电力系统中负荷精细化控制方法和系统

摘要

本发明提供一种电力系统中负荷精细化控制方法，包括：控制中心检测当前用户群需调整的负荷量；控制中心获取所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别；控制中心根据所述用电器的备用容量和所述负荷调控级别，计算所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷；控制中心根据所述当前用户群需调整的负荷量和所述用户群不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；其中，所述负荷调控包括本次调控级别及调控比例；所述用户端接收所述负荷调控信号，根据所述本次负荷调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷。本发明还提供对应的系统，能大幅降低电力系统的处理负担，提高负荷调控速度。

权利要求

1.一种电力系统中负荷精细化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：控制中心检测当前用户群需调整的负荷量；其中，所述用户群包括多个用户端，所述用户端包括多台用电器；

控制中心获取所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别；

控制中心根据所述用电器的备用容量和所述负荷调控级别，计算所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷；

控制中心根据所述当前用户群需调整的负荷量和所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；其中，所述负荷调控信号包括本次调控级别及调控比例；

所述用户端接收所述负荷调控信号，根据所述本次调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷；

其中，所述控制中心根据所述当前用户群需调整的负荷量和所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端的步骤包括：令l＝l0，

其中，l0为最低的负荷调控级别， 为负荷调控级别l对应的可调控负荷；

若Q≥ΔQt，则确定所述本次调控级别为l；

若Q＜ΔQt，则令l＝l+1， 若l为负荷调控级别中最大的级别，则确定所述本次调控级别为l；

其中，l＝l+1表示将当前的负荷调控级别增加一个级别；ΔQt为所述当前用户群需调整的负荷量。

2.根据权利要求1所述的电力系统中负荷精细化控制方法，其特征在于，所述控制中心根据所述当前用户群需调整的负荷量和所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端的步骤包括：根据所述当前用户群需调整的负荷量、所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷以及所述本次调控级别，通过下式计算所述调控比例：其中，rsignal为所述调控比例，lsignal为所述本次调控级别，lsignal-1表示将当前的负荷调控级别减少一个级别。

3.一种电力系统中负荷精细化控制系统，其特征在于，包括控制中心和用户群，所述用户群包括多个用户端，所述用户端包括多台用电器：所述控制中心包括检测模块，用于检测当前用户群需调整的负荷量；

所述控制中心包括获取模块，用于获取所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别；

所述控制中心包括计算模块，用于根据所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别，计算所述用户群不同负荷调控级别的可调控负荷；

所述控制中心包括发送模块，用于根据所述当前用户群中需调整的负荷量和所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；其中，所述负荷调控信号包括本次调控级别及调控比例；

所述用户端用于接收所述负荷调控信号，根据所述本次调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷；

其中，所述发送模块还用于：

令l＝l0，

其中，l0为最低的负荷调控级别， 为负荷调控级别l对应的可调控负荷；

若Q＜ΔQt，则令l＝l+1， 若Q≥ΔQt，则确定所述本次调控级别为l；

其中，l＝l+1表示将负荷调控级别增加一个等级；ΔQt为所述当前用户群需调整的负荷量。

4.根据权利要求3所述的电力系统中负荷精细化控制系统，其特征在于，所述发送模块还用于：根据所述当前用户群需调整的负荷量、所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷以及所述本次调控级别，通过下式计算所述调控比例：其中，rsignal为所述调控比例，lsignal为所述本次调控级别。

说明书

电力系统中负荷精细化控制方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统计算领域，特别是涉及一种电力系统中负荷精细化控制方法，以及一种电力系统中负荷精细化控制系统。

背景技术

[0002] 当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，需改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定，并抑制电价上升。

[0003] 据预测，2020年全社会用电量将达到7.7万亿千瓦时左右，最大负荷将达到12.7亿千瓦。如果供电方能实施有效的负荷调控，则至少可以实现节电5％及降低高峰负荷5％，到2020年可至少减少电力装机1.3亿千瓦，发电侧平均负荷率至少提高约4个百分点，可降低发电煤耗8.4克/千瓦时，从而每年可以节约标准煤约5500万吨；用电侧用电效率提高5个百分点，则届时全国可少发电量约4000亿千瓦时，相当于一年减少约1.3亿吨标准煤消耗。因此可见，供电方对电力用户实施负荷调控将产生十分可观的节能减排和社会效益。

[0004] 传统技术通常会对造成电网减供负荷的比例对事故等级进行了划分。例如，对于负荷在2000万千瓦以上的省、自治区电网，减供负荷13％以上30％以下，则构成重大事故；减供负荷30％以上，则构成特别重大事故。目前，我国单个特高压交直流输电工程输送容量较大，例如，锦苏直流额定输送功率达720万千瓦，长治—南阳—荆门特高压交流示范工程额定输送功率达500万千瓦。在特高压交直流输电形成网状结构之前，单个特高压输电通道故障后无潮流转移通道，对两端电网造成较大冲击，不可避免造成较大比例的切机、切负荷的后果。

[0005] 目前，由于电力用户数量非常巨大，电力系统负荷调控的计算量和处理负担非常大，且处理速度慢，电力系统稳定控制系统的切负荷装置一般设置在110kV及以上变电站，切负荷时拉停出线开关，具有“一黑黑一片”的特点，负荷调控的方式属于粗放型，无法满足需求。

发明内容

[0006] 基于此，本发明提供一种电力系统中负荷精细化控制方法和系统，能大幅降低电力系统的处理负担，提高负荷调控速度。

[0007] 一种电力系统中负荷精细化控制方法，包括如下步骤：

[0008] 控制中心检测当前用户群需调整的负荷量；其中，所述用户群包括多个用户端，所述用户端包括多台用电器；

[0009] 控制中心获取所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别；

[0010] 控制中心根据所述用电器的备用容量和所述负荷调控级别，计算所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷；

[0011] 控制中心根据所述当前用户群需调整的负荷量和所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；其中，所述负荷调控信号包括本次调控级别及调控比例；

[0012] 所述用户端接收所述负荷调控信号，根据所述本次负荷调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷。

[0013] 一种电力系统中负荷精细化控制系统，包括控制中心和用户群，所述用户群包括多个用户端，所述用户端包括多台用电器：

[0014] 所述控制中心包括检测模块，用于检测当前用户群需调整的负荷量；

[0015] 所述控制中心包括获取模块，用于获取所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别；

[0016] 所述控制中心包括计算模块，用于根据所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别，计算所述用户群不同负荷调控级别的可调控负荷；

[0017] 所述控制中心包括发送模块，用于根据所述当前用户群中需调整的负荷量和所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；其中，所述负荷调控信号包括本次调控级别及调控比例；

[0018] 所述用户端用于接收所述负荷调控信号，根据所述本次负荷调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷。

[0019] 上述电力系统中负荷精细化控制方法和系统，控制中心检测当前用户群需调整的负荷量，并获取用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别，计算用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，接着再生成负荷调控信号广播给各个用户端；用户端则根据负荷调控信号中的本次负荷调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷；从而大幅降低了控制中心的计算量，本发明易于扩展，是一种非侵入式的负荷调控方法，能兼容多种用电器，能够实现负荷的精细化调控。

附图说明

[0020] 图1为本发明电力系统中负荷精细化控制方法在一实施例中的流程示意图。

[0021] 图2为本发明电力系统中负荷精细化控制方法在一实施例中负荷调控信号的示意图。

[0022] 图3为本发明电力系统中负荷精细化控制方法在一实施例中用户端中不同负荷调控级别对应的用电器的示意图。

[0023] 图4为本发明电力系统中负荷精细化控制系统在一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

[0024] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0025] 如图1所示，是本发明电力系统中负荷精细化控制方法的流程示意图，包括如下步骤：

[0026] S11、控制中心检测当前用户群需调整的负荷量；其中，所述用户群包括多个用户端，所述用户端包括多台用电器；

[0027] S12、控制中心获取所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别；

[0028] S13、控制中心根据所述用电器的备用容量和所述负荷调控级别，计算所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷；

[0029] S14、控制中心根据所述当前用户群需调整的负荷量和所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；其中，所述负荷调控信号包括本次调控级别及调控比例；

[0030] S15、所述用户端接收所述负荷调控信号，根据所述本次负荷调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷；

[0031] 本实施例中，控制中心首先获取当前用户群需调控的负荷量；所述用户群包括与控制中心连接的多个用户端，每个用户端连接多台用电器，用电器可包括空调、台灯、饮水机、电视、充电器等。

[0032] 控制中心还从各个用户端获取每个用户端中连接的各个所述用电器的备用容量和所述用电器对应的预设的负荷调控级别；

[0033] 本实施例的负荷调控级别可用于区分当前电网的状态和电器参与负荷调控的参与度，从而使：1)适合参与负荷调控的电器，首先参与到负荷调控中，使得电网更少能耗地运行；2)不适合长期但可以短时间、少量参与负荷调控的电器，仅在电网急需减少负荷时参与响应，从而保证电网安全、稳定运行。用户端通过预设的负荷调控级别，允许电器以不同的深度参与到负荷调控中，使参与形式更灵活。

[0034] 例如，负荷调控级别可包括如下表所示的4个级别，也可以根据实际需要在此基础上扩展：

[0035]

[0036]

[0037] 负荷调控级别之间存在相对大小的等级关系，上表所述的4个级别的关系为随时参与＜峰荷参与＜紧急参与＜从不参与，各个级别具有相应的级别标识，依次为0、1、2、N/A；“从不参与”级别由于不参与负荷调控，因此本实施例后续在统计负荷时可不予考虑。

[0038] 接下来，控制中心根据所述用电器的备用容量和所述负荷调控级别，统计计算所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，之后再结合所述当前用户群需调整的负荷量，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；

[0039] 控制中心接收每个用户端发送的其预存的各台用电器的备用容量及预设的该用电器对应的负荷调控级别并进行统计，从而得到整个用户群不同负荷调控级别对应的总的备用容量，接着根据以下方法生成负荷调控信号：

[0040] 令l＝l0，

[0041] 其中，l0为最低的负荷调控级别， 为负荷调控级别l对应的可调控负荷；

[0042] 若Q≥ΔQt，则确定所述本次调控级别为l；

[0043] 若Q＜ΔQt，则令l＝l+1， 若l为负荷调控级别中最大的级别，则确定所述本次调控级别为l；

[0044] 其中，l＝l+1表示将当前的负荷调控级别增加一个级别；ΔQt为所述当前用户群需调整的负荷量；

[0045] 确定本次调控级别之后，可进一步计算调控比例；可根据所述当前用户群需调整的负荷量、所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷以及所述本次调控级别，通过下式计算：

[0046]

[0047] 其中，rsignal为所述调控比例，lsignal为所述本次调控级别，lsignal-1表示将当前的负荷调控级别减少一个级别。

[0048] 负荷调控信号包括本次负荷调控级别及调控比例两个数据；负荷调控信号的生成，通过合理分配，可以缩小负荷调控信号的大小，从而提高发布负荷调控信号的效率，减少向大量用户端广播负荷调控信号的工作量。

[0049] 本实施例中，负荷调控信号可使用2字节表示本次负荷调控级别及调控比例，本实施例中负荷调控级别可包括3级，利用4位二进制即可表示[0,7]区间内的整数，足以表示负荷调控级别；剩余的12位用于记录调控比例，表示范围为0～212-1的调控比例；因此，调控比例还需进行离散化处理，通过下式计算：

[0050] k＝round((2n-1)×rsignal)；

[0051] 其中，k为所述离散化处理后的调控比例，n为预设的二进制位数。

[0052] 例如，当控制中心根据供电方的指令，检测到需减少10000W负荷时，根据统计计算，获得用户群中3个负荷调控级别：随时参与级别(0)对应备用容量是8502W、峰荷参与级别(1)对应备用容量是10220W，紧急参与级别(2)对应备用容量是7018W；

[0053] 接着确定本次调控级别：

[0054] (1)设l＝0，

[0055] (2)若Q≥ΔQt，则执行步骤(4)，否则继续执行步骤(3)。

[0056] (3)l＝l+1， 返回步骤(2)；若l超过负荷调控级别的最大值，则直接将lsignal＝l输出。

[0057] (4)确定本次调控级别lsignal＝l；

[0058] 确定本次调控级别之后，进一步计算调控比例；可通过下式计算：

[0059]

[0060] 按照上述步骤，本实施例中的本次调控级别为：

[0061] lsignal＝1

[0062]

[0063] 将调控比例离散化后，可得：

[0064]

[0065] 按照本实施例的负荷调控信号格式，生成的负荷调控信号可如图2所示。

[0066] 用户端接收到所述负荷调控信号，从所述负荷调控信号中读取出本次调控级别和调控比例，对各个用电器进行负荷调控；如图3所示，是用户端中不同负荷调控级别对应的用电器的示意图；

[0067] 由于调控比例经过离散化处理，用户端需将离散化处理的调控比例进行归一化处理：

[0068]

[0069] 具体的，用户端如何根据所述负荷调控信号对各个用电器进行调控的步骤如下:

[0070] 用户端收到负荷调控信号(lsignal,rsignal)后，所有级别高于本次负荷调控级别的预设调控策略都不会执行，所有低于本次负荷调控级别的预设调控策略都会执行，等级恰好与本次负荷调控级别相等的策略，会根据rsignal与具体策略后果，选择性地执行，负荷调控信号是一个正整数，rsignal∈[0,4095]。

[0071] 用户端根据负荷调控信号进行负荷调控，负荷调控过程具体如下：

[0072] 各用户端获取各用电设备在各负荷调控级别下的备用容量：

[0073]

[0074] 其中，l为所述负荷调控级别，i为所述用电器， 为用电器i在负荷调控级别l下的实际备用容量， 为用电器i在负荷调控级别l下的最大备用容量；

[0075] 各用户端获取各负荷调控级别下各用电器的备用容量的总和，生成各负荷调控级别的总备用容量；各用户端接收负荷调控信号，并根据接收的负荷调控信号和各负荷调控级别下的总备用容量，获取调控各用户端对应的用电器的用电量的负荷调控策略；根据所述负荷调控策略，调控各用户端对应的用电设备的用电状态；

[0076] 用户端接收负荷调控信号，将低于所述负荷级别的负荷调控级别对应的用电状态作为待执行的用电状态；根据所述调控比例和与所述负荷级别相同的负荷调控级别的总备用容量，生成与所述负荷级别对应的负荷调控策略，具体的可根据负荷调控信号中的备用容量、调控比例及如下模型进行求解，获取每个用电状态的xj，生成与所述负荷级别对应的负荷调控策略：

[0077]

[0078]

[0079] 其中，j为用电状态，lsignal为所述本次负荷调控级别，γsignal为所述负荷调控信号中的调控比例， 为调控后的各用电器的备用容量的总量， 为用电状态j在所述负荷级别lsignal下的备用容量， 为与所述负荷级别相同的负荷调控级别下的总备用容量，xj为用于标识是否用电状态j的执行标识，Si为用电器i的用电状态集合。

[0080] 如图4所示，是本发明一种电力系统中负荷精细化控制系统的结构示意图，包括控制中心41和用户群42，所述用户群包括多个用户端421，所述用户端包括多台用电器：

[0081] 所述控制中心包括检测模块411，用于检测当前用户群需调整的负荷量；

[0082] 所述控制中心包括获取模块412，用于获取所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别；

[0083] 所述控制中心包括计算模块413，用于根据所述用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别，计算所述用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷；

[0084] 所述控制中心包括发送模块414，用于根据所述当前用户群需调整的负荷量和所述用户群不同负荷调控级别的可调控负荷，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；其中，所述负荷调控信号包括本次调控级别及调控比例；

[0085] 所述用户端421用于接收所述负荷调控信号，根据所述本次负荷调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷；

[0086] 本实施例中，控制中心首先获取当前用户群需调控的负荷量；所述用户群包括与控制中心连接的多个用户端，每个用户端连接多台用电器，用电器可包括空调、台灯、饮水机、电视、充电器等。

[0087] 控制中心还从各个用户端获取每个用户端中连接的各个所述用电器的备用容量和所述用电器对应的预设的负荷调控级别；

[0088] 本实施例的负荷调控级别可用于区分当前电网的状态和电器参与负荷调控的参与度，从而使：1)适合参与负荷调控的电器，首先参与到负荷调控中，使得电网更少能耗地运行；2)不适合长期但可以短时间、少量参与负荷调控的电器，仅在电网急需减少负荷时参与响应，从而保证电网安全、稳定运行。用户端通过预设的负荷调控级别，允许电器以不同的深度参与到负荷调控中，使参与形式更灵活。

[0089] 例如，负荷调控级别可包括如下表所示的4个级别，也可以根据实际需要在此基础上扩展：

[0090]

[0091] 负荷调控级别之间存在相对大小的等级关系，上表所述的4个级别的关系为随时参与＜峰荷参与＜紧急参与＜从不参与；从不参与级别由于不参与负荷调控，因此本实施例可后续在统计负荷时可不予考虑。

[0092] 接下来，控制中心根据所述用电器的备用容量和所述负荷调控级别，统计计算所述用户群不同负荷调控级别的可调控负荷，之后再结合所述当前用户群需调整的负荷量，生成负荷调控信号并发送给所述用户端；

[0093] 控制中心接收每个用户端发送的其预存的各台用电器的备用容量及预设的该用电器对应的负荷调控级别并进行统计，从而得到整个用户群不同负荷调控级别对应的总的备用容量，生成负荷调控信号：

[0094] 令l＝l0，

[0095] 其中，l0为最低的负荷调控级别， 为负荷调控级别l对应的可调控负荷；

[0096] 若Q≥ΔQt，则确定所述本次调控级别为l；

[0097] 若Q＜ΔQt，则令l＝l+1， 若l为负荷调控级别中最大的级别，则确定所述本次调控级别为l；

[0098] 其中，l＝l+1表示将当前的负荷调控级别增加一个级别；ΔQt为所述当前用户群需调整的负荷量；

[0099] 确定本次调控级别之后，进一步计算调控比例；可通过下式计算：

[0100]

[0101] 其中，rsignal为所述调控比例，lsignal为所述本次调控级别，lsignal-1表示将当前的负荷调控级别减少一个级别。

[0102] 负荷调控信号包括本次负荷调控级别及调控比例两个数据；负荷调控信号的生成，通过合理分配，可以缩小负荷调控信号的大小，从而提高发布负荷调控信号的效率，减少向大量用户端广播负荷调控信号的工作量。

[0103] 负荷调控信号可使用2字节表示本次负荷调控级别及调控比例，本实施例中负荷调控级别可包括3级，利用4位二进制即可表示[0,7]区间内的整数，足以表示负荷调控级别；剩余的12位用于记录调控比例，表示范围为0～212-1的调控比例；因此，调控比例还需进行离散化处理，通过下式计算：

[0104] k＝round((2n-1)×rsignal)；

[0105] 其中，k为所述离散化处理后的调控比例，n为预设的二进制位数。

[0106] 用户端接收到所述负荷调控信号，从所述负荷调控信号中读取出本次调控级别和调控比例，对各个用电器进行负荷调控。

[0107] 由于调控比例经过离散化处理，用户端需将离散化处理的调控比例进行归一化处理：

[0108]

[0109] 具体的，用户端还可用于：

[0110] 用户端收到负荷调控信号(lsignal,rsignal)后，所有级别高于本次负荷调控级别的预设调控策略都不会执行，所有低于本次负荷调控级别的预设调控策略都会执行，等级恰好与本次负荷调控级别相等的策略，会根据rsignal与具体策略后果，选择性地执行，负荷调控信号是一个正整数，rsignal∈[0,4095]。用户端根据负荷调控信号进行负荷调控。

[0111] 本发明电力系统中负荷精细化控制方法和系统，控制中心检测当前用户群需调整的负荷量，并获取用户端中所述用电器的备用容量和预设的负荷调控级别，计算用户群中不同负荷调控级别的可调控负荷，接着再生成负荷调控信号广播给各个用户端；用户端则根据负荷调控信号中的本次负荷调控级别及调控比例调整所述用电器的负荷；从而大幅降低了控制中心的计算量，本发明易于扩展，是一种非侵入式的负荷调控方法，能兼容多种用电器，能够实现负荷的精细化调控。

[0112] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。