為第j個電 價調(diào)節(jié)時間段的實時電價；m(I；(k))為第k個負荷調(diào)節(jié)需求時間段的實時電價；mOUl)) 為第1個負荷切除需求時間段的實時電價；α&為1表示第i個用戶簽訂有負荷可調(diào)節(jié)用 電協(xié)議，為0則表示未簽訂負荷可調(diào)節(jié)用電協(xié)議；ai。為1表示第i個用戶簽訂有負荷可切 除用電協(xié)議，為〇則表示未簽訂負荷可切除用電協(xié)議叫為用電成本計量時段內(nèi)的實時電 價調(diào)節(jié)次數(shù)；n2為用電成本計量時段內(nèi)的可調(diào)節(jié)負荷的動作次數(shù)；n3為用電成本計量時段 內(nèi)的可切除負荷的動作次數(shù)； 式一中第k個負荷調(diào)節(jié)需求時段內(nèi)的用電成本優(yōu)惠或懲罰權(quán)重γ (k)，采用式二進 行計算：
式一中第1個負荷切除需求時段內(nèi)的用電成本優(yōu)惠或懲罰權(quán)重￥。0'。(1))，采用式三 進行計算：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法，其特征在于： 所述的步驟S2包括以下子步驟： S2-1，利用式四所示的實時電價定價公式，計算Tb(j)時間段的實時電價估計值In(ThU))：
式四中，mmax_E和mmin_E分別為協(xié)議期內(nèi)實時電價的最大值和最小值；nmax_E和nmin_E分 別為期望利用實時電價調(diào)節(jié)的最大平均負荷率和最小平均負荷率；n(Tb(j))為第j個電 價調(diào)節(jié)時間段的平均負荷率；PJt)為實時總負荷；ppb為配變?nèi)萘康念~定有功功率； S2-2,采用式五估計Tb(j)時間段內(nèi)，
作用下的負荷調(diào)節(jié)量g；cnh 式五中，為第j個電價調(diào)節(jié)時間段內(nèi)的負荷預測值；Pyve為負荷統(tǒng)計值的平 均值；Purf為折算負荷調(diào)節(jié)量有銘值的基準功率;為平均電價；mup和mlOT分別為負荷調(diào) 節(jié)對電價變化無響應范圍的上限值和下限值；e 用于描述[mup，mmax] 電價區(qū)間負荷量的電價響應特性；/^_:4(./談現(xiàn).I.,...).w( ?…. 用于描述[mmin，mlOT]電價區(qū)間 負荷量的電價響應特性；en(iwm… 為根據(jù)負荷預測值大小確定的用于描述配電網(wǎng)負荷 需求程度的函數(shù)； 式五中的變量，由配電網(wǎng)的短期負荷預測值獲得；Puef根據(jù)需求任意設定； mave通過mmin和mmax的線性平均值獲得；mup和mlOT利用負荷調(diào)節(jié)量對電價靈敏度實際統(tǒng)計測 量數(shù)據(jù)進行確定； 式五中的函數(shù)(m(Tb (j)/maJ利用統(tǒng)計的各實際測量值m(Tb (j)和Λ九(Tb (j))，按照 式六計算對應各m(Th(j))/mavfi的fi(m(Th(j)/mavfi)數(shù)值后，利用二維變量擬合方法確定：
式六中的ApJTb(j))為第j個電價調(diào)節(jié)時間段內(nèi)統(tǒng)計的負荷對電價響應的調(diào)節(jié)量； 式五中的函數(shù)f2(m(Tb(j)/maJ利用統(tǒng)計的各實際測量值m(Tb(j)和ApjTb(j))，按照 式七計算對應各m(Tb(j))/m_的f2(m(Tb(j)/maJ數(shù)值后，利用二維變量擬合方法確定：
S2-3,采用式八估算第j個電價調(diào)節(jié)時間段內(nèi)，考慮采用估計電價后的負荷率 變化：
S2-4,根據(jù)估算的扒,利用式九進行估計電價的校正：
式九中，ηΜΡ為實時電價調(diào)節(jié)負荷率的期望值，根據(jù)預測負荷的平均負荷與配變?nèi)萘?最大允許有功功率比值確定；當計算校正后的m(Tb(j))大于mmax時，令m(Tb(j)) =mmax;i 計算校正后的m(Tb(j))小于mmin時，令m(Tb(j)) =mmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的主動配電網(wǎng)基于用電成本差異化的運營方法，其 特征在于： 所述的步驟Sl中，電力用戶在認購的差異化用電成本供電協(xié)議中，各用戶簽訂的響應 負荷調(diào)節(jié)需求的可調(diào)節(jié)負荷部分，與其簽訂的響應負荷可切需求的可中斷負荷部分彼此相 互獨立。
【文檔編號】G06Q50/06GK104239966SQ201410431058
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】鐘清, 余南華, 陳炯聰, 宋旭東, 張曉平, 尤毅, 鄭文杰, 黃嘉健 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院