本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于需求響應(yīng)的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法。其方法步驟為：1建立基于分時電價的需求響應(yīng)模型；2建立改進(jìn)的基于需求響應(yīng)的負(fù)荷優(yōu)化模型；3對優(yōu)化后的負(fù)荷曲線，利用二分法進(jìn)行優(yōu)化分級，求最佳分級數(shù)；4建立改進(jìn)的基于二分法的聚類負(fù)荷分析可靠性評估算法；為計算方便，將聚類負(fù)荷區(qū)間變?yōu)閱握{(diào)遞增的形勢。本發(fā)明專利技術(shù)有效的解決了基于需求響應(yīng)的配電網(wǎng)供電可靠性評估問題。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力供電系統(tǒng)
，具體涉及一種基于需求響應(yīng)的配電網(wǎng)供電可 靠性評估方法。 技術(shù)背景 配電系統(tǒng)作為直接與用戶相連的部分，直接影響著用戶正常供電，其在安全、可 靠以及經(jīng)濟(jì)供電方面發(fā)揮著重要作用。需求側(cè)響應(yīng)(尤其是分時電價機(jī)制）的引入，改變了 電力用戶的傳統(tǒng)用電模式，使其更積極的參與到電力系統(tǒng)的削峰填谷的行為中去，從而減 少電力損耗，通過需求側(cè)響應(yīng)實現(xiàn)雙向互動等優(yōu)勢，能有效的提高配電網(wǎng)的供電可靠性。然 而，配電網(wǎng)可靠性評估算法的研究相對比較滯后，現(xiàn)有方法無法體現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)的引入對 其的影響。目前，配電網(wǎng)的供電可靠性評估算法多主要有解析法和蒙特卡羅模擬法兩種方 法。這兩種方法都是在單一負(fù)荷水平（峰值負(fù)荷或平均負(fù)荷）下進(jìn)行可靠性評估的，這就導(dǎo) 致了評估結(jié)果的精度大大降低。 配電系統(tǒng)作為直接與用戶聯(lián)系的部分，其供電質(zhì)量、供電可靠性等方面極易受到 用戶負(fù)荷變化的影響。特別是現(xiàn)在負(fù)荷曲線峰谷差值在逐漸拉大。恒定負(fù)荷水平下的可靠 性評估方法就受到了較大的限制。而且，隨著需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，電力部門通過各種激 勵手段引導(dǎo)用戶用電并參與到電力系統(tǒng)的削峰填谷行為中去，進(jìn)而改善負(fù)荷曲線，提高配 電網(wǎng)的供電可靠性?，F(xiàn)有的可靠性評估方法不能很好地計及需求響應(yīng)技術(shù)的實施對配電網(wǎng) 供電可靠性的影響。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的專利技術(shù)目的就在于提供一種基于需求響應(yīng)的配電網(wǎng)供電可靠性評估算法。 需求側(cè)響應(yīng)的實施可以降低電力系統(tǒng)的峰谷差值，通過分時電價機(jī)制，以電價為經(jīng)濟(jì)杠桿 改善負(fù)荷曲線，從而達(dá)到提高配電網(wǎng)供電可靠性的效果。 本專利技術(shù)給出了分時電價對負(fù)荷曲線的修正過程，并采用計及負(fù)荷變化的基于二分 法聚類負(fù)荷分析的可靠性評估算法。該方法有效的解決了基于需求響應(yīng)的配電網(wǎng)供電可靠 性評估問題。 本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：一種基于需求響應(yīng)的配電網(wǎng)供電可靠性評估算法，其實現(xiàn) 過程分為四個步驟： 第一步：建立基于分時電價的需求響應(yīng)模型； (1)時段劃分 作為峰谷分時電價的定價基礎(chǔ)，峰谷時段劃分必須能夠正確的反映出實際負(fù)荷曲線的 峰谷特性，并可以有效的與電力需求相銜接。峰谷時段的劃分大致可分為三步：首先，按照 運(yùn)行狀況運(yùn)用模糊聚類方法將系統(tǒng)運(yùn)行劃分為峰時段4、谷時段7；#平時段個基礎(chǔ) 時段；然后，通過對比各時段區(qū)間分界時刻點(diǎn)電力用戶負(fù)荷曲線比重結(jié)構(gòu)特征的變化情況， 評估各時刻點(diǎn)的電力用戶分時電價的響應(yīng)程度；最后，融合各時刻點(diǎn)需求相應(yīng)評估結(jié)果，修 正調(diào)整基礎(chǔ)時段劃分區(qū)間。 (2)價格彈性系數(shù) 電力價格彈性系數(shù)是電力需求量變動對價格變動的反應(yīng)程度，即電力需求量的變化率 與電力售價變化率的比值。如式（1)所示：式中，祕代表電力需求改變量，代表電力需求量，駛代表用戶電價改變量，r代表用 戶電價。 執(zhí)行峰谷分時電價后，用戶在某一時段的電力需求不僅受當(dāng)前電價水平的影響， 而且還要受到其他時段的電價水平的影響。用戶的電量在各時段之間是由替代效應(yīng)的。因 此根據(jù)峰、平、谷三時段的電量分配和電價設(shè)置，形成的等式形式中含有峰谷電力價格彈性 矩陣，如下式（2)所示： ，分別表示峰、平、谷三個時段的電力電量改變量；分別表示峰、平、谷三個時段的用戶電價改變量； 在峰谷電力彈性矩陣中，由于不同時段的電力商品之間為互補(bǔ)關(guān)系，因此，彈性矩陣中 自彈性系數(shù)為正值，而交叉彈性系數(shù)為負(fù)值。各彈性系數(shù)數(shù)值的大小可利用多元回歸分析 原理，通過統(tǒng)計大量歷史數(shù)據(jù)值求得。(3)引入分時電價后的負(fù)荷修正量 分時電價的實施不僅使用戶降低自身的用電量，最重要的還是將電力負(fù)荷從高電價時 段轉(zhuǎn)移到低電價時段，起到削峰填谷的作用，電力電量改變量如上式（2)所示，進(jìn)而可得到 相應(yīng)的負(fù)荷的改變量如下式（3)所示： .為相應(yīng)的小時數(shù)；g:i#和:_?分別為實施峰谷分時電價 前后的第?個小時的負(fù)荷。 第二步：建立改進(jìn)的基于需求響應(yīng)的負(fù)荷優(yōu)化模型； (1)優(yōu)化目標(biāo) 傳統(tǒng)的分時電價優(yōu)化模型一般以峰谷負(fù)荷差最小、供電方收益最大、用戶受益最大等 為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。而現(xiàn)有的目標(biāo)函數(shù)中決策變量一般只考慮時間，而電價差的大小最直接 的體現(xiàn)就是用戶對分時電價的響應(yīng)程度，差值過大會降低供電方的收益，差值過小又會降 低用戶的參與度，為此需建立一個考慮電價差的分時電價優(yōu)化模型。 為考慮分時電價對配電網(wǎng)供電可靠性的影響，在建立分時電價優(yōu)化目標(biāo)的時候應(yīng) 考慮到峰谷負(fù)荷差對其影響。電力負(fù)荷峰谷差的增大會增加用戶的年平均停電時間及年平 均停電電量，使配電網(wǎng)的可靠性指標(biāo)惡化。為此需建立一個考慮峰負(fù)荷值最小及峰谷負(fù)電 量荷差值最小的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)： 峰負(fù)荷最小值為峰谷負(fù)荷差最小值為其中，0是用戶的用電量，堤該時段的持續(xù)時間，爹代表谷時段電價和平時段電價的差 值，#代表峰時段電價和平時段電價的差值。 (2)約束條件 約束條件主要考慮電網(wǎng)及和電力市場的基本約束條件，主要包括供電方收益、用戶側(cè) 受益、用電總量不變，谷成本低于邊際成本等。 _供電方收益： 實施需求求響應(yīng)后，必將起到削峰填谷的作用，這會大大降低供電方的發(fā)電成本。實施 需求響應(yīng)前后供電方收益關(guān)系如下式所示： 表示利益轉(zhuǎn)讓系數(shù)，表示因為削峰作用引起的供電減少而可以接受的利 益轉(zhuǎn)移百分比表示分時電價實施后的供電方收益1?表示實施分時電價前的供電收 M〇 雜用戶側(cè)受益： 由于需求響應(yīng)的實施效果很大一部分取決于用戶的參與情況，為此，需給予用戶一定 的補(bǔ)償才能有效保證需求響應(yīng)的效果，即用戶參與需求響應(yīng)后的平均價格是至少不能增加 的：式中，表示用戶參與需求響應(yīng)后的用戶平均價格表示未實施需求響應(yīng)是的 用戶平均價格。 義用電總量不變 為了方便計算，可假設(shè)用戶實行峰谷分時電價之后前后的用電量是保持不變的。式中，和分別表示峰、平、谷時段的用電量；表示實施需求響應(yīng)前 的用戶用電量。 _邊際成本約束： 在谷時段時，電價不應(yīng)該低于谷時段供電的邊際成本：式中，&表示谷時段時的電價：??表示谷時段供電的邊際成本 ⑤價格序關(guān)系約束： 峰時段的電價應(yīng)該高于平時段的電價，平時段的電價應(yīng)該高于谷時段的電價，即：式中，0和分別表示峰、平、谷時段的電價。 當(dāng)決策變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件都確定之后，分時電價優(yōu)化問題便隨之確定。通 過上述描述的時段劃分、電力價格彈性矩陣確定和電價優(yōu)化問題即建立起了一套完整的峰 谷分時電價優(yōu)化模型。 該優(yōu)化問題的求解是采用模糊優(yōu)化理論對峰谷分時電價模型進(jìn)行連續(xù)優(yōu)化，綜合 考慮各個單目標(biāo)最優(yōu)解和多目標(biāo)滿意解之間的相互關(guān)系，尋求得到使各個目標(biāo)都盡可能處 于較優(yōu)狀態(tài)的最客觀的峰谷分時電價。 第三步：對優(yōu)化后的負(fù)荷曲線，利用二分法進(jìn)行優(yōu)化分級，并求出最佳分級數(shù)； (1)模型的顯著性水平 最優(yōu)的分級、聚類方案應(yīng)該達(dá)到如下的效果：各個負(fù)荷級之間差值較大、同一負(fù)荷級內(nèi) 各負(fù)荷點(diǎn)之間的差值較小。根據(jù)概率統(tǒng)計理論，可以用顯著性水平來表征分級、聚類方案的 好壞。模型的顯著性水平越高，說明分級、聚類的效果越好。因此本文定義如下指標(biāo)： 模型的顯著性水平:f4:其中，(63?為負(fù)荷級間距尚的最小值；__:衡為同一負(fù)荷級內(nèi)各個負(fù)荷點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差的最大 值。感、::_可根據(jù)式（！2)、（！3)計算得到。 假設(shè)年負(fù)荷曲線的外小時負(fù)荷點(diǎn)被分為％;個負(fù)荷級，第i負(fù)荷級的負(fù)荷值為 ?4.，負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目:??、負(fù)荷點(diǎn)集合為本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于需求響應(yīng)的配電網(wǎng)供電可靠性評估方法，其特征在于包括如下步驟：第一步：建立基于分時電價的需求響應(yīng)模型；(1)?時段劃分作為峰谷分時電價的定價基礎(chǔ)，峰谷時段劃分必須能夠正確的反映出實際負(fù)荷曲線的峰谷特性，并有效的與電力需求相銜接；峰谷時段的劃分大致分為三步：首先，按照運(yùn)行狀況運(yùn)用模糊聚類方法將系統(tǒng)運(yùn)行劃分為峰時段Ton、谷時段Toff、平時段Tmid三個基礎(chǔ)時段；然后，通過對比各時段區(qū)間分界時刻點(diǎn)電力用戶負(fù)荷曲線比重結(jié)構(gòu)特征的變化情況，評估各時刻點(diǎn)的電力用戶分時電價的響應(yīng)程度；最后，融合各時刻點(diǎn)需求相應(yīng)評估結(jié)果，修正調(diào)整基礎(chǔ)時段劃分區(qū)間；(2)?價格彈性系數(shù)電力價格彈性系數(shù)是電力需求量變動對價格變動的反應(yīng)程度，即電力需求量的變化率與電力售價變化率的比值；如式(1)所示：（1）式中，代表電力需求改變量，代表電力需求量，代表用戶電價改變量，代表用戶電價;執(zhí)行峰谷分時電價后，用戶在某一時段的電力需求不僅受當(dāng)前電價水平的影響，而且還要受到其他時段的電價水平的影響；用戶的電量在各時段之間是有替代效應(yīng)的；因此根據(jù)峰、平、谷三時段的電量分配和電價設(shè)置，形成峰谷電力價格彈性矩陣，如下式(2)所示：（2）式中，、和分別表示峰、平、谷三個時段的電力電量改變量；、和分別表示峰、平、谷三個時段的用戶電價改變量；在峰谷電力彈性矩陣中，由于不同時段的電力商品之間為互補(bǔ)關(guān)系，因此，彈性矩陣中自彈性系數(shù)為正值，而交叉彈性系數(shù)為負(fù)值；各彈性系數(shù)數(shù)值的大小利用多元回歸分析原理，通過統(tǒng)計大量歷史數(shù)據(jù)值求得；(3)?引入分時電價后的負(fù)荷修正量分時電價的實施不僅使用戶降低自身的用電量，最重要的還是將電力負(fù)荷從高電價時段轉(zhuǎn)移到低電價時段，起到削峰填谷的作用，電力電量改變量如上式(2)所示，進(jìn)而得到相應(yīng)的負(fù)荷的改變量，如下式(3)所示：（3）式中，為相應(yīng)的小時數(shù)；和分別為實施峰谷分時電價前后的第t個小時的負(fù)荷；第二步：建立改進(jìn)的基于需求響應(yīng)的負(fù)荷優(yōu)化模型；(1)?優(yōu)化目標(biāo)需建立一個考慮電價差的分時電價優(yōu)化模型；建立一個考慮峰負(fù)荷值最小及峰谷負(fù)電量荷差值最小的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)：峰負(fù)荷最小值為（4）峰谷負(fù)荷差最小值為（5）其中，Q是用戶的用電量，t是該時段的持續(xù)時間，代表谷時段電價和平時段電價的差值，代表峰時段電價和平時段電價的差值；(2)?約束條件約束條件考慮電網(wǎng)及和電力市場的基本約束條件，主要包括供電方收益、用戶側(cè)受益、用電總量不變，谷成本低于邊際成本；供電方收益：實施需求響應(yīng)后，必將起到削峰填谷的作用，這會大大降低供電方的發(fā)電成本；實施需求響應(yīng)前后供電方收益關(guān)系如下式所示：（6）式中，表示利益轉(zhuǎn)讓系數(shù)，表示因為削峰作用引起的供電減少而接受的利益轉(zhuǎn)移百分比；表示分時電價實施后的供電方收益；表示實施分時電價前的供電收益；用戶側(cè)受益：由于需求響應(yīng)的實施效果很大一部分取決于用戶的參與情況，為此，需給予用戶一定的補(bǔ)償才能有效保證需求響應(yīng)的效果，即用戶參與需求響應(yīng)后的平均價格是至少不能增加的：（7）式中，表示用戶參與需求響應(yīng)后的用戶平均價格；表示未實施需求響應(yīng)是的用戶平均價格；用電總量不變?yōu)榱朔奖阌嬎?，假設(shè)用戶實行峰谷分時電價之后前后的用電量是保持不變的；（8）式中，，和分別表示峰、平、谷時段的用電量；表示實施需求響應(yīng)前的用戶用電量；邊際成本約束：在谷時段時，電價不應(yīng)該低于谷時段供電的邊際成本：（9）式中，表示谷時段時的電價；表示谷時段供電的邊際成本；價格序關(guān)系約束：峰時段的電價應(yīng)該高于平時段的電價，平時段的電價應(yīng)該高于谷時段的電價，即：（10）式中，，和分別表示峰、平、谷時段的電價；該優(yōu)化問題的求解是采用模糊優(yōu)化理論對峰谷分時電價模型進(jìn)行連續(xù)優(yōu)化，綜合考慮各個單目標(biāo)最優(yōu)解和多目標(biāo)滿意解之間的相互關(guān)系，尋求得到使各個目標(biāo)都處于較優(yōu)狀態(tài)的最客觀的峰谷分時電價；第三步：對優(yōu)化后的負(fù)荷曲線，利用二分法進(jìn)行優(yōu)化分級，求最佳分級數(shù)；(1)?模型的顯著性水平最優(yōu)的分級、聚類方案應(yīng)該達(dá)到如下的效果：各個負(fù)荷級之間差值較大、同一負(fù)荷級內(nèi)各負(fù)荷點(diǎn)之間的差值較小；根據(jù)概率統(tǒng)計理論，用顯著性水平來表征分級、聚類方案的好壞；模型的顯著性水平越高，說明分級、聚類的效果越好；定義如下指標(biāo)：模型的顯著性水平：（11）其中，為負(fù)荷級間距離的最小值；為同一負(fù)荷級內(nèi)各個負(fù)荷點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差的最大值；、根據(jù)式（12）、（13）計算得到；假設(shè)年負(fù)荷曲線的N個小時負(fù)荷點(diǎn)被分為個負(fù)荷級，第i負(fù)荷級的負(fù)荷值為，負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目、負(fù)荷點(diǎn)集合為，則：（12）其中，，它表示第負(fù)荷級與第負(fù)荷級之間的距離，取其中的最小值；（13）其中，，它表示第負(fù)荷級的級內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差，取其中的最大值；(2)?模型的最佳分級數(shù)分級、聚類的效果用模型的顯著性水平來評價，把模型顯著性水平最高的分級、聚類方案作為最終負(fù)荷模型，對應(yīng)的分級數(shù)為模型的最佳分級數(shù)；為了快速地確定最...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王穎，王濤，袁建普，康偉，任志剛，李樹水，張章，張倩茅，習(xí)朋，荊志朋，張麗潔，邵華，凌云鵬，賀春光，胡珀，馬國真，韓文源，謝曉琳，秦偉，張欣悅，翟廣心，張昭旭，孟繁華，彭沖，
申請(專利權(quán))人：國家電網(wǎng)公司，國網(wǎng)河北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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