一种基于调峰容量的需求响应方法、系统、终端及介质与流程

    专利2025-07-20  40


    本发明涉及电力系统领域,更具体的,涉及一种基于调峰容量的需求响应方法、系统、终端及介质。


    背景技术:

    1、目前,随着风电、光伏等可再生能源的占比不断提高,火电机组的调节能力难以满足日渐增长的灵活性需求。在高灵活性需求的环境下,电力系统亟需充分利用需求侧的调节潜力。

    2、电力系统需求侧的调节能力相对灵活,其利用空间与用户的参与意愿密切相关。调节服务的需求响应机制能否给予公平的资源回馈,直接影响需求侧参与需求响应的积极性,是扩大调节资源利用范围面临的关键问题。

    3、目前,调峰辅助服务通过预测24小时之前或上一小时中的电能需求量,来合理的调节电力设备的运行,从而提供辅助的电能调峰与电力供应。在调峰辅助服务中,调度机构从可调节资源中获得了选择性调用的权利,例如提高或降低可调节资源的实时出力。通常,对于火电机组来说,其调节能力相对固定,可保留的容量较少,对电力系统提供的短期调节能力较弱。另一方面,需求侧的调节能力与用户的参与意愿密切关联,这部分资源难以准确预测。此外,随着新能源并网容量的快速上升,新能源波动引起的灵活性需求依靠响应时间15~30分钟的调节资源满足。然而,调峰辅助服务的灵活性不足,仍需较长时间发展、完善,难以解决高比例新能源带来的不确定性、间歇性挑战。

    4、针对上述问题,亟需一种基于调峰容量的需求响应方法、系统、终端及介质。


    技术实现思路

    1、为解决现有技术中存在的不足,本发明提供一种基于调峰容量的需求响应方法、系统、终端及介质,方法,通过构造可调节资源不同资源容量状态的二叉树,实施响应幅度的选择,并以最小调节成本为目标,实现需求响应。

    2、本发明采用如下的技术方案。

    3、本发明第一方面,涉及一种基于调峰容量的需求响应方法,方法包括以下步骤:根据调峰方式划分多个调峰时段,并基于每一个调峰时段构造基于资源容量状态的二叉树;计算二叉树上每个节点的选择权价值,将所述每个节点的选择权价值作为资源回报基准;预测资源需求量,通过所述资源需求量从当前一个可调节资源的所述二叉树中查找调节路径,提取出对应于所述调节路径的资源回报基准,作为所述资源需求制定响应幅度;以调节成本最小为目标,在所述响应幅度下选择可调节资源实施需求响应。

    4、优选的,资源容量状态基于可调节资源提供的需求响应策略获得;需求响应策略针对每一个调峰时刻提供调节容量与调节价格之间的关联关系。

    5、优选的,基于每一个调峰时段构造基于资源容量状态的二叉树,还包括:针对每一个所述可调节资源在当前调峰时段下提供的需求响应策略,构造可调资源容量序列,所述序列中包括当前调峰时段下所有可能的资源容量状态;将所述当前调峰时段下的资源容量状态作为当前节点,对所述当前节点按照上升和下降的变化方向进行划分,以在当前节点上向下划分两个子树。

    6、优选的,序列中包括当前调峰时段下所有可能的资源容量状态,还包括:任意一个所述资源容量状态能够根据初始调峰时段的资源容量状态、相邻调峰时段的资源容量变化率和变化方向确定;可调资源容量序列为:

    7、

    8、式中,ρ0为初始调峰时段的资源容量状态,

    9、u为变化方向为上升的相邻调峰时段的资源容量变化率,

    10、d为变化方向为下降的相邻调峰时段的资源容量变化率,

    11、nop为当前调峰时段相对于初始调峰时段的变化次数编号,

    12、α为当前调峰时段下可能的资源容量状态的编号。

    13、优选的,计算二叉树上每个节点的选择权价值,还包括:当前节点的选择权价值为:

    14、

    15、式中,为与有关的函数,

    16、q和1-q分别为变化方向为上升或下降的概率。

    17、优选的,函数为:

    18、

    19、式中,maxn为预测的资源需求量所对应的时段编号,

    20、maxn-nop为当前节点到预测时段之间的选择次数,

    21、l为对应于调峰时段编号的参数,

    22、α*为选择权有价值时资源容量状态的最大编号,

    23、α的取值范围在0到α*之间。

    24、优选的,预测资源需求量,通过所述资源需求量从所述二叉树中查找调节路径,还包括:通过预测资源需求量获得所述当前一个可调节资源的日前资源预测量;从所述二叉树中提取maxn时段下所有节点的资源容量状态,将日前资源预测量对应于最接近的一个资源容量状态;基于所述最接近的一个资源容量状态,从所述二叉树中查找调节路径;将所述调节路径中节点的选择权价值作为所述调节路径的资源回报基准。

    25、优选的,通过预测资源需求量获得所述当前一个可调节资源的日前资源预测量,还包括:当前一个可调节资源的所述日前资源预测量基于所述调节成本最小的目标函数寻优获得;寻优过程满足所述可调节资源的功率上下限约束、功率平衡约束、线路潮流约束。

    26、优选的,以调节成本最小为目标,在所述响应幅度下选择可调节资源实施需求响应,还包括:构造调节成本epeak最小的目标函数为:

    27、

    28、为第nop个调峰时段下第m个火电机组d的资源容量状态,

    29、为第nop个调峰时段下第m个火电机组d的调节容量,

    30、为第nop个调峰时段下第k个可调节资源供应者的资源容量状态,

    31、为第nop个调峰时段下第k个可调节资源供应者的调节容量,

    32、δt为调峰时段长度。

    33、优选的,在所述响应幅度下选择可调节资源实施需求响应,还包括:第m个火电机组d的资源容量状态、第k个可调节资源供应者的资源容量状态,对应于通过所述日前资源预测量获得的调节路径上的第nop个调峰时段的二叉树节点。

    34、优选的,方法还包括:在日内时段,基于实时调节需求与日前预测的资源需求量之差,变更所述可调节资源的响应幅度。

    35、本发明第二方面,涉及一种利用本发明第一方面中方法的基于调峰容量的需求响应系统,系统包括构造模块、计算模块、预测模块和响应模块;其中,构造模块,用于根据调峰方式划分多个调峰时段,并基于每一个调峰时段构造基于资源容量状态的二叉树;计算模块,用于计算二叉树上每个节点的选择权价值,将所述每个节点的选择权价值作为资源回报基准;预测模块,用于预测资源需求量,通过所述资源需求量从当前一个可调节资源的所述二叉树中查找调节路径,提取出对应于所述调节路径的资源回报基准,作为所述资源需求制定响应幅度;响应模块,用于以调节成本最小为目标,在所述响应幅度下选择可调节资源实施需求响应。

    36、本发明第三方面,涉及一种终端,包括处理器及存储介质;存储介质用于存储指令;处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据本发明第一方面中方法的步骤。

    37、本发明第四方面,涉及计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现本发明第一方面中方法的步骤。

    38、本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明中的一种基于调峰容量的需求响应方法、系统、终端及介质,方法,通过构造可调节资源不同资源容量状态的二叉树,实施响应幅度的选择,并以最小调节成本为目标,实现需求响应。本发明充分激励需求侧调节资源,充分描述了资源调节过程中的变化规律,量化调节选择权的价值,提供了准确的调节结果。

    39、本发明的有益效果还包括:

    40、1、本发明在高灵活性需求的调峰辅助服务市场中,能够改善现有方法激励效果不足、价值回馈不尽合理的问题,激励需求侧资源参与调峰辅助服务,提高电力系统应对高灵活性需求响应场景的能力。

    41、2、方法为不同的可调节资源构造了不同的二叉树,从而以计算机可读的方式获得当前可调节资源准确的资源调节幅度,遍历所有可能的资源调节路径,为多个可调节资源参与调峰提供了充分的依据,确保结果精确。

    42、3、方法以调节成本最小作为目标,从多个二叉树森林中寻找可用的二叉树和最优的调节路径。在这种算法的支撑下,方法不仅能够快速收敛并找到当前时刻下最优的响应方式,还能够为后续时段提供充分的响应裕度,配合日内预测和实时调节过程,为电网提供了具备冗余结果的响应模式,具有较高的灵活度。


    技术特征:

    1.一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于:

    3.根据权利要求2所述的一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于:

    4.根据权利要求3所述的一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于:

    5.根据权利要求4所述的一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于:

    6.根据权利要求5所述的一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于:

    7.根据权利要求6所述的一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于:

    8.根据权利要求7所述的一种基于调峰容量的需求响应方法,其特征在于:

    9.一种利用权利要求8任一项权利要求所述方法的基于调峰容量的需求响应系统,其特征在于:

    10.一种终端,包括处理器及存储介质;其特征在于:

    11.计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法的步骤。


    技术总结
    一种基于调峰容量的需求响应方法、系统、终端及介质,其特征在于,所述方法包括以下步骤:根据调峰方式划分多个调峰时段,并基于每一个调峰时段构造基于资源容量状态的二叉树;计算二叉树上每个节点的选择权价值,将所述每个节点的选择权价值作为资源回报基准;预测资源需求量,通过所述资源需求量从当前一个可调节资源的所述二叉树中查找调节路径,提取出对应于所述调节路径的资源回报基准,作为所述资源需求制定响应幅度;以调节成本最小为目标,在所述响应幅度下选择可调节资源实施需求响应。本发明充分激励需求侧调节资源,充分描述了资源调节过程中的变化规律,量化调节选择权的价值,提供了准确的调节结果。

    技术研发人员:程基峰,孙俊杰,王超,曾辉,李家珏,张强,袁鹏,贾祺,张庭齐,李欣蔚,张晓珩,刘宛菘
    受保护的技术使用者:国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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