一種應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性的需求響應(yīng)調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性的需求響應(yīng)調(diào)度方法。該方法包括：調(diào)度交易中心預(yù)測(cè)基準(zhǔn)負(fù)荷曲線、風(fēng)力發(fā)電曲線，發(fā)布調(diào)度信息至負(fù)荷代理；負(fù)荷代理根據(jù)調(diào)度需求信息、系統(tǒng)運(yùn)行信息以及歷史交易信息進(jìn)行學(xué)習(xí)和決策，制定報(bào)價(jià)策略，并上報(bào)調(diào)度交易中心；調(diào)度交易中心在獲取負(fù)荷代理報(bào)價(jià)信息及發(fā)電機(jī)組調(diào)用成本信息后，以調(diào)度成本最低為目標(biāo)，對(duì)發(fā)用電資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，并將調(diào)度指令及最終補(bǔ)償價(jià)格發(fā)送至各負(fù)荷代理和發(fā)電機(jī)組；各負(fù)荷代理獲取最終調(diào)度指令后，以調(diào)度成本最低為目標(biāo)，以調(diào)整電價(jià)和激勵(lì)為手段對(duì)各負(fù)荷的用電功率進(jìn)行調(diào)整。該方法為廣域分布的中小容量負(fù)荷資源參與系統(tǒng)調(diào)度提供了有效途徑，有利于提高風(fēng)電的接納能力和降低調(diào)度成本。
【專利說明】—種應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性的需求響應(yīng)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交直流電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制領(lǐng)域的調(diào)度方法，具體涉及一種應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性的需求響應(yīng)調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源資源短缺、氣候變化和環(huán)境污染等因素的驅(qū)動(dòng)下，人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)到大力發(fā)展以可再生能源的重要性和緊迫性。然而，由于風(fēng)電等可再生能源自身具有波動(dòng)性、間歇性、反調(diào)峰性、低可調(diào)度性等“不友好”的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的“發(fā)電跟蹤負(fù)荷”的電網(wǎng)調(diào)控方式提出了挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)，電源、電網(wǎng)和負(fù)荷三者間應(yīng)進(jìn)行協(xié)調(diào)互動(dòng)，不僅有利于提高電力系統(tǒng)的能量和功率動(dòng)態(tài)平衡能力，也有利于實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)資源優(yōu)化配置和能源綜合利用效率的提升，是智能電網(wǎng)的重要發(fā)展方向。
[0003]負(fù)荷通過參與需求響應(yīng)項(xiàng)目的方式與電網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)，在國內(nèi)外已有了大量研究和初步實(shí)踐，但電力系統(tǒng)中負(fù)荷容量巨大、分布廣散且單體容量偏小，各自適應(yīng)的需求響應(yīng)方式不同且多種多樣，這些特征造成了海量的需求響應(yīng)資源難以直接控制，系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)度潛力難以充分挖掘。在大規(guī)模風(fēng)電接入的條件下，如何設(shè)計(jì)一種可以充分挖掘負(fù)荷調(diào)度潛力的發(fā)用電協(xié)同調(diào)度方法，有待進(jìn)一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性的需求響應(yīng)調(diào)度方法，該方法通過負(fù)荷代理對(duì)廣域分布的不同類型需求響應(yīng)負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，調(diào)度交易中心在計(jì)及風(fēng)電預(yù)測(cè)誤差基礎(chǔ)上直接對(duì)負(fù)荷代理和發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，以提高風(fēng)電的接納能力和降低系統(tǒng)調(diào)度成本。
[0005]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明提供一種應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0007]A、調(diào)度交易中心獲取當(dāng)前時(shí)段的負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及各發(fā)電機(jī)組運(yùn)行信息，并將上述運(yùn)行信息、調(diào)度需求信息和歷史交易信息發(fā)布至負(fù)荷代理；
[0008]B、負(fù)荷代理根據(jù)調(diào)度需求信息、系統(tǒng)運(yùn)行信息以及歷史交易信息進(jìn)行學(xué)習(xí)和決策，制定有利于自身收益最大化的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略，并上報(bào)調(diào)度交易中心；
[0009]C、調(diào)度交易中心在獲取負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略以及發(fā)電機(jī)組調(diào)用成本信息后，以調(diào)度成本最低為目標(biāo)，對(duì)發(fā)用電資源進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)度，并將調(diào)度指令及最終補(bǔ)償價(jià)格發(fā)送至各負(fù)荷代理和發(fā)電機(jī)組；
[0010]D、各負(fù)荷代理獲取最終調(diào)度指令后，以調(diào)度成本最低為目標(biāo)，以調(diào)整電價(jià)和激勵(lì)為手段對(duì)負(fù)荷個(gè)體的用電功率進(jìn)行調(diào)整。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述步驟B中，制定有利于自身收益最大化的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略包括下述步驟:[0012]〈1>負(fù)荷代理接受調(diào)度交易中心信息，開始第η次報(bào)價(jià)，n=l，2，3，…；
[0013]<2>負(fù)荷代理根據(jù)歷史競(jìng)價(jià)信息，判斷是否滿足ε -degree搜索條件，如果滿足，則轉(zhuǎn)向步驟〈4> ;如果不滿足，轉(zhuǎn)向步驟〈3> ；
[0014]<3>負(fù)荷代理經(jīng)判斷滿足ε -degree搜索條件，隨機(jī)生成新的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略，上報(bào)調(diào)度交易中心，轉(zhuǎn)向步驟〈8> ；
[0015]〈4>負(fù)荷代理經(jīng)判斷不滿足ε -degree搜索條件，對(duì)滿意度矩陣SD進(jìn)行分析，判斷滿意度矩陣SD中是否存在元素值均為1的行，若存在則轉(zhuǎn)向步驟〈5> ;若不存在，則轉(zhuǎn)向步驟 <6> ；
[0016]<5>負(fù)荷代理選擇滿意度矩陣SD中元素全為I的行所對(duì)應(yīng)的報(bào)價(jià)策略，作為第η次的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略進(jìn)行報(bào)價(jià)，轉(zhuǎn)向步驟〈8> ；
[0017]〈6>負(fù)荷代理經(jīng)判斷滿意度矩陣SD中不存在元素值均為I的行，則根據(jù)公式(12)，對(duì)其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略進(jìn)行猜測(cè)，轉(zhuǎn)向步驟〈7> ；
[0018]〈7>負(fù)荷代理求解負(fù)荷代理的分散決策優(yōu)化模型，獲取有利于自身收益最大化的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略，轉(zhuǎn)向步驟〈8> ；
[0019]〈8>負(fù)荷代理將報(bào)價(jià)策略上報(bào)調(diào)度交易中心后，調(diào)度交易中心決策將調(diào)度指令返回負(fù)荷代理，負(fù)荷代理決策并完成功率調(diào)整任務(wù)，轉(zhuǎn)向步驟〈1>，進(jìn)行η=η+ι次報(bào)價(jià)。
[0020]進(jìn)一步地,所述步驟〈2>中，ε-degree搜索條件中的ε定義為l/njy, njy為“同場(chǎng)景競(jìng)價(jià)”發(fā)生次數(shù)；在電力市場(chǎng)運(yùn)行初期，ε值較大，負(fù)荷代理會(huì)以較大的概率不斷地嘗試新的報(bào)價(jià)策略，以防止報(bào)價(jià)策略長期的收斂于局部最優(yōu)解，并擴(kuò)充歷史數(shù)據(jù)庫，積累報(bào)價(jià)經(jīng)驗(yàn)；當(dāng)經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)營，電力市場(chǎng)進(jìn)入成熟穩(wěn)定階段，ε值逐漸減小，負(fù)荷代理嘗試新的報(bào)價(jià)策略的概率越來越小，使負(fù)荷代理以大的概率選擇最優(yōu)的報(bào)價(jià)策略。
[0021]進(jìn)一步地，所述步驟〈4>中，記負(fù)荷代理k滿意度相量和交易中心的滿意度向量分別為{ynk}和IymKynlJPyn。分別表示負(fù)荷代理k和調(diào)度交易中心對(duì)第η次同場(chǎng)景調(diào)整競(jìng)價(jià)結(jié)果的滿意度，其值為I表示對(duì)該次競(jìng)價(jià)結(jié)果滿意；其值為O表示對(duì)該次競(jìng)價(jià)結(jié)果不滿意，Ynk和yn。的表達(dá)式分別為:
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)對(duì)風(fēng)電不確定性的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: A、調(diào)度交易中心獲取當(dāng)前時(shí)段的負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)電預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及各發(fā)電機(jī)組運(yùn)行信息，并將上述運(yùn)行信息、調(diào)度需求信息和歷史交易信息發(fā)布至負(fù)荷代理； B、負(fù)荷代理根據(jù)調(diào)度需求信息、系統(tǒng)運(yùn)行信息以及歷史交易信息進(jìn)行學(xué)習(xí)和決策，制定有利于自身收益最大化的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略，并上報(bào)調(diào)度交易中心； C、調(diào)度交易中心在獲取負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略以及發(fā)電機(jī)組調(diào)用成本信息后，以調(diào)度成本最低為目標(biāo)，對(duì)發(fā)用電資源進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化調(diào)度，并將調(diào)度指令及最終補(bǔ)償價(jià)格發(fā)送至各負(fù)荷代理和發(fā)電機(jī)組； D、各負(fù)荷代理獲取最終調(diào)度指令后，以調(diào)度成本最低為目標(biāo)，以調(diào)整電價(jià)和激勵(lì)為手段對(duì)負(fù)荷個(gè)體的用電功率進(jìn)行調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟B中，制定有利于自身收益最大化的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略包括下述步驟: 〈1>負(fù)荷代理接受調(diào)度交易中心信息，開始第η次報(bào)價(jià)，n=l，2，3，…； <2>負(fù)荷代理根據(jù)歷史競(jìng)價(jià)信息，判斷是否滿足ε -degree搜索條件，如果滿足，則轉(zhuǎn)向步驟〈4> ;如果不滿足，轉(zhuǎn)向步驟〈3> ； <3>負(fù)荷代理經(jīng)判斷滿足ε -degree搜索條件，隨機(jī)生成新的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略，上報(bào)調(diào)度交易中心，轉(zhuǎn)向步驟〈8> ； <4>負(fù)荷代理經(jīng)判斷不滿足ε -degree搜索條件，對(duì)滿意度矩陣SD進(jìn)行分析，判斷滿意度矩陣SD中是否存在元素值均為I的行，若存在則轉(zhuǎn)向步驟〈5> ;若不存在，則轉(zhuǎn)向步驟<6> ； <5>負(fù)荷代理選擇滿意度矩陣SD中元素全為I的行所對(duì)應(yīng)的報(bào)價(jià)策略，作為第η次的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略進(jìn)行報(bào)價(jià)，轉(zhuǎn)向步驟〈8> ； <6>負(fù)荷代理經(jīng)判斷滿意度矩陣SD中不存在元素值均為I的行，則根據(jù)公式(12)，對(duì)其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略進(jìn)行猜測(cè)，轉(zhuǎn)向步驟〈7> ； 〈7>負(fù)荷代理求解負(fù)荷代理的分散決策優(yōu)化模型，獲取有利于自身收益最大化的負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略，轉(zhuǎn)向步驟〈8> ； 〈8>負(fù)荷代理將報(bào)價(jià)策略上報(bào)調(diào)度交易中心后，調(diào)度交易中心決策將調(diào)度指令返回負(fù)荷代理，負(fù)荷代理決策并完成功率調(diào)整任務(wù)，轉(zhuǎn)向步驟〈1>，進(jìn)行η=η+1次報(bào)價(jià)。
3.如權(quán)利要求2所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法,其特征在于,所述步驟〈2>中，ε-degree搜索條件中的ε定義為1/ηΛ，I^y為“同場(chǎng)景競(jìng)價(jià)”發(fā)生次數(shù)；在電力市場(chǎng)運(yùn)行初期，ε值較大，負(fù)荷代理會(huì)以較大的概率不斷地嘗試新的報(bào)價(jià)策略，以防止報(bào)價(jià)策略長期的收斂于局部最優(yōu)解，并擴(kuò)充歷史數(shù)據(jù)庫，積累報(bào)價(jià)經(jīng)驗(yàn)；當(dāng)經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)營，電力市場(chǎng)進(jìn)入成熟穩(wěn)定階段，ε值逐漸減小，負(fù)荷代理嘗試新的報(bào)價(jià)策略的概率越來越小，使負(fù)荷代理以大的概率選擇最優(yōu)的報(bào)價(jià)策略。
4.如權(quán)利要求2所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟〈4>中，記負(fù)荷代理k滿意度相量和交易中心的滿意度向量分別為{yj和{7?。}，7?1;和7?。分別表示負(fù)荷代理1^和調(diào)度交易中心對(duì)第η次同場(chǎng)景調(diào)整競(jìng)價(jià)結(jié)果的滿意度，其值為I表示對(duì)該次競(jìng)價(jià)結(jié)果滿意；其值為O表示對(duì)該次競(jìng)價(jià)`結(jié)果不滿意，Ynk和yn。的表達(dá)式分別為:
5.如權(quán)利要求2所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟〈6>中，將上一個(gè)“同場(chǎng)景競(jìng)價(jià)時(shí)段”中所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所做出的報(bào)價(jià)行為作為當(dāng)前時(shí)段的猜測(cè)，即公式(12)，表達(dá)式如下:

6.如權(quán)利要求2所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟〈7>中，負(fù)荷代理的分散決策優(yōu)化模型包括: 各負(fù)荷代理的報(bào)價(jià)內(nèi)容為補(bǔ)償價(jià)格關(guān)于調(diào)整功率的一次函數(shù)，代理k的報(bào)價(jià)策略可表示為:
LiAk — Aik Δ Dik+Bik (I); 式中:角標(biāo)i表示第i時(shí)段；ADik為負(fù)荷代理k功率調(diào)整總量；LiAk為負(fù)荷代理申報(bào)的補(bǔ)償電價(jià)；Aik和Bik表示為負(fù)荷代理k報(bào)價(jià)策略參數(shù)；當(dāng)多個(gè)負(fù)荷代理參與競(jìng)價(jià)時(shí)，考慮調(diào)度交易中心按照統(tǒng)一的補(bǔ)償價(jià)格Li清算，則有下式成立:

7.如權(quán)利要求6所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，負(fù)荷代理的分散決策優(yōu)化模型的約束條件包括: ①代理報(bào)價(jià)約束: LiminLjmax ( 8 );` 上式表明所有負(fù)荷代理的報(bào)價(jià)處于統(tǒng)一的價(jià)格限制內(nèi)； 式中=Li表示補(bǔ)償價(jià)格；Limin和Limax分別表示最小補(bǔ)償價(jià)格和最大補(bǔ)償價(jià)格； ②代理內(nèi)部負(fù)荷調(diào)整約束:
A DiEXmin ^ ^ Djex ^ Δ DiEXmax ( 9 ); ADipminS Δ Dip ^ Dipmax (10); 式中:Δ DiEMn、Δ DiESnax分別為激勵(lì)型負(fù)荷的功率調(diào)整上限值和下限值；Λ Dipmin,△Dipmax分別為電價(jià)型負(fù)荷的功率調(diào)整上限值和下限值； ③功率平衡約束:
ADiv — Δ Dik+ Δ Diother (11); 式中:ADiv為系統(tǒng)需求的功率調(diào)整總量；ADitrthw為除了負(fù)荷代理k其它負(fù)荷代理和發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)整量。
8.如權(quán)利要求1所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟C中，調(diào)度交易中心在獲取負(fù)荷代理報(bào)價(jià)策略以及發(fā)電機(jī)組調(diào)用成本信息后，調(diào)度交易中心以調(diào)度成本最低為目標(biāo)，建立不計(jì)人工費(fèi)和損耗的目標(biāo)函數(shù)如下:
τηη niin = min J^cost(；(ADjiy) + ^cost,(ADi a ) ^(16)；
j:l k:l 式中:Λ Ditt為i時(shí)段第k個(gè)負(fù)荷代理的功率調(diào)整量；C0StA(ADiAk)為調(diào)度交易中心通過負(fù)荷代理k調(diào)整功率Λ DiAk時(shí)所需支付的補(bǔ)償費(fèi)用；Λ Dicj為i時(shí)段第j臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率調(diào)整量；Coste(ADiw)為調(diào)度交易中心通過調(diào)用發(fā)電機(jī)組j調(diào)整功率ADiw所需支付的補(bǔ)償費(fèi)用； 調(diào)度交易中心通過調(diào)用發(fā)電機(jī)組進(jìn)行功率調(diào)整的成本表示為:
Costc ( Δ DiGJ) = Agj Δ DiGJ2+BGJ Δ Dicj (17)； 式中AW、BW分別為發(fā)電機(jī)成本參數(shù)； 負(fù)荷代理調(diào)度成本表示為:
9.如權(quán)利要求1所述的需求響應(yīng)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟D中，負(fù)荷代理接受調(diào)度交易中心發(fā)布的調(diào)度指令，根據(jù)公式(5)~公式(7)，以調(diào)度成本最低為原則，調(diào)整電價(jià)型負(fù)荷的用戶電價(jià)以及激勵(lì)型負(fù)荷的激勵(lì)，完成調(diào)度任務(wù)，并返回步驟A，進(jìn)行下一時(shí)段調(diào)度。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK103729698SQ201410019312
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】劉建濤, 王珂, 姚建國, 楊勝春, 馮樹海, 李亞平, 毛文博, 丁茂生, 曾丹, 周競(jìng), 郭曉蕊 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)寧夏電力公司