一种输配协调的用户需求响应调度方法技术

本发明专利技术公开了一种输配协调的用户需求响应调度方法，首先，给定电力网络结构、用户正常态合同分组、用户需求响应数据和输配网运营商要求，然后，分别按照市场整体利益最大和用户分级响应确定正常态需求响应结果和紧急态需求响应结果；在确定紧急态需求响应中同时包括协调可能出现的调度重叠的情况。本发明专利技术实现正常态下协调各方利益使包括输配网的整体市场利益最大，以鼓励用户参与响应。紧急态下按照负荷重要程度安排响应，兼顾成本考虑，安排输配网响应优先次序，避免调度重叠。本发明专利技术方法可以实现在需求响应调度时，更全面考虑输配网，能得到正常态和紧急态下的用户响应情况，从而更充分的发挥需求响应的作用。

A scheduling method of user demand response based on transmission and distribution coordination

【技术实现步骤摘要】
一种输配协调的用户需求响应调度方法
本专利技术考虑输配协调的用户需求响应调度方法，给出了电力系统正常态和紧急态下的用户需求响应调度方法。在正常态下，基于市场模型最大化输、配、聚合商和用户四类参与方的整体收益，得到优化的用户响应量及各方收益。在紧急态下，依据输配网需求响应的优先次序协调调度重叠，得到用户响应情况及最小响应成本。
技术介绍
需求响应(demandresponse，DR)这一电网调控手段最早出现于美国的竞争性电力市场，DR用于维护电力系统可靠性和提高运行效率[1]。目前，DR应用广泛，大到针对电力系统削峰填谷，延缓电网的投资建设[2]，小到促进分布式能源的就地消纳。现有DR研究分别针对输电网和配电网服务，缺乏将输配结合的综合考虑，这可能会引起一些问题：首先，虽然DR参与方不同，但都需要获取利益，如果仅考虑某一成员的利益和需求，其他成员的利益可能难以保障甚至被损害。例如，在输电网使用需求响应减小紧急事件影响时，可能配电网需要这部分需求响应来维持电网的可靠性水平[3]。其次，输电网和配电网各自安排响应计划，响应计划里可能出现重叠的用户DR安排，称为调度重叠，需要协调处理好。最后，输电网和配电网同时对某个用户提出响应要求时，需要决定这个用户如何响应。现有文献针对输配协调的需求响应研究较少。文献[4]提出将配电网运营商(Distributionsystemoperator,DSO)增加到DR调度当中，描述了DR在配网中可能导致的问题，其关注点仍然是配电网的需求响应。文献[3]综合考虑输电网、配电网、负荷聚合商和用户，从微观经济学的角度最大化各成员利益。但是，其研究缺少对用户响应的分析，尚未从电网的运行角度全面考虑，忽略了在紧急状态下的需求响应。基于以上背景，本专利技术提出输电网与配电网协调的用户需求响应调度方法。[参考文献][1]张钦,王锡凡,付敏,等.需求响应视角下的智能电网[J].电力系统自动化,2009,33(17):49-55.[2]田建伟,胡兆光,周景宏,等.考虑需求方响应资源的智能输电网扩展规划[J].电力系统自动化,2012,36(10)：45-10.[3]NguyenDT,NegnevitskyM,GrootMD.Pool-BasedDemandResponseExchange—ConceptandModeling[J].IEEETransactionsonPowerSystems,2011,26(3):1677-1685.[4]MedinaJ,MullerN,RoytelmanI.Demandresponseanddistributiongridoperations:Opportunitiesandchallenges[J].IEEETransactionsonSmartGrid,2010,1(2):193-198.
技术实现思路
对给定电力网络，本专利技术给出输配协调的用户需求响应调度方法，正常态下协调各方利益使包括输配网的整体市场利益最大，鼓励用户参与响应。紧急态下按照负荷重要程度安排响应，兼顾成本考虑，安排输配网响应优先次序，避免调度重叠。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种输配协调的用户需求响应调度方法，首先，给定电力网络结构、用户正常态合同分组、用户需求响应数据和输配网运营商要求，然后，分别按照市场整体利益最大和用户分级响应确定正常态需求响应结果和紧急态需求响应结果，在确定紧急态需求响应中同时包括协调可能出现的调度重叠的情况；具体内容如下：一)确定正常态需求响应结果，步骤如下：正常态需求响应参与方包括从用户负荷削减中获得利益的买家和出售负荷削减量得到经济补偿的卖家，所述买家包括TSO、DSO和聚合商，所述卖家是签订需求响应协议的用户；用户削减负荷的成本函数如下：ci＝2aixi+bi(1-θi)(1)式(1)中,ci表示用户i的响应成本；ai和bi是响应成本系数，其中，ai取10$/MW2h，bi取120$/MWh；xi是用户i的响应量；θi是用户响应意愿度，θi取0～1，数值越大表示用户i参加响应意愿度越高，响应成本越小；式(2)中，Ci表示用户的总响应成本，m代表响应用户的个数；买家购买的价格函数如下：pj,n＝-2αj,nyj,n+βj,n(3)式(3)中，j,n分别表示买家和用户签订的合同分组情况，j代表买家，包括TSO，DSO和聚合商，n代表合同序号；pj,n表示买家j对合同分组n的购买价格，yj,n代表对应合同分组的用户响应量之和；αj,n和βj,n是价格参数，其中，αj,n取10$/MW2h，βj,n取50$/MWh；式(4)中，uij,n判断用户i是否属于某一分组j,n，uij,n取值1代表在此分组，否则uij,n取0；式(4)表示某一合同分组下所有用户的响应量之和；式(5)中，o代表合同分组个数，Bj代表对式(3)积分后得到的某一买家提交的需求曲线；设定交易为每小时结算一次，设定目标函数为：max{BT+BD+BA-Ci}(6)约束条件为：式(6)中，BT、BD和BA分别代表TSO、DSO和聚合商的付出价格，式(6)表示市场收益最大化；式(7)中，δj为价格贡献率，代表对买家j出价的约束，δj取值范围为0～1，数值越接近1表示约束越大；所有买家的贡献率和为1，表示由所有买家共同承担对购买需求响应的责任；式(7)左侧表示某一买家j的购买成本，式(7)右侧代表用户的收入乘以贡献率；取式(8)中，δT、δD和δA分别代表TSO、DSO和聚合商的贡献率；依据式(1)-式(8)，计算得到正常态下的用户响应结果；二)确定输配协调的紧急态需求响应结果，紧急态需求响应包括下述两种情况之一：情况1为输配电网单独紧急态；情况2为输配电网同时紧急态；确定情况1输配电网单独紧急态需求响应结果，步骤如下：根据用户分级响应，首先，判断当前可参与响应的三级用户响应能力是否足够满足输电网或配电网要求：式(9)中，t表示三级用户，ximax代表用户i当前最大响应能力，其值为用户i最大响应能力减去用户i当前已响应量，dK表示输电网运营商或配电网运营商申请负荷削减量，K可取为T或D，dT代表输电网运营商申请的负荷削减量，dK代表配电网运营商申请的负荷削减量；若式(9)成立，表示三级用户足够满足输电网或配电网要求；由式(10)和式(11)得到满足需求的三级用户响应：式(10)表示三级用户响应成本最小化；式(11)代表输电网或配电网运营商申报负荷削减量等于三级用户响应量之和；若式(9)不成立，表示三级用户响应至最大响应能力也无法满足输电网或配电网要求，此情况下，规定三级用户达到最大响应能力，二级用户继续参与响应；计算二级用户需满足的响应量和二级用户响应：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输配协调的用户需求响应调度方法，给定电力网络结构、用户正常态合同分组、用户需求响应数据和输配网运营商要求，分别按照市场整体利益最大和用户分级响应确定正常态需求响应结果和紧急态需求响应结果；其特征在于：确定紧急态需求响应中同时包括协调可能出现的调度重叠的情况；具体内容如下：/n一)确定正常态需求响应结果，步骤如下：/n正常态需求响应参与方包括从用户负荷削减中获得利益的买家和出售负荷削减量得到经济补偿的卖家，所述买家包括TSO、DSO和聚合商，所述卖家是签订需求响应协议的用户；/n用户削减负荷的成本函数如下：/nc

【技术特征摘要】
1.一种输配协调的用户需求响应调度方法，给定电力网络结构、用户正常态合同分组、用户需求响应数据和输配网运营商要求，分别按照市场整体利益最大和用户分级响应确定正常态需求响应结果和紧急态需求响应结果；其特征在于：确定紧急态需求响应中同时包括协调可能出现的调度重叠的情况；具体内容如下：
一)确定正常态需求响应结果，步骤如下：
正常态需求响应参与方包括从用户负荷削减中获得利益的买家和出售负荷削减量得到经济补偿的卖家，所述买家包括TSO、DSO和聚合商，所述卖家是签订需求响应协议的用户；
用户削减负荷的成本函数如下：
ci＝2aixi+bi(1-θi)(1)



式(1)中,ci表示用户i的响应成本；ai和bi是响应成本系数，其中，ai取10$/MW2h，bi取120$/MWh；xi是用户i的响应量；θi是用户响应意愿度，θi取0～1，数值越大表示用户i参加响应意愿度越高，响应成本越小；
式(2)中，Ci表示用户的总响应成本，m代表响应用户的个数；
买家购买的价格函数如下：
pj,n＝-2αj,nyj,n+βj,n(3)






式(3)中，j,n分别表示买家和用户签订的合同分组情况，j代表买家，包括TSO，DSO和聚合商，n代表合同序号；pj,n表示买家j对合同分组n的购买价格，yj,n代表对应合同分组的用户响应量之和；αj,n和βj,n是价格参数，其中，αj,n取10$/MW2h，βj,n取50$/MWh；式(4)中，uij,n判断用户i是否属于某一分组j,n，uij,n取值1代表在此分组，否则uij,n取0；
式(4)表示某一合同分组下所有用户的响应量之和；
式(5)中，o代表合同分组个数，Bj代表对式(3)积分后得到的某一买家提交的需求曲线；
设定交易为每小时结算一次，设定目标函数为：
max{BT+BD+BA-Ci}(6)
约束条件为：



式(6)中，BT、BD和BA分别代表TSO、DSO和聚合商的付出价格，式(6)表示市场收益最大化；
式(7)中，δj为价格贡献率，代表对买家j出价的约束，δj取值范围为0～1，数值越接近1表示约束越大；所有买家的贡献率和为1，表示由所有买家共同承担对购买需求响应的责任；式(7)左侧表示某一买家j的购买成本，式(7)右侧代表用户的收入乘以贡献率；取



式(8)中，δT、δD和δA分别代表TSO、DSO和聚合商的贡献率；
依据式(1)-式(8)，计算得到正常态下的用户响应结果；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖峻，郝子源，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12