一种5G基站参与需求响应的调度方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种5G基站参与需求响应的调度方法和系统，包括：获取5G基站的运行数据和电价信息；基于所述5G基站的运行数据和所述电价信息，对预先构建的基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型进行求解，得到5G基站的优化调度方案；所述基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型是以5G基站的能耗模型参与电网需求响应的综合运行成本最小为目标构建的，其中所述5G基站的能耗模型是基于5G基站的各设备能耗数据构建的；本发明专利技术通过构建5G基站的能耗模型，对5G基站中可调负荷进行了描述，另外，基于5G基站的能耗模型构建了基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型，实现了5G基站能耗参与需求响应的优化调度，提供了一种计及碳效益的优化调度方法。的优化调度方法。的优化调度方法。

【技术实现步骤摘要】
一种5G基站参与需求响应的调度方法和系统


[0001]本专利技术属于电力系统低碳化需求响应交易的
，具体涉及一种5G基站参与需求响应的调度方法和系统。

技术介绍

[0002]可再生能源的主动配电网优化运行问题已取得大量的研究成果。各国可以高效完成电能的进出口，以此保证电力系统的实时平衡。除此以外，分布式热电联产机组因其可为区域热用户供热的特点，被提倡用以辅助电力系统进行调峰，这种方式在未来大规模风电消纳领域将会得到愈发广泛地使用。随着5G时代的到来，通信基站数量快速增加，为完成“碳达峰、碳中和”的目标，各行业面临着减少碳排放的压力。目前，通信基站的电能能耗缺乏较为系统的用电规划，使得通信行业存在着相应的减排潜力。
[0003]对于通信行业的5G基站如何实现节能减排的问题，现有技术通常采用可再生能源发电系统作为5G基站的电源，降低基站对电网的需求功率，达到降低能耗成本、节能减排的作用，但这样的方式并未考虑到5G基站中的某些设备的启停会基于不同的运行场景发生变化。此外，现有技术缺少5G基站负荷参与电网侧需求响应对于系统碳效益影响方面的研究，因而，5G基站的综合调度方法仍存在着优化空间。

技术实现思路

[0004]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提出一种5G基站参与需求响应的调度方法，包括：
[0005]获取5G基站的运行数据和电价信息；
[0006]基于所述5G基站的运行数据和所述电价信息，对预先构建的基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型进行求解，得到5G基站的优化调度方案；
[0007]所述基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型是以5G基站的能耗模型参与电网需求响应的综合运行成本最小为目标构建的，其中所述5G基站的能耗模型是基于5G基站的各设备能耗数据构建的。
[0008]优选的，所述基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型的构建，包括：
[0009]基于所述5G基站的各设备能耗数据构建5G基站的能耗模型；
[0010]以所述5G基站的能耗模型参与电网需求响应的综合运行成本最小为目标构建优化调度目标函数；
[0011]为所述优化调度目标函数设定约束条件；
[0012]所述约束条件包括下述中的一种或多种：功率平衡约束、碳排放量约束和可再生能源出力约束，所述5G基站的能耗模型包括：主设备能耗模型、主设备响应潜力模型、其它设备能耗模型和其它设备响应潜力模型。
[0013]优选的，所述各设备能耗数据包括下述中的一种或多种：主设备运行功率相关数据、主设备工作时长、其它设备运行功率相关数据、其它设备工作时长、主设备的响应比例
和其它设备的响应比例。
[0014]优选的，所述基于所述5G基站的各设备能耗数据构建5G基站的能耗模型，包括：
[0015]基于所述主设备运行功率相关数据和所述主设备工作时长构建所述主设备能耗模型；
[0016]基于所述主设备能耗模型和所述主设备的响应比例构建所述主设备响应潜力模型；
[0017]基于所述其它设备运行功率相关数据和所述其它设备工作时长构建所述其它设备能耗模型；
[0018]基于所述其它设备能耗模型和所述其它设备的响应比例构建所述其它设备响应潜力模型；
[0019]其中，所述主设备运行功率相关数据包括下述中的一种或多种：主设备的功率传输效率、接入5G基站的移动设备数量、每个资源块被分得的功率、通信相关速率和每个资源块允许的最大通信速率；
[0020]所述其它设备运行功率相关数据包括下述中的一种或多种：空调的制冷或制热功率、空调的开关状态、5G基站的室内温度、5G基站的室外温度、空调的能效和空调的额定功率。
[0021]优选的，所述主设备能耗模型的表达式如下：
[0022][0023]式中：P
me
为5G基站主设备能耗；η
me
表示主设备功率传输效率；为第t
i
个时段接入5G基站的移动设备数量；P
rb
为每个资源块被分得的功率；为第t
i
个时段分配给第k个用户的资源块数量；
T1
为5G基站主设备工作时长；t
i
为第i个时段的运行时间，n为时段总数；
[0024]所述主设备响应潜力模型的表达式如下：
[0025][0026]式中：ΔP
me
为5G基站主设备的响应潜力；为第t
i
个时段主设备的响应比例；P
me
为5G基站主设备能耗。
[0027]优选的，所述其它设备能耗模型的表达式如下：
[0028][0029]式中：P
oe
为5G基站其它设备能耗；为第t
i+1
个时段的5G基站室内温度，为第t
i
个时段的5G基站室内温度；ζ为空气惯性系数，是一个常数；为第t
i
个时段的5G基站室外温度；为第t
i
个时段空调的开关状态，取值为a时为开，取值为b时为关；为空调的额定功率；β为热传导系数；α为空调的能效率；T2为空调总运行时长；
[0030]所述其它设备响应潜力模型的表达式如下：
[0031][0032]式中：ΔP
oe
为其它设备的响应潜力；为第t
i
个时段其它设备的响应比例；P
oe
为其它设备能耗。
[0033]优选的，所述优化调度目标函数的计算式如下：
[0034][0035]式中：C
total
为综合成本；Ω
T
为需求响应时段的集合；Ω
RES
为主动配电网中可再生能源电源构成的集合；r
tdps
为t时刻内分布式电源的购电成本；为t时刻第l个可再生能源电源的实际出力值；r
tgrid
为t时刻从外部市场的购电电价；P
tgrid
为t时刻从外部市场的购电功率；a
t
、b
t
和c
t
是t时刻的环境惩罚成本系数；为第t时刻CO2排放量
[0036]优选的，所述功率平衡约束的表达式如下：
[0037][0038]式中：为t时刻第l个可再生能源电源的实际出力值；P
tgrid
为t时刻从外部市场的购电功率；P
total
表示5G基站的总能耗，所述5G基站的总能耗为5G基站主设备能耗与5G基站其它设备的能耗之和；ΔP
me
为5G基站主设备的响应潜力；ΔP
oe
为其它设备的响应潜力；
ΩT
为需求响应时段的集合；Ω
RES
为主动配电网中可再生能源电源构成的集合。
[0039]优选的，所述电价信息包括下述中的一种或多种：新能源发电的单价和外部市场电能的电价；所述5G基站的运行数据包括下述中的一种或多种：5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种5G基站参与需求响应的调度方法，其特征在于，包括：获取5G基站的运行数据和电价信息；基于所述5G基站的运行数据和所述电价信息，对预先构建的基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型进行求解，得到5G基站的优化调度方案；所述基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型是以5G基站的能耗模型参与电网需求响应的综合运行成本最小为目标构建的，其中所述5G基站的能耗模型是基于5G基站的各设备能耗数据构建的。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于碳效益的5G基站需求响应优化调度模型的构建，包括：基于所述5G基站的各设备能耗数据构建5G基站的能耗模型；以所述5G基站的能耗模型参与电网需求响应的综合运行成本最小为目标构建优化调度目标函数；为所述优化调度目标函数设定约束条件；所述约束条件包括下述中的一种或多种：功率平衡约束、碳排放量约束和可再生能源出力约束，所述5G基站的能耗模型包括：主设备能耗模型、主设备响应潜力模型、其它设备能耗模型和其它设备响应潜力模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各设备能耗数据包括下述中的一种或多种：主设备运行功率相关数据、主设备工作时长、其它设备运行功率相关数据、其它设备工作时长、主设备的响应比例和其它设备的响应比例。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述5G基站的各设备能耗数据构建5G基站的能耗模型，包括：基于所述主设备运行功率相关数据和所述主设备工作时长构建所述主设备能耗模型；基于所述主设备能耗模型和所述主设备的响应比例构建所述主设备响应潜力模型；基于所述其它设备运行功率相关数据和所述其它设备工作时长构建所述其它设备能耗模型；基于所述其它设备能耗模型和所述其它设备的响应比例构建所述其它设备响应潜力模型；其中，所述主设备运行功率相关数据包括下述中的一种或多种：主设备的功率传输效率、接入5G基站的移动设备数量、每个资源块被分得的功率、通信相关速率和每个资源块允许的最大通信速率；所述其它设备运行功率相关数据包括下述中的一种或多种：空调的制冷或制热功率、空调的开关状态、5G基站的室内温度、5G基站的室外温度、空调的能效和空调的额定功率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述主设备能耗模型的表达式如下：式中：P
me
为5G基站主设备能耗；η
me
表示主设备功率传输效率；为第t
i
个时段接入5G基站的移动设备数量；P
rb
为每个资源块被分得的功率；为第t
i
个时段分配给第k个用户的资源块数量；T1为5G基站主设备工作时长；t
i
为第i个时段的运行时间,n为时段总数；
所述主设备响应潜力模型的表达式如下：式中：ΔP
me
为5G基站主设备的响应潜力；为第t
i
个时段主设备的响应比例；P
me
为5G基站主设备能耗。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述其它设备能耗模型的表达式如下：式中：P
oe
为5G基站其它设备能耗；为第t
i+1
个时段的5G基站室内温度，为第t
i
个时段的5G基站室内温度；ζ为空气惯性系数；为第t
i
个时段的5G基站室外温度；为第t
i
个时段空调的开关状态，取值为a时为开，取值为b时为关；为空调的额定功率；β为热传导系数；α为空调的能效率；T2为空调总运行时长；所述其它设备响应潜力模型的表达式如下：式中：ΔP
oe
为其它设备的响应潜力；为第t
i
个时段其它设备的响应比例；P
oe
为其它设备能耗。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述优化调度目标函数的计算式如下：式中：C
total
为综合成本；Ω
T
为需求响应时段的集合；Ω
RES
为主动配电网中可再生能源电源构成的集合；r
tdps
为t时刻内分布式电源的购电成本；为t时刻第l个可再生能源电源的实际出力值；r
tgrid
为t时刻从外部市场的购电电价；P
tgrid
为t时刻从外部市场的购电功率；a
t
、b
t
和c
t
是t时刻的环境惩罚成本系数；为第t时刻CO2排放量8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率平衡约束的表达式如下：式中：为t时刻第l个可再生能源电源的实际出力值；P
tgrid
为t时刻从外部市场的购电功率；P
total
表示5G基站的总能耗，所述5G基站的总能耗为5G基站主设备能耗与5G基站其它设备的能耗之和；ΔP
me
为5G基站主设备的响应潜力；ΔP
oe
为其它设备的响应潜力；Ω
T
为需求响应时段的集合；Ω
RES
为主动配电网中可再生能源电源构成的集合。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电价信息包括下述中的一种或多种：新能源发电的单价和外部市场电能的电价；所述5G基站的运行数据包括下述中的一种或多种：5G基站的电力需求量、5G基站能够提供的响应量和5G基站的新能源出力数据。10.一种5G基站参与需求响应的调度系统，其特征在于，包括：数据获取模块：用于获取5G基站的运...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫飞翔，徐靖，陈宋宋，田世明，石坤，龚桃荣，赵立业，徐玉婷，郑博文，周颖，袁金斗，张洪志，黄伟，王舒杨，王京菊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：