本發(fā)明涉及電力需求響應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了減少環(huán)境污染和應(yīng)對(duì)能源枯竭問(wèn)題。近年來(lái)，大規(guī)模利用可再生能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能等已成為世界能源發(fā)展的大趨勢(shì)。例如，丹麥政府設(shè)立了2050年實(shí)現(xiàn)能源供給全部依靠可再生能源的目標(biāo)。美國(guó)能源部提出可再生能源可滿(mǎn)足美國(guó)2050年80％的電力需求。我國(guó)也在大力發(fā)展可再生能源。然而，大規(guī)模可再生能源發(fā)電并網(wǎng)會(huì)影響電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)的穩(wěn)定性。用戶(hù)側(cè)分布式發(fā)電產(chǎn)生的剩余電量會(huì)抬升配電網(wǎng)的電壓，并有可能使配電網(wǎng)產(chǎn)生電壓過(guò)高問(wèn)題。另一方面，純電動(dòng)汽車(chē)近年來(lái)的發(fā)展也極為迅速。大量電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)充電會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓下降，并有可能造成電壓過(guò)低等問(wèn)題。分布式發(fā)電并網(wǎng)和大量電動(dòng)汽車(chē)充電接入配電網(wǎng)，使得配電網(wǎng)電壓管理變得更加復(fù)雜且困難，給配電網(wǎng)帶來(lái)電壓的不穩(wěn)定性，單靠傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備調(diào)度的電力輔助服務(wù)已經(jīng)很難解決問(wèn)題，這也成為實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電并網(wǎng)的技術(shù)障礙。

用戶(hù)側(cè)需求響應(yīng)被認(rèn)為是智能電網(wǎng)的一個(gè)重要組成部分，隨著智能家居的發(fā)展，用戶(hù)側(cè)用電設(shè)備具備遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制等功能，可為需求響應(yīng)提供更多的便利。用戶(hù)側(cè)用電設(shè)備可分為不可移動(dòng)負(fù)荷與可移動(dòng)負(fù)荷，不可移動(dòng)負(fù)荷是指那些隨用戶(hù)開(kāi)啟而工作的用電設(shè)備，如電燈、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等，這些不可移動(dòng)負(fù)荷的特點(diǎn)是工作時(shí)間隨用戶(hù)的開(kāi)啟動(dòng)作而確定，不能隨意移動(dòng)?？梢苿?dòng)負(fù)荷是指那些工作時(shí)間可以被靈活安排的用電設(shè)備，如洗衣機(jī)、電飯煲、空調(diào)、電熱水器、電動(dòng)汽車(chē)充電電池等，這些可移動(dòng)負(fù)荷的特點(diǎn)是工作時(shí)間靈活，只要在用戶(hù)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)前完成任務(wù)即可。在配電網(wǎng)中，由于容抗和阻抗的比值(即x/r)小，有功功率的變化會(huì)很大程度影響配電網(wǎng)中的電壓。為了有效利用用戶(hù)側(cè)需求響應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)通常采用強(qiáng)制性限制用戶(hù)側(cè)需求的方式(比如，政府機(jī)關(guān)事業(yè)單位或者辦公樓強(qiáng)制性規(guī)定:在夏天用電高峰時(shí)設(shè)置空調(diào)溫度不得低于26度)，這種方式雖然可以在一定程度上起到調(diào)節(jié)電網(wǎng)的作用，但實(shí)際中存在不確定因素(主要基于用戶(hù)對(duì)規(guī)則的遵守)，無(wú)法精確參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。

故，針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行研究，以提供一種方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，確有必要提供一種電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方法及控制系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置用戶(hù)側(cè)控制單元提前獲取并預(yù)測(cè)用戶(hù)負(fù)荷消費(fèi)量和分布式發(fā)電量，并以此調(diào)整用戶(hù)側(cè)可移動(dòng)負(fù)荷工作時(shí)間進(jìn)而在不影響用戶(hù)需求的情況下實(shí)現(xiàn)用戶(hù)側(cè)主動(dòng)參與配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)，從而可以減少電網(wǎng)側(cè)的設(shè)備建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用的投入，節(jié)省配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的維護(hù)成本。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方法，包括以下步驟：

步驟s1：在用戶(hù)側(cè)設(shè)置用戶(hù)側(cè)控制單元以獲取用戶(hù)側(cè)負(fù)荷信息并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將用戶(hù)側(cè)信息發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)；

步驟s2：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)收集每個(gè)用戶(hù)的用戶(hù)側(cè)信息以此規(guī)劃可移動(dòng)負(fù)荷的工作時(shí)間并向用戶(hù)側(cè)控制單元發(fā)送控制指令；

步驟s3：用戶(hù)側(cè)控制單元根據(jù)該控制指令控制可移動(dòng)負(fù)荷的工作時(shí)間進(jìn)而調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓在合理范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，所述用戶(hù)側(cè)信息至少包括不可移動(dòng)負(fù)荷用電信息、可移動(dòng)負(fù)荷信息、分布式發(fā)電信息以及用戶(hù)節(jié)點(diǎn)電壓信息；所述可移動(dòng)負(fù)荷信息通過(guò)所述用戶(hù)側(cè)控制單元進(jìn)行設(shè)置。

優(yōu)選地，在步驟s2中，互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)根據(jù)用戶(hù)側(cè)信息預(yù)測(cè)用戶(hù)側(cè)的不可移動(dòng)負(fù)荷消費(fèi)量和分布式發(fā)電量，并以此規(guī)劃可移動(dòng)負(fù)荷的工作時(shí)間。

優(yōu)選地，在步驟s2中，進(jìn)一步包括提前規(guī)劃的步驟s21和/或?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)的步驟s22。

優(yōu)選地，提前規(guī)劃的步驟s21進(jìn)一步包含以下步驟：

步驟s211：用戶(hù)在用戶(hù)側(cè)控制單元設(shè)置未來(lái)某一時(shí)間段的可移動(dòng)負(fù)荷的工作信息并發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，可移動(dòng)負(fù)荷信息包括：功率工作時(shí)間允許的工作時(shí)間段其中ai表示一種可移動(dòng)負(fù)荷；

步驟s212：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)預(yù)測(cè)未來(lái)某一時(shí)間段的不可移動(dòng)負(fù)荷消費(fèi)以及分布式發(fā)電數(shù)據(jù)，以電壓穩(wěn)定、可移動(dòng)負(fù)荷參數(shù)等為約束條件，以用戶(hù)利潤(rùn)最大化為目標(biāo)函數(shù)建立用戶(hù)側(cè)需求響應(yīng)的優(yōu)化模型，通過(guò)配電網(wǎng)內(nèi)潮流優(yōu)化計(jì)算，得到用戶(hù)可移動(dòng)負(fù)荷的運(yùn)行計(jì)劃；其中，用戶(hù)利潤(rùn)最大化的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型如下所示：

max.

其中，fith是太陽(yáng)能等分布式發(fā)電補(bǔ)貼，單位為元/kwh，pdg是分布式發(fā)電的功率，cfit是補(bǔ)貼價(jià)格；用戶(hù)與電網(wǎng)交換的電力，billh分兩種情況，當(dāng)用戶(hù)向電網(wǎng)輸入電力時(shí)(即)，用戶(hù)向電網(wǎng)銷(xiāo)售電力，csell表示售電價(jià)格；當(dāng)電網(wǎng)向用戶(hù)輸入電力時(shí)(即)，用戶(hù)向電網(wǎng)買(mǎi)取電力，cbuy表示買(mǎi)電價(jià)格。h表示時(shí)間間隔編號(hào)，t表示時(shí)間間隔的長(zhǎng)度，單位為分，h表示24小時(shí)的時(shí)間間隔數(shù)；num表示用戶(hù)編號(hào)，nc表示用戶(hù)總數(shù)量；表示電動(dòng)汽車(chē)充電或放電的功率，表示不可移動(dòng)負(fù)荷的功率，表示可移動(dòng)負(fù)荷的功率；sign(ev)表示電動(dòng)汽車(chē)是充電還是放電狀態(tài)；是一個(gè)用戶(hù)所有的可移動(dòng)負(fù)荷的功率，而表示可移動(dòng)負(fù)荷的數(shù)量，表示可移動(dòng)負(fù)荷ai的工作狀態(tài)，1表示開(kāi)關(guān)閉合，0表示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；

電力系統(tǒng)潮流等式，電壓穩(wěn)定、可移動(dòng)負(fù)荷參數(shù)的約束條件如下：

2)電力系統(tǒng)潮流等式：

其中v^num,h、i^num,h分別是節(jié)點(diǎn)電壓和節(jié)點(diǎn)電流。是無(wú)功功率；

2)電壓的穩(wěn)定范圍：

vmin≤vi≤vmax(9)

其中vi是用戶(hù)節(jié)點(diǎn)i的電壓，vmin和vmax分別是電壓安全范圍的下限值和上限值。電壓越限即當(dāng)電壓低于下限值或超過(guò)上限值；

3)可移動(dòng)負(fù)荷約束：

是可移動(dòng)負(fù)荷ai的啟動(dòng)時(shí)間；前一天優(yōu)化的目的是通過(guò)優(yōu)化求出可移動(dòng)負(fù)荷ai的啟動(dòng)時(shí)間

步驟s213：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)將可移動(dòng)負(fù)荷的運(yùn)行計(jì)劃即啟動(dòng)時(shí)間發(fā)送至用戶(hù)側(cè)控制單元，用戶(hù)側(cè)控制單元存儲(chǔ)可移動(dòng)負(fù)荷的運(yùn)行計(jì)劃。

優(yōu)選地，所述的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型采用遺傳算法。

優(yōu)選地，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的步驟s22進(jìn)一步包含以下步驟：

步驟s221：用戶(hù)側(cè)控制單元按提前制定的運(yùn)行計(jì)劃向可移動(dòng)負(fù)荷發(fā)送啟動(dòng)指令；

步驟s222：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)實(shí)時(shí)收集用戶(hù)節(jié)點(diǎn)電壓；當(dāng)有節(jié)點(diǎn)的電壓越限(超過(guò)上限值或低于下限值)時(shí)，以可移動(dòng)負(fù)荷參數(shù)為約束條件，以可移動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行計(jì)劃修改量最少為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算獲得需要修改運(yùn)行計(jì)劃的可移動(dòng)負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)地址和功率數(shù)量；可移動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行計(jì)劃修改量目標(biāo)函數(shù)如下所示：

min.

其中，該優(yōu)化函數(shù)通過(guò)電壓敏感矩陣或其他啟發(fā)式搜索算法解決；

步驟s223：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)向用戶(hù)側(cè)控制單元發(fā)送需要修改運(yùn)行計(jì)劃的可移動(dòng)負(fù)荷信息，用戶(hù)側(cè)控制單元向可移動(dòng)負(fù)荷發(fā)送啟停指令。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明還提出了一種電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)以及設(shè)置在用戶(hù)端且能夠通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接入所述互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的用戶(hù)側(cè)設(shè)備，其中，所述用戶(hù)側(cè)設(shè)備至少包括用戶(hù)側(cè)控制單元、用戶(hù)側(cè)負(fù)荷和用戶(hù)側(cè)分布式發(fā)電裝置；所述用戶(hù)側(cè)負(fù)荷為用戶(hù)的用電設(shè)備，包括不可移動(dòng)負(fù)荷與可移動(dòng)負(fù)荷；

所述互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)收集每個(gè)用戶(hù)端的用戶(hù)側(cè)信息以此規(guī)劃可移動(dòng)負(fù)荷的實(shí)際工作時(shí)間并向用戶(hù)側(cè)控制單元發(fā)送控制指令；

所述用戶(hù)側(cè)控制單元與用戶(hù)側(cè)負(fù)荷和用戶(hù)側(cè)分布式發(fā)電裝置相連接，用于收集用戶(hù)負(fù)荷消費(fèi)和分布式發(fā)電數(shù)據(jù)并上傳至互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)以及接收并響應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的控制指令并根據(jù)該控制指令控制可移動(dòng)負(fù)荷的實(shí)際工作時(shí)間；用戶(hù)通過(guò)所述用戶(hù)側(cè)控制單元設(shè)置可移動(dòng)負(fù)荷的工作區(qū)間；所述互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)通過(guò)優(yōu)化算法安排可移動(dòng)負(fù)荷的實(shí)際工作時(shí)間。

優(yōu)選地，所述通信網(wǎng)絡(luò)為互聯(lián)網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心，其通過(guò)用戶(hù)側(cè)控制單元接收用戶(hù)側(cè)的不可移動(dòng)負(fù)荷用電信息、可移動(dòng)負(fù)荷信息、分布式發(fā)電信息、以及用戶(hù)節(jié)點(diǎn)電壓信息；所述可移動(dòng)負(fù)荷信息為用戶(hù)通過(guò)所述用戶(hù)側(cè)控制單元進(jìn)行主動(dòng)設(shè)置的信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過(guò)用戶(hù)設(shè)置可移動(dòng)負(fù)荷的工作區(qū)間并通過(guò)特定數(shù)據(jù)算法合理安排可移動(dòng)負(fù)荷的實(shí)際工作時(shí)間，通過(guò)規(guī)劃用戶(hù)側(cè)可移動(dòng)負(fù)荷工作時(shí)間實(shí)現(xiàn)控制配電網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)電壓在合理范圍內(nèi)。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，既不影響用戶(hù)的用電體驗(yàn)，也可解決將來(lái)大量分布式發(fā)電并網(wǎng)帶來(lái)的電壓升高問(wèn)題和大量電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)充電產(chǎn)生的電壓降落問(wèn)題，維護(hù)配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。以此減少電網(wǎng)端電壓調(diào)節(jié)設(shè)備的新建和維護(hù)，可為社會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)法的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示

意圖。

圖2為本發(fā)明中一個(gè)用戶(hù)側(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方法的流程框圖。

圖4為通過(guò)遺傳算法求解的流程圖。

圖5為實(shí)時(shí)電壓調(diào)節(jié)流程圖。

圖6為33總線(xiàn)配電網(wǎng)模型。

圖7為太陽(yáng)能發(fā)電和不可移動(dòng)負(fù)荷的功率示意圖。

圖833節(jié)點(diǎn)24小時(shí)電壓圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行描述，以便更清楚、完整地描述本發(fā)明的內(nèi)容。但需要說(shuō)明的是，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

參見(jiàn)圖1，所示為本發(fā)明配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明一種電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的控制系統(tǒng)包括互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)以及設(shè)置在用戶(hù)端且能夠通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接入所述互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的用戶(hù)側(cè)設(shè)備，互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與用戶(hù)側(cè)控制單元進(jìn)行雙向通信。

參見(jiàn)圖2，所示為本發(fā)明中一個(gè)用戶(hù)側(cè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。用戶(hù)側(cè)設(shè)備至少包括用戶(hù)側(cè)控制單元、用戶(hù)側(cè)負(fù)荷和用戶(hù)側(cè)分布式發(fā)電裝置；用戶(hù)側(cè)控制單元是用戶(hù)端的負(fù)荷控制裝置，其可以收集用戶(hù)負(fù)荷消費(fèi)以及分布式發(fā)電數(shù)據(jù)并將用戶(hù)的數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，也可接收并響應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)發(fā)送的控制指令并向用戶(hù)側(cè)負(fù)荷發(fā)送啟?？刂浦噶?。用戶(hù)側(cè)負(fù)荷為用戶(hù)的用電設(shè)備，包括不可移動(dòng)負(fù)荷與可移動(dòng)負(fù)荷；不可移動(dòng)負(fù)荷是指那些隨用戶(hù)開(kāi)啟而工作的用電設(shè)備，如電燈、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等，這些不可移動(dòng)負(fù)荷的特點(diǎn)是工作時(shí)間隨用戶(hù)的開(kāi)啟動(dòng)作而確定，不能隨意移動(dòng)。可移動(dòng)負(fù)荷是指那些工作時(shí)間可以被靈活安排的用電設(shè)備，如洗衣機(jī)、電飯煲、空調(diào)、電熱水器、電動(dòng)汽車(chē)充電電池等，這些可移動(dòng)負(fù)荷的特點(diǎn)是工作時(shí)間靈活，只要在用戶(hù)設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)前完成任務(wù)即可。例如用戶(hù)希望電動(dòng)汽車(chē)充電電池在早上8：00點(diǎn)之前完成充電，而充滿(mǎn)電所需時(shí)間是5個(gè)小時(shí)，那么在該電動(dòng)汽車(chē)充電電池可在接入后至凌晨3：00之間的任意時(shí)間開(kāi)始啟動(dòng)充電?？梢苿?dòng)負(fù)荷工作時(shí)間的靈活性可實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)。用戶(hù)側(cè)分布式發(fā)電裝置是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等有別與傳統(tǒng)發(fā)電廠的小型分布式發(fā)電裝置。

通信網(wǎng)絡(luò)是指互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)與用戶(hù)側(cè)負(fù)荷之間的信息通信媒介，可為互聯(lián)網(wǎng)。用戶(hù)側(cè)控制單元與用戶(hù)側(cè)負(fù)荷和用戶(hù)側(cè)分布式發(fā)電裝置相連接，用于收集用戶(hù)負(fù)荷消費(fèi)和分布式發(fā)電數(shù)據(jù)并上傳至互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)以及接收并響應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的控制指令并根據(jù)該控制指令控制可移動(dòng)負(fù)荷的工作時(shí)間。互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)是指互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心，其通過(guò)用戶(hù)側(cè)控制單元接收用戶(hù)側(cè)的不可移動(dòng)負(fù)荷用電信息、可移動(dòng)負(fù)荷信息、分布式發(fā)電信息、以及用戶(hù)節(jié)點(diǎn)電壓信息，也可對(duì)用戶(hù)負(fù)荷消費(fèi)量和分布式發(fā)電量做預(yù)測(cè)。互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)可根據(jù)接收到的用戶(hù)側(cè)信息，檢查配電網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓，通過(guò)規(guī)劃可移動(dòng)負(fù)荷的工作時(shí)間調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓在合理范圍內(nèi)?；ヂ?lián)網(wǎng)云平臺(tái)向用戶(hù)側(cè)控制單元發(fā)送控制指令，用戶(hù)側(cè)控制單元向用戶(hù)側(cè)可移動(dòng)負(fù)荷發(fā)送啟停控制指令。

參見(jiàn)圖3，所示為本發(fā)明一種電力需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的控制方法的流程框圖，包括以下步驟：

步驟s1：在用戶(hù)側(cè)設(shè)置用戶(hù)側(cè)控制單元以獲取用戶(hù)側(cè)信息并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將用戶(hù)側(cè)信息發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)；

步驟s2：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)收集每個(gè)用戶(hù)的用戶(hù)側(cè)信息以此規(guī)劃可移動(dòng)負(fù)荷的工作時(shí)間并向用戶(hù)側(cè)控制單元發(fā)送控制指令；

步驟s3：用戶(hù)側(cè)控制單元根據(jù)該控制指令控制可移動(dòng)負(fù)荷的工作時(shí)間進(jìn)而調(diào)節(jié)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓在合理范圍內(nèi)。

在步驟s2中，進(jìn)一步包含提前規(guī)劃步驟s21和/或?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)步驟s22，通過(guò)上述兩部分優(yōu)化實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，并在優(yōu)化中使用戶(hù)的利益最大化。

提前規(guī)劃步驟進(jìn)一步包含以下步驟：

步驟s211：用戶(hù)在用戶(hù)側(cè)控制單元設(shè)置未來(lái)某一時(shí)段的可移動(dòng)負(fù)荷的工作信息，可移動(dòng)負(fù)荷信息包括：功率工作時(shí)間允許的工作時(shí)間段其中ai表示一種可移動(dòng)負(fù)荷。用戶(hù)側(cè)控制單元把可移動(dòng)負(fù)荷信息發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)。

步驟s212：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)預(yù)測(cè)用戶(hù)未來(lái)某一時(shí)段的不可移動(dòng)負(fù)荷消費(fèi)以及分布式發(fā)電數(shù)據(jù)，以電壓穩(wěn)定、可移動(dòng)負(fù)荷參數(shù)等為約束條件，以用戶(hù)利潤(rùn)最大化為目標(biāo)函數(shù)建立用戶(hù)側(cè)需求響應(yīng)的優(yōu)化模型，通過(guò)配電網(wǎng)內(nèi)潮流優(yōu)化計(jì)算，得到用戶(hù)可移動(dòng)負(fù)荷的運(yùn)行計(jì)劃。用戶(hù)利潤(rùn)最大化的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型如下所示：

max.

其中，fith是太陽(yáng)能等分布式發(fā)電補(bǔ)貼，單位為元/kwh，pdg是分布式發(fā)電的功率，cfit是補(bǔ)貼價(jià)格。用戶(hù)與電網(wǎng)交換的電力，billh分兩種情況，當(dāng)用戶(hù)向電網(wǎng)輸入電力時(shí)(即)，用戶(hù)向電網(wǎng)銷(xiāo)售電力，csell表示售電價(jià)格；當(dāng)電網(wǎng)向用戶(hù)輸入電力時(shí)(即)，用戶(hù)向電網(wǎng)買(mǎi)取電力，cbuy表示買(mǎi)電價(jià)格。h表示時(shí)間間隔編號(hào)，t表示時(shí)間間隔的長(zhǎng)度，單位為分，h表示24小時(shí)的時(shí)間間隔數(shù)。num表示用戶(hù)編號(hào)，nc表示用戶(hù)總數(shù)量。表示電動(dòng)汽車(chē)充電或放電的功率，表示不可移動(dòng)負(fù)荷的功率，表示可移動(dòng)負(fù)荷的功率。sign(ev)表示電動(dòng)汽車(chē)是充電還是放電狀態(tài)。是一個(gè)用戶(hù)所有的可移動(dòng)負(fù)荷的功率，而表示可移動(dòng)負(fù)荷的數(shù)量，表示可移動(dòng)負(fù)荷ai的工作狀態(tài)，1表示開(kāi)關(guān)閉合，0表示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

電力系統(tǒng)潮流等式，電壓穩(wěn)定、可移動(dòng)負(fù)荷參數(shù)等約束條件如下：

1)電力系統(tǒng)潮流等式：

其中v^num,h、i^num,h分別是節(jié)點(diǎn)電壓和節(jié)點(diǎn)電流。是無(wú)功功率。

2)電壓的穩(wěn)定范圍：

vmin≤vi≤vmax(37)

其中vi是用戶(hù)節(jié)點(diǎn)i的電壓，vmin和vmax分別是電壓安全范圍的下限值和上限值。電壓越限即當(dāng)電壓低于下限值或超過(guò)上限值。

3)可移動(dòng)負(fù)荷約束：

是可移動(dòng)負(fù)荷ai的啟動(dòng)時(shí)間。前一天優(yōu)化的目的是求出可移動(dòng)負(fù)荷ai的啟動(dòng)時(shí)間

為便于理解，圖4顯示了通過(guò)遺傳算法求解上述優(yōu)化算法的流程圖。遺傳算法的種群(population)是由經(jīng)過(guò)基因編碼的一定數(shù)目的個(gè)體(individual)組成，初始種群即是可移動(dòng)負(fù)荷ai啟動(dòng)時(shí)間的一個(gè)隨機(jī)解集合，即初始種群產(chǎn)生之后，按照適者生存和優(yōu)勝劣汰的原理，逐代(generation)演化產(chǎn)生出越來(lái)越好的近似解。在每一代，都需要進(jìn)行適應(yīng)度(fitness)計(jì)算，適應(yīng)度函數(shù)即上述前一天優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。根據(jù)問(wèn)題域中適應(yīng)度的大小通過(guò)輪盤(pán)賭方法進(jìn)行個(gè)體選擇。選擇出來(lái)的個(gè)體再借助于自然遺傳學(xué)的遺傳算子(geneticoperators)進(jìn)行組合交叉(crossover)和變異(mutation)，產(chǎn)生出新的解集種群。遺傳算法這個(gè)過(guò)程將導(dǎo)致種群像自然進(jìn)化一樣的后生代種群比前代更加適應(yīng)于環(huán)境，當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的代數(shù)時(shí)，得到的種群里最好的個(gè)體可以作為問(wèn)題近似最優(yōu)解。

步驟s213：上述遺傳算法計(jì)算得到的最優(yōu)解即為可移動(dòng)負(fù)荷未來(lái)某一時(shí)段的運(yùn)行計(jì)劃?；ヂ?lián)網(wǎng)云平臺(tái)將可移動(dòng)負(fù)荷的運(yùn)行計(jì)劃即啟動(dòng)時(shí)間發(fā)送至用戶(hù)側(cè)控制單元。用戶(hù)側(cè)控制單元存儲(chǔ)可移動(dòng)負(fù)荷的運(yùn)行計(jì)劃。

由于在提前計(jì)劃中，預(yù)測(cè)的用戶(hù)的分布式發(fā)電數(shù)據(jù)、不可移動(dòng)負(fù)荷的消費(fèi)數(shù)據(jù)必然存在誤差，而且用戶(hù)也有可能改變?cè)仍O(shè)定的可移動(dòng)負(fù)荷的運(yùn)行參數(shù)。因此，需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)以進(jìn)一步保證配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。

實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)步驟進(jìn)一步包含以下步驟：

步驟s221：用戶(hù)側(cè)控制單元按提前制定的運(yùn)行計(jì)劃向可移動(dòng)負(fù)荷發(fā)送啟動(dòng)指令。

步驟s222：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)實(shí)時(shí)收集用戶(hù)節(jié)點(diǎn)電壓。當(dāng)有節(jié)點(diǎn)的電壓越限(超過(guò)上限值或低于下限值)時(shí)，以可移動(dòng)負(fù)荷參數(shù)為約束條件，以可移動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行計(jì)劃修改量最少為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算獲得需要修改運(yùn)行計(jì)劃的可移動(dòng)負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)地址和功率數(shù)量?？梢苿?dòng)負(fù)荷運(yùn)行計(jì)劃修改量目標(biāo)函數(shù)如下所示：

min.

其中，優(yōu)化的約束條件與步驟s212一致。

利用電壓敏感系數(shù)決定各個(gè)分布式儲(chǔ)能的有功功率調(diào)節(jié)量。電壓敏感系數(shù)矩陣是由兩個(gè)電力潮流計(jì)算公式(43)、(44)而來(lái)。從式(43)、(44)和雅克比矩陣的逆矩陣j^‐1，可以得到式(45)。

令電壓敏感系數(shù)矩陣s等于j^‐1(式(46))。

通過(guò)式(45)，電壓相角的變化量δu和幅值的變化量δu實(shí)現(xiàn)解耦，δu可以通過(guò)式(47)進(jìn)行計(jì)算。

δv＝sup·δp+suq·δq(47)

若只考慮用戶(hù)側(cè)設(shè)備的有功功率調(diào)整，無(wú)功功率的變化不考慮在內(nèi)。令δu＝0，式(47)將變?yōu)?48)：

δp＝sup^-1·δv(48)

在配電網(wǎng)中，電壓存在非線(xiàn)性的特點(diǎn)，調(diào)節(jié)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的有功功率會(huì)非線(xiàn)性地影響其他節(jié)點(diǎn)的電壓。利用式(48)可以計(jì)算出配電網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布式儲(chǔ)能有功功率的調(diào)節(jié)量，以使系統(tǒng)中的電壓調(diào)節(jié)到合理范圍內(nèi)。通過(guò)式(48)，可以計(jì)算出最優(yōu)的有功功率調(diào)節(jié)量，從而實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)負(fù)荷運(yùn)行計(jì)劃修改量最少。如圖5所示，為當(dāng)天實(shí)時(shí)電壓調(diào)節(jié)流程圖。當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到電壓超限后，計(jì)算出所需要調(diào)節(jié)的電壓的差值δu，繼而通過(guò)電壓敏感矩陣計(jì)算出所需要調(diào)整的有功功率。需要特別說(shuō)明的是，所計(jì)算出的δp與可移動(dòng)負(fù)荷的功率不會(huì)完全一致，此時(shí)選擇功率與δp數(shù)值接近并能夠消除電壓越限的可移動(dòng)負(fù)荷。

步驟s223：互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)向用戶(hù)側(cè)控制單元發(fā)送需要修改運(yùn)行計(jì)劃的可移動(dòng)負(fù)荷信息，用戶(hù)側(cè)控制單元向可移動(dòng)負(fù)荷發(fā)送啟停指令。

為說(shuō)明本發(fā)明對(duì)于配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的效果，本實(shí)施例以33總線(xiàn)配電網(wǎng)(如圖6所示)為系統(tǒng)模型，通過(guò)仿真說(shuō)明本發(fā)明的控制效果。其中節(jié)點(diǎn)1位參考節(jié)點(diǎn)，電壓固定為1p.u.，其他32個(gè)節(jié)點(diǎn)為用戶(hù)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的允許范圍是[0.9,1.1]p.u.。假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有100個(gè)用戶(hù)，用戶(hù)太陽(yáng)能發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)的裝載率分別為50％和30％。如圖7所示為用戶(hù)的太陽(yáng)能發(fā)電和不可移動(dòng)負(fù)荷的功率。用戶(hù)側(cè)可移動(dòng)負(fù)荷假設(shè)如表1所示。為仿真方便，本實(shí)施例對(duì)空調(diào)簡(jiǎn)化建模：要求在3個(gè)小時(shí)的時(shí)間段里，空調(diào)需工作1一個(gè)小時(shí)。

表1可移動(dòng)負(fù)荷參數(shù)

仿真得到33節(jié)點(diǎn)的24小時(shí)電壓幅值如圖8所示，圖8(a)是未實(shí)施本發(fā)明方法的電壓，即表1中用戶(hù)的可移動(dòng)負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)間是隨機(jī)的從圖8(a)可知，在中午12:00附近，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電達(dá)到峰值時(shí)，出現(xiàn)多次過(guò)電壓的情況。而在晚上19:00-24:00期間，由于有大量的電動(dòng)汽車(chē)充電，出現(xiàn)了大量低電壓的情況。圖8(b)實(shí)施本發(fā)明的方法后，24小時(shí)的電壓幅值全部調(diào)整到允許范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)，規(guī)劃用戶(hù)的可移動(dòng)負(fù)荷工作時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的目的。