一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法_CN109754335A
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5 .根据权利要求3所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步 骤2-2) 中 ，利用灵活可控的发电 资源和参与响应的需求侧资源 ，去平衡不可调节的新能源 发电以及不可响应的需求侧资源，即：
PD(t)和PC(t)分别为系统内参与DR和不参与DR的所有负荷在t时段的耗电量； 据公式对PD(t)进行转换的值，aD即参与DR的负荷在T时段内的总耗电量。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910055495 .0 (22)申请日 2019 .01 .21 (71)申请人 上海上塔软件开发有限公司
地址 201403 上海市奉贤区金齐路868号 4352室
(72)发明人 何光宇 范帅 肖居承 何果红 (51)Int .Cl .
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CN 109754335 A
说 明 书
1/5 页
一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法
ຫໍສະໝຸດ Baidu
技术领域 [0001] 本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体为一种基于负荷准线的高比例新 能源消纳方法。
背景技术 [0002] 我国积极推动新能源发展，累计装机居世界首位，但弃风弃光现象也十分严重。高 比 例新能源并网是未来电 力系统的基本特征 ，如何提升系统接纳大规模新能源的能 力是当 前最重要的研究问题之一。 [0003] 消纳大规模新能源要求系统具备足够大的调节能力，调峰容量的不足将导致弃风 弃光现象的出现。然而 ，未来电 力系统中 ，大量常规电 源将被新能源发电 所替代 ，系统 调节 能力十分有限。在不考虑电能大量外送或输入的情况下，常规电源不仅需跟随负荷变化，还 要平衡新能源的 波动 ，当此叠加的 波动超出系统 调节范围时 ，必须控制新能源的出力以 确 保 系统 动态平衡 ，否则也就产生弃风弃光。由 此可见 ，仅依靠常规电 源的 调节能 力 ，系统将 很难接纳高比例的新能源。 [0004] 需求响应(Demand Response ,DR)使系统中灵活负荷参与到供需平衡调节中，为系 统增加了可调节的空间，是促进新能源消纳的有效途径。近年来，国内外学者已经在此领域 取得丰富的研究成果，该技术主要可以分为两个大的方面，分别是如何实施DR，以及DR如何 提升系统运行能力。在如何实施DR方面，通常将DR分为基于电价和基于激励两类。 [0005] 基于价格的DR以电价为杠杆，将批发侧动态电价反映到零售侧，间接地调节供需 平衡。常见的价格型DR包括分时电价、尖峰电价、实时电价等，激励型DR包括可中断负荷、直 接负荷控制、尖峰补贴、奖励券发放等。相比基于电价的DR，激励型DR并不涉及基本电价，对 电 力市场其它环节的影响小 ，用户不会面临利益损失的风险 ，易于吸 引大量 用户参与 ，当前 激励型DR广泛采用负荷基线(Customer Baseline Load ,CBL)对用户的贡献进行评估，也是 实施DR的基础。 [0006] 虽然DR已有非常广泛的研究，但当前提出的各类机制主要以削减负荷尖峰或提升 微网运行能力为目标，因而实施的范围侧重系统内小比例用户群体，实施的频次较低，通常 只在特定时段开展。而在未来电 力系统中 ，新能源占比 超过40％甚至更高 ，可调节资源十分 有限 ，促进新能源的 消纳将成为实施DR的首要目标 ，DR也将面向海量 用户开展 ，参与响应的 负荷比 例大大提高 ，且常态化实施。考虑到以 促进新能源消纳的 DR机制最重要的特征即在 用户侧大规模推广实施 ，对应当前研究的 DR统称为局部实施的 DR ，适合未来新能源电 力系 统的称作为大规模DR，故亟需设置一种局部实施的DR向大规模DR转变的机制，基于此，本发 明设计了一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，以解决上述问题。
2-1)建立经济调度的目标函数； 2-2)建立约束条件。 4 .根据权利要求3所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步 骤2-1)中，经济调度的目标函数为：
其中， 表示系统内第i个可调节的发电机在t时段有功出力，共NG台可调节发电机； PR(t)为系统内光伏、风电所有新能源发电在t时段的出力；PR .max(t)为t时段新能源可出力 的最大值，通过日前预测获得；ai ,bi ,ci为第i台可控机组的费用系数，目标函数第一项也即 所有可控发电 机组的 运行费 用和 ，CR为弃风弃光费 用，目 标函数 第二项也即未 消纳新能 源 产生的费用，为充分消纳新能源，CR设置为非常大的系数。
G06Q 50/06(2012 .01)
(10)申请公布号 CN 109754335 A (43)申请公布日 2019.05.14
( 54 )发明 名称 一 种基于负荷准线的高比 例新能 源消纳方
法 ( 57 )摘要
本发明公开了电 力系统及其自动化技术领 域的 一 种基于负荷准线的高比 例新能 源消纳方 法 ，包括提取DR 用户负荷曲 线的 形状 、计算负荷 准 线 和建立衡量 用 户实际 负荷曲 线形状 与负荷 准线相似度的 模型 ，提出负荷准线新概念 、算法 以及准线相似度指标，并以准线相似度指标作为 用户参与DR的效益评价指标，负荷准线在大规模 DR中起 引导作 用 ，是 用户响应的目 标 ，也是效益 评估的 基础 ，负荷准线的 确定与 用户属性无关 ， 依赖于发电 侧运行状态 ，相比 计算负荷基线时需 要大量 用户信息 ，负荷准线更 加容易得到 ，通过 一种自下而上的 、用户自 趋优的 调节方式 ，更易 于分散化部署引导 用户改善 用电 方式 ，从而促进 新能源消纳。
1-1)记l(t)为负荷曲线，在时段T内的总电量为
1-2)定义标准化负荷曲线l*(t)＝fu(l(t))＝l(t)/αt＝1 ,2 ,… ,T，l*(t)即负荷曲线l
(t)经标准化算法fu(·)后的值，负荷曲线在量级上的特征消去，保留曲线形状的特征。
3 .根据权利要求1所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步 骤2中，计算负荷准线，具体为，
约束条件为：
是根
PR(t)和 是控制变量，其它为确定的常数，PR(t)被记作可控量。 6 .根据权利要求1所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步
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CN 109754335 A
权 利 要 求 书
骤3，建立衡量用户实际负荷曲线形状与负荷准线相似度的模型，具体为，
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其中，l*(t)是待度量的负荷曲线按照式标准化后的值，d为两条序列的欧式距离，E是将 欧式距离转换到(0 ,1]区间后的度量指标。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页
CN 109754335 A
CN 109754335 A
权 利 要 求 书
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1 .一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1，提取DR用户负荷曲线的形状； 步骤2，计算负荷准线； 步骤3，建立衡量用户实际负荷曲线形状与负荷准线相似度的模型。 2 .根据权利要求1所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步 骤1中，提取DR用户负荷曲线的形状，具体为，
PD(t)和PC(t)分别为系统内参与DR和不参与DR的所有负荷在t时段的耗电量； 据公式对PD(t)进行转换的值，aD即参与DR的负荷在T时段内的总耗电量。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910055495 .0 (22)申请日 2019 .01 .21 (71)申请人 上海上塔软件开发有限公司
地址 201403 上海市奉贤区金齐路868号 4352室
(72)发明人 何光宇 范帅 肖居承 何果红 (51)Int .Cl .
3
CN 109754335 A
说 明 书
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一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法
ຫໍສະໝຸດ Baidu
技术领域 [0001] 本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体为一种基于负荷准线的高比例新 能源消纳方法。
背景技术 [0002] 我国积极推动新能源发展，累计装机居世界首位，但弃风弃光现象也十分严重。高 比 例新能源并网是未来电 力系统的基本特征 ，如何提升系统接纳大规模新能源的能 力是当 前最重要的研究问题之一。 [0003] 消纳大规模新能源要求系统具备足够大的调节能力，调峰容量的不足将导致弃风 弃光现象的出现。然而 ，未来电 力系统中 ，大量常规电 源将被新能源发电 所替代 ，系统 调节 能力十分有限。在不考虑电能大量外送或输入的情况下，常规电源不仅需跟随负荷变化，还 要平衡新能源的 波动 ，当此叠加的 波动超出系统 调节范围时 ，必须控制新能源的出力以 确 保 系统 动态平衡 ，否则也就产生弃风弃光。由 此可见 ，仅依靠常规电 源的 调节能 力 ，系统将 很难接纳高比例的新能源。 [0004] 需求响应(Demand Response ,DR)使系统中灵活负荷参与到供需平衡调节中，为系 统增加了可调节的空间，是促进新能源消纳的有效途径。近年来，国内外学者已经在此领域 取得丰富的研究成果，该技术主要可以分为两个大的方面，分别是如何实施DR，以及DR如何 提升系统运行能力。在如何实施DR方面，通常将DR分为基于电价和基于激励两类。 [0005] 基于价格的DR以电价为杠杆，将批发侧动态电价反映到零售侧，间接地调节供需 平衡。常见的价格型DR包括分时电价、尖峰电价、实时电价等，激励型DR包括可中断负荷、直 接负荷控制、尖峰补贴、奖励券发放等。相比基于电价的DR，激励型DR并不涉及基本电价，对 电 力市场其它环节的影响小 ，用户不会面临利益损失的风险 ，易于吸 引大量 用户参与 ，当前 激励型DR广泛采用负荷基线(Customer Baseline Load ,CBL)对用户的贡献进行评估，也是 实施DR的基础。 [0006] 虽然DR已有非常广泛的研究，但当前提出的各类机制主要以削减负荷尖峰或提升 微网运行能力为目标，因而实施的范围侧重系统内小比例用户群体，实施的频次较低，通常 只在特定时段开展。而在未来电 力系统中 ，新能源占比 超过40％甚至更高 ，可调节资源十分 有限 ，促进新能源的 消纳将成为实施DR的首要目标 ，DR也将面向海量 用户开展 ，参与响应的 负荷比 例大大提高 ，且常态化实施。考虑到以 促进新能源消纳的 DR机制最重要的特征即在 用户侧大规模推广实施 ，对应当前研究的 DR统称为局部实施的 DR ，适合未来新能源电 力系 统的称作为大规模DR，故亟需设置一种局部实施的DR向大规模DR转变的机制，基于此，本发 明设计了一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，以解决上述问题。
2-1)建立经济调度的目标函数； 2-2)建立约束条件。 4 .根据权利要求3所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步 骤2-1)中，经济调度的目标函数为：
其中， 表示系统内第i个可调节的发电机在t时段有功出力，共NG台可调节发电机； PR(t)为系统内光伏、风电所有新能源发电在t时段的出力；PR .max(t)为t时段新能源可出力 的最大值，通过日前预测获得；ai ,bi ,ci为第i台可控机组的费用系数，目标函数第一项也即 所有可控发电 机组的 运行费 用和 ，CR为弃风弃光费 用，目 标函数 第二项也即未 消纳新能 源 产生的费用，为充分消纳新能源，CR设置为非常大的系数。
G06Q 50/06(2012 .01)
(10)申请公布号 CN 109754335 A (43)申请公布日 2019.05.14
( 54 )发明 名称 一 种基于负荷准线的高比 例新能 源消纳方
法 ( 57 )摘要
本发明公开了电 力系统及其自动化技术领 域的 一 种基于负荷准线的高比 例新能 源消纳方 法 ，包括提取DR 用户负荷曲 线的 形状 、计算负荷 准 线 和建立衡量 用 户实际 负荷曲 线形状 与负荷 准线相似度的 模型 ，提出负荷准线新概念 、算法 以及准线相似度指标，并以准线相似度指标作为 用户参与DR的效益评价指标，负荷准线在大规模 DR中起 引导作 用 ，是 用户响应的目 标 ，也是效益 评估的 基础 ，负荷准线的 确定与 用户属性无关 ， 依赖于发电 侧运行状态 ，相比 计算负荷基线时需 要大量 用户信息 ，负荷准线更 加容易得到 ，通过 一种自下而上的 、用户自 趋优的 调节方式 ，更易 于分散化部署引导 用户改善 用电 方式 ，从而促进 新能源消纳。
1-1)记l(t)为负荷曲线，在时段T内的总电量为
1-2)定义标准化负荷曲线l*(t)＝fu(l(t))＝l(t)/αt＝1 ,2 ,… ,T，l*(t)即负荷曲线l
(t)经标准化算法fu(·)后的值，负荷曲线在量级上的特征消去，保留曲线形状的特征。
3 .根据权利要求1所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步 骤2中，计算负荷准线，具体为，
约束条件为：
是根
PR(t)和 是控制变量，其它为确定的常数，PR(t)被记作可控量。 6 .根据权利要求1所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步
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权 利 要 求 书
骤3，建立衡量用户实际负荷曲线形状与负荷准线相似度的模型，具体为，
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其中，l*(t)是待度量的负荷曲线按照式标准化后的值，d为两条序列的欧式距离，E是将 欧式距离转换到(0 ,1]区间后的度量指标。
权利要求书2页 说明书5页 附图2页
CN 109754335 A
CN 109754335 A
权 利 要 求 书
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1 .一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤1，提取DR用户负荷曲线的形状； 步骤2，计算负荷准线； 步骤3，建立衡量用户实际负荷曲线形状与负荷准线相似度的模型。 2 .根据权利要求1所述的一种基于负荷准线的高比例新能源消纳方法，其特征在于：步 骤1中，提取DR用户负荷曲线的形状，具体为，