一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法

本发明涉及电力系统需求响应，特别是一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法。

背景技术：

1、近年来我国可再生能源机组的装机容量及占比逐年上升，高比例新能源并入电网，电力系统不确定性增大，电力系统灵活性不足问题日益凸显。目前，我国电力系统灵活调节主要依靠传统发电资源，包括火电、水电和核电等。传统的燃煤火电机组虽然容量较大，但启停时间通常较长，机组爬坡/滑坡速率较低，调节能力不强，能够提供的灵活性有限且调节成本较高。可再生能源大规模发展是能源变革发展的必然趋势，仅依靠系统现有的调节能力无法满足未来大规模新能源接入后的系统灵活调节需求，必须充分挖掘电力系统的灵活调节潜力，以进一步促进新能源的消纳，保障系统的安全稳定运行。

2、用户侧海量灵活性资源参与调节电力系统平衡、维护系统经济运行能力逐渐得到重视。我国需求侧的分布式资源非常丰富，通过减少需求或将其负载转移到一天中的其他时段来调整配置资源的能力，利用分布式资源的柔性调节潜力可以电网提供调节服务。但由于各类分布式资源单体体量较小、位置分散，无法接受电网的直接调度，因此其调节潜力无法得到有效挖掘与利用。因此，将大量的小规模资源聚合作为一个整体对外参与电网统一调度，同时引入灵活性的概念，对分布式资源的管理和调度进行评估，充分利用分布式资源发电及调节特性的协调互补性，实现资源的合理优化配置及利用，可以为上述问题提供有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，该方法能较好地处理用户侧分布式资源聚合调控的智能决策问题，有效弥补电力系统调节能力灵活性不足、调控手段精细化程度不够等问题。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、根据本发明提出的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，包括以下步骤：

4、构建考虑各类分布式资源的用户侧能量管理系统框架；

5、依据用户侧能量管理系统框架，构建基于灵活性和松弛度的分布式资源智能聚合调控柔性评价指标；

6、构建用户侧分布式资源、资源聚合商以及配电系统运营商在内的三级框架，并使用柔性评价指标进行调节。

7、作为本发明所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法进一步优化方案，构建考虑各类分布式资源的用户侧能量管理系统框架包括光伏建筑一体化bipv、水处理站、电热水器、电动汽车、储能设备和各种刚性负荷。

8、作为本发明所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法进一步优化方案，

9、灵活性被定义为在给定的时间间隔内，一个家庭的负载变化量，并且提供给配电网用于系统平衡；灵活性表示为分别以电力成本最小化和能耗最小化作为目标函数、对用户侧分布式资源进行优化得到的两种不同调控结果下电力需求的差值；

10、在对用户侧分布式资源优化调度的过程中，考虑松弛度对于可延时负荷电动汽车的调度影响，松弛度表示剩余时间与满足任务要求所需的最短时间之间的差值；对于电动汽车来说，松弛度的计算公式如下：

11、

12、其中，表示电动汽车离网时间，表示电动汽车离开时用户要求的能量水平，表示电动汽车的最大充电功率，t为当前时间，表示电动汽车能够完成充电任务的最晚开始充电的时间，表示电动汽车接入电网能够充放电的时间，hj表示房屋索引编号，h表示房屋集合。

13、作为本发明所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法进一步优化方案，构建用户侧分布式资源、资源聚合商以及配电系统运营商在内的三级框架，并使用柔性评价指标进行调节，具体如下：

14、三级框架包括用户侧分布式资源、资源聚合商以及配电网运营商，其中，资源聚合商收集和管理用户侧分布式资源的灵活性，并能够重新调度分布式资源为电网提供调节服务的向上和向下灵活性；

15、基于柔性评价指标，聚合器计算每个用户的不同时段的激励，用户侧根据电力需求获得不同的奖励或惩罚，该激励在电力负荷高峰时期对用户给予惩罚，在电力负荷低谷时期给予奖励，鼓励用户将负荷需求转移到非高峰时间。

16、作为本发明所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法进一步优化方案，将配电网侧的灵活性要求作为一个新的约束条件参与用户侧能量管理的二次优化；建立配电网潮流优化模型，配电网潮流优化模型包括模型目标函数与约束条件；其中，配电网潮流优化模型以最小化总系统传输损耗和最佳灵活性的要求为目标函数，约束条件包括有功功率与无功功率平衡方程，节点电压和功率大小约束以及灵活性要求；配电网潮流优化过程计算配电网侧的灵活性要求，将所得到的灵活性要求作为用户侧能量管理系统二次优化的约束条件，对用户侧资源进行重新优化和管理。

17、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

18、(1)本发明在考虑各类分布式资源的用户侧能量管理系统框架的基础上，提出灵活性的定义作为分布式资源调度和管理的评估指标，建立包含用户侧分布式资源，资源聚合商以及配电系统运营商在内的三级框架；

19、(2)本发明提出一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，该方法能较好地处理用户侧分布式资源聚合调控的智能决策问题，能够有效发掘电力系统的灵活性潜力，实现用户侧灵活性资源的精细化调节。

技术特征：

1.一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，其特征在于，构建考虑各类分布式资源的用户侧能量管理系统框架包括光伏建筑一体化bipv、水处理站、电热水器、电动汽车、储能设备和各种刚性负荷。

3.根据权利要求1所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，其特征在于，构建用户侧分布式资源、资源聚合商以及配电系统运营商在内的三级框架，并使用柔性评价指标进行调节，具体如下：

5.根据权利要求1所述的一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，其特征在于，将配电网侧的灵活性要求作为一个新的约束条件参与用户侧能量管理的二次优化；建立配电网潮流优化模型，配电网潮流优化模型包括模型目标函数与约束条件；其中，配电网潮流优化模型以最小化总系统传输损耗和最佳灵活性的要求为目标函数，约束条件包括有功功率与无功功率平衡方程，节点电压和功率大小约束以及灵活性要求；配电网潮流优化过程计算配电网侧的灵活性要求，将所得到的灵活性要求作为用户侧能量管理系统二次优化的约束条件，对用户侧资源进行重新优化和管理。

技术总结本发明公开了一种针对用户分布式资源能耗设施的灵活性聚合调控方法，涉及电力系统需求响应技术领域，包括：(1)构建考虑各类分布式资源的用户侧能量管理系统框架；(2)构建基于灵活性和松弛度的分布式资源智能聚合调控柔性评价指标；(3)构建用户侧分布式资源，资源聚合商以及配电系统运营商在内的三级框架，并使用柔性指标进行调节。该方法将大量的小规模资源聚合作为一个整体对外参与电网统一调度，同时引入灵活性的概念，对分布式资源的管理和调度进行评估，充分利用分布式资源发电及调节特性的协调互补性，从而实现资源的合理优化配置及利用。技术研发人员：陈涛,杨欣怡,张远实受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12