基于区域综合能源系统的用户侧需求响应方法

技术领域

本发明涉及需求响应技术领域，尤其是指基于区域综合能源系统的用户侧需求响应方法。

背景技术

区域综合能源系统终端用户的复杂多元性，在给系统带来庞大需求响应潜力的同时，不同产业类型的终端用户在需求响应潜力和响应特性上的差异，也给用户侧灵活性负荷资源的整合和优化配置带来了挑战。且因区域综合能源系统中因包含的能源种类较多，灵活性负荷之间的能源转换关系和用能情况也变得较为复杂，对于其中一种负荷进行调度运行时，往往也会对其他负荷的运行造成影响。但在现有的区域综合能源系统的灵活性负荷整合和需求响应配置的过程中，依旧沿用针对各类灵活性负荷分别进行单独的需求响应分析的方式，并未考虑到不同灵活性负荷之间的内在联系，这也就会导致灵活性负荷资源的配置出现不合理的情况，直接导致设计的用户侧需求响应策略同各终端用户的实际用能情况不符合的问题出现，进而导致区域综合能源系统制定的需求响应策略无法得到有效实施、系统能量供需不匹配等一系列问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供基于区域综合能源系统的用户侧需求响应方法，能够针对区域综合能源系统中的灵活性负荷进行资源整合，并根据灵活性负荷间的关联关系以及对应的需求响应机制进行需求响应资源的整合，从而根据整合后的需求响应资源进行用户侧需求响应，能够解决现有的区域综合能源系统的灵活性负荷整合和需求响应配置的过程中存在的未考虑到不同灵活性负荷之间的内在联系，使得灵活性负荷资源的配置不合理，需求响应策略与实际用能情况不符合的问题，使得用户侧需求响应能够更加符合区域综合能源系统的实际用能情况，灵活性负荷的整合和需求响应配置更加合理，从而保障区域综合能源系统更加高效、可靠地供能。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

基于区域综合能源系统的用户侧需求响应方法，包括，

对区域综合能源系统中用户侧产业进行产业集群划分，并基于产业集群划分结果确定区域综合能源系统中的灵活性负荷资源；

基于能源类型对灵活性负荷资源进行分类，并对每种灵活性负荷进行关联性分析，确定每种灵活性负荷的需求响应机制，基于关联性分析结果以及对应的需求响应机制对灵活性负荷资源的需求响应资源进行整合；

获取区域综合能源系统用户侧的用能数据和供能侧的供能数据，在区域综合能源系统用户侧的用能数据和供能侧的用能数据满足用户侧需求响应的触发条件时，根据整合后的需求响应资源进行用户侧需求响应。

进一步的，所述根据整合后的需求响应资源进行用户侧需求响应，包括，根据负荷类型对整合后的需求响应资源的划分，确定每个负荷类型具备的需求响应资源以及对应的需求响应机制，获取区域综合能源系统中供能侧的供能数据和用户侧的用能数据，根据区域综合能源系统中供能侧的供能数据和用户侧的用能数据确定调度目标，按照调度目标确定每种负荷类型参与需求响应的负荷量，并根据每种负荷类型对应的需求响应机制进行需求响应。

进一步的，所述负荷类型包括可平移负荷、可调度负荷和可削减负荷。

进一步的，所述根据区域综合能源系统中供能侧的供能数据和用户侧的用能数据确定调度目标，按照调度目标确定每种负荷类型参与需求响应的负荷量，包括，根据供能侧的供能数据和用户侧的用能数据确定供需差异，并按照供需差异确定调度目标以及调度目标的衡量参数，确定每种负荷类型中包含的灵活性负荷种类，根据灵活性负荷种类间的关联关系确定每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度，基于每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度确定每种负荷类型的单位负荷调整后对于调度目标的衡量参数的调整量，根据调度目标、每种负荷类型的单位负荷调整后对于调度目标的衡量参数的调整量以及每种负荷类型的负荷调度限制分配每种负荷类型参与需求响应的负荷量。

进一步的，所述根据灵活性负荷种类间的关联关系确定每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度，包括，确定每种灵活性负荷之间的能源流通情况，选择其中一种灵活性负荷，根据对应的能源流通情况确定与其存在能源关联关系的灵活性负荷，调整选择的灵活性负荷的单位负荷，计算调整选择的灵活性负荷的单位负荷后，与其存在能源关联关系的每种灵活性负荷的负荷波动值，并根据负荷波动值的计算结果确定选择的灵活性负荷单位负荷调整后对与其存在能源关联关系的每种灵活性负荷的影响程度，并重新选择一种灵活性负荷，确定其单位负荷调整后对与其存在能源关联关系的每种灵活性负荷的影响程度，直至完成所有灵活性负荷的单位负荷调整，确定每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度。

进一步的，所述根据可平移负荷的对应的需求响应机制进行需求响应，包括，确定需求响应所处时间段以及可平移负荷的工艺流程以及每段工艺流程的起始时序，将每段工艺流程对应的生产班制作为调度单位，基于对应的参与需求响应的可平移负荷的负荷量以及需求响应所处时间段选择需要进行调度的工艺流程，改变需要进行调度的工艺流程的起始时序，进行需求响应所处时间段内可平移负荷的整体平移。

进一步的，所述根据可调度负荷的对应的需求响应机制进行需求响应，包括，获取可调度负荷的用能数据，基于可调度负荷的用能数据评估每个时段的用能压力以及调度余量，确定需求响应所处时间段以及参与需求响应的可调度负荷的负荷量，根据需求响应所处时间段和每个时段的用能压力确定可调度负荷的调度目标时段，并根据每个时段的调度余量和参与需求响应的可调度负荷的负荷量确定每个调度目标时段所承载的调度负荷量。

进一步的，所述根据可削减移负荷的对应的需求响应机制进行需求响应，包括，获取每个可削减负荷的用能数据，基于用能数据确定每个可削减负荷在需求响应所处时间段下的削减潜力，并根据每个可削减负荷在需求响应所处时间段下的削减潜力计算每个可削减负荷在负荷削减补偿机制下的削减补偿系数，并将削减补偿系数与预设阈值进行比较，选择削减补偿系数达到预设阈值的可削减负荷进行需求响应，并分配参与需求响应的可削减负荷的负荷量至各个选择的可削减负荷进行需求响应。

进一步的，所述削减补偿系数的表达式为：

E

其中，a、b、c、d均表示价格补偿的波动系数，α

本发明的有益效果是：

针对区域综合能源系统中的灵活性负荷进行资源整合，并根据灵活性负荷间的关联关系以及对应的需求响应机制进行需求响应资源的整合，能够在获取区域综合能源系统的需求响应资源时，考虑到灵活性负荷之间的关联关系，将所有灵活性负荷作为整体的需求响应资源来进行后续的用户侧需求响应，使得用户侧需求响应能够更加符合区域综合能源系统的实际用能情况，灵活性负荷的整合和需求响应配置更加合理，从而保障区域综合能源系统更加高效、可靠地供能。

附图说明

图1是本发明的一种流程示意图；

图2是本发明实施例的一种可削减负荷的削减补偿系数和负荷削减量的变化趋势图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

实施例：

基于区域综合能源系统的用户侧需求响应方法，如图1所示，包括，

对区域综合能源系统中用户侧产业进行产业集群划分，并基于产业集群划分结果确定区域综合能源系统中的灵活性负荷资源；

基于能源类型对灵活性负荷资源进行分类，并对每种灵活性负荷进行关联性分析，确定每种灵活性负荷的需求响应机制，基于关联性分析结果以及对应的需求响应机制对灵活性负荷资源的需求响应资源进行整合；

获取区域综合能源系统用户侧的用能数据和供能侧的供能数据，在区域综合能源系统用户侧的用能数据和供能侧的用能数据满足用户侧需求响应的触发条件时，根据整合后的需求响应资源进行用户侧需求响应。

由于区域综合能源系统中所承载的能源类型较多，一个终端用户可能同时包含了多种类型负荷，而每种产业集群所对应的负荷情况并不一致，因此，先根据用户侧产业进行产业集群划分，再根据产业集群的种类来确定对应的灵活性负荷，实现灵活性负荷资源的整合。而在后续进行灵活性负荷的关联性分析时，产业集群间的能源传输情况和运行关联性也能够为灵活性负荷的关联性分析提供数据依据。

而在将需求响应资源进行整合后，能够将所有灵活性负荷作为整体来进行需求响应分析，而不是单独对各灵活性负荷进行分析，能够考虑到灵活性负荷在需求响应过程中对于其他负荷的影响，使得用户侧需求响应的结果能够更加符合区域综合能源系统的实际用能情况。

所述触发条件包括用户侧的负荷备用容量低于对应阈值，用户侧的局部过载量高于对应阈值，供能侧的供能缺口量超过对应阈值，当前时段区域综合能源系统的最高负荷量超过对应阈值以及当前时段区域综合能源系统的负荷峰谷值差超过对应阈值，当供能侧的供能数据和用户侧的用能数据满足至少一个触发条件时，触发用户侧需求响应。

所述根据整合后的需求响应资源进行用户侧需求响应，包括，根据负荷类型对整合后的需求响应资源的划分，确定每个负荷类型具备的需求响应资源以及对应的需求响应机制，获取区域综合能源系统中供能侧的供能数据和用户侧的用能数据，根据区域综合能源系统中供能侧的供能数据和用户侧的用能数据确定调度目标，按照调度目标确定每种负荷类型参与需求响应的负荷量，并根据每种负荷类型对应的需求响应机制进行需求响应。

由于不同负荷类型所对应的需求响应机制不同，所达到的需求响应效果也不同，因此，可根据具体的供能数据、用能数据以及对应满足的触发条件来确定需求响应的调度目标。

所述负荷类型包括可平移负荷、可调度负荷和可削减负荷。

所述根据区域综合能源系统中供能侧的供能数据和用户侧的用能数据确定调度目标，按照调度目标确定每种负荷类型参与需求响应的负荷量，包括，根据供能侧的供能数据和用户侧的用能数据确定供需差异，并按照供需差异确定调度目标以及调度目标的衡量参数，确定每种负荷类型中包含的灵活性负荷种类，根据灵活性负荷种类间的关联关系确定每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度，基于每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度确定每种负荷类型的单位负荷调整后对于调度目标的衡量参数的调整量，根据调度目标、每种负荷类型的单位负荷调整后对于调度目标的衡量参数的调整量以及每种负荷类型的负荷调度限制分配每种负荷类型参与需求响应的负荷量。

由于每次触发需求响应的触发条件不一定相同，因此，可先根据供能数据和用能数据来确定具体的供需差异，根据供需差异可确定具体的触发条件，再根据触发条件以及对应的阈值来确定调度目标以及对应的衡量参数。以触发条件为当前时段区域综合能源系统的最高负荷量超过对应阈值为例，当前的调度目标即为通过用户侧需求响应使得当前时段区域综合能源系统的最高负荷量小于或等于对应阈值，衡量参数即为区域综合能源系统的负荷量。

每种触发条件在通过不同类型的负荷进行需求响应时，所能够达到的需求响应效果也不同，在确定满足的触发条件后，能够调取历史需求响应数据，判断该类触发条件下，需求响应效率最高的负荷类型，优先采用需求响应效率最高的负荷类型进行需求响应。

如满足的触发条件为当前时段区域综合能源系统的最高负荷量超过对应阈值时，其需求响应效率最高的负荷类型为可调度负荷，则在进行需求响应时，优先选择可调度负荷进行需求响应。

而针对不同调度目标，不同负荷类型调整所达到的效果也同样不同，若当前需求响应效率最高的负荷类型所具备的需求响应资源并无法达到调度目标的要求，则在后续分配参与需求响应的负荷量时，优先考虑效果最佳的负荷类型，提高需求响应效率。

由于区域综合能源系统的能源多样性和交互复杂性，每种负荷类型中包括多种灵活性负荷，在对其中一种灵活性负荷进行负荷调整时，势必会对其他灵活性负荷运行造成影响，因此，计算每种灵活性负荷单位负荷调整对于调度目标的衡量参数的调整量的平均值，并结合每种灵活性负荷单位负荷调整对于其他灵活性负荷的影响程度来对计算得到的平均值进行优化调整，将优化调整后的值作为对应负荷类型的单位负荷调整后对于调度目标的衡量参数的调整量。

具体的，所述根据灵活性负荷种类间的关联关系确定每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度，包括，确定每种灵活性负荷之间的能源流通情况，选择其中一种灵活性负荷，根据对应的能源流通情况确定与其存在能源关联关系的灵活性负荷，调整选择的灵活性负荷的单位负荷，计算调整选择的灵活性负荷的单位负荷后，与其存在能源关联关系的每种灵活性负荷的负荷波动值，并根据负荷波动值的计算结果确定选择的灵活性负荷单位负荷调整后对与其存在能源关联关系的每种灵活性负荷的影响程度，并重新选择一种灵活性负荷，确定其单位负荷调整后对与其存在能源关联关系的每种灵活性负荷的影响程度，直至完成所有灵活性负荷的单位负荷调整，确定每种灵活性负荷单位负荷调整后对于其他灵活性负荷的影响程度。

将负荷波动值作为衡量影响程度的指标，通过灵活性负荷的历史运行数据和历史需求响应数据来确定会对需求响应调整造成影响的负荷波动值，从而将其作为影响程度的判别依据，每个影响程度对应一个负荷波动值阈值，根据计算得到的负荷波动值与负荷波动值阈值的比较，能够确定具体的影响程度，且每个影响程度对应一个负荷波动标准值。

在计算每种灵活性负荷单位负荷调整对于调度目标的衡量参数的调整量的平均值后，选择其中任意一类灵活性负荷进行单位负荷调整，确定受其负荷调度影响的其他每种灵活性负荷的负荷波动标准值，再根据其他每种灵活性负荷的负荷波动标准值分别计算在调度负荷波动标准值时，对于调度目标的衡量参数的调整量，并基于其他每种灵活性负荷的负荷波动标准值分别计算在调度每种灵活性负荷的负荷波动标准值时，其对于调度目标的衡量参数的调整量，根据计算结果对上述计算得到的平均值进行优化调整。

且收到对应设备运行的限制，每种负荷类型均具备对应的负荷调度限制，如可调度负荷，针对同一个可调度负荷，不可同时处于负荷转出与负荷转入工作状态。

所述根据可平移负荷的对应的需求响应机制进行需求响应，包括，确定需求响应所处时间段以及可平移负荷的工艺流程以及每段工艺流程的起始时序，将每段工艺流程对应的生产班制作为调度单位，基于对应的参与需求响应的可平移负荷的负荷量以及需求响应所处时间段选择需要进行调度的工艺流程，改变需要进行调度的工艺流程的起始时序，进行需求响应所处时间段内可平移负荷的整体平移。

可平移负荷对应过程工业类用户中某段工艺流程的用能负荷(通常包括工艺流程用电、工艺热、工艺冷)。由于过程工业用户的生产流程往往具有连续性，若简单地以单个时刻为单位进行负荷调度，会导致原本需要连续开展的工艺流程被拆分开，违背用户自身的实际用能规律。因此，对于可平移负荷，其响应方式为以每段工艺流程对应的生产班制为基本调度单位，通过对该段工艺流程的起始时序进行调整，来实现某一段时间内用能负荷的整体平移。

以过程工业用户J的需求响应为例，对过程工业用户J进行可平移负荷调度后的实际工艺用能需求量可表示为：

其中，

所述根据可调度负荷的对应的需求响应机制进行需求响应，包括，获取可调度负荷的用能数据，基于可调度负荷的用能数据评估每个时段的用能压力以及调度余量，确定需求响应所处时间段以及参与需求响应的可调度负荷的负荷量，根据需求响应所处时间段和每个时段的用能压力确定可调度负荷的调度目标时段，并根据每个时段的调度余量和参与需求响应的可调度负荷的负荷量确定每个调度目标时段所承载的调度负荷量。

可调度负荷对应离散制造类工业用户、战略新兴产业用户以及公共服务业用户中某些对用能时间要求相对宽松的用能负荷，主要涉及电负荷。相比可平移负荷，可调度负荷在参与需求响应时，无需考虑其是否违背用能连续性的问题，且可调度电负荷与冷、热灵活性负荷之间也不存在用能时间相互关联的关系。因此，可直接将零散分布在各个时段内的可调度负荷整合起来，确定当前可供调度的可调度负荷资源。本实施例中具体通过调整用能时间来将用能高峰段内的可调度负荷资源分配至用能压力较小的低谷段或平段，从而实现用户侧可调度负荷资源的优化配置。

在对用户侧可调度负荷资源进行负荷调度后，用户侧在需求响应所处时间段内i时刻的负荷需求量为：

其中，

由于具备负荷调度潜力的用户在参与负荷调度响应时，其逐时负荷调度量还受到自身负荷调度潜力与负荷消纳能力的影响，因此需满足以下约束：

其中，

对于可调度负荷，具备负荷调度潜力的用户在需求响应所处时间段内各时刻的负荷转出总量与负荷转入总量应处于持平状态，因此还需约束其逐时负荷调度情况，同时还需要对具备负荷调度潜力的用户的负荷调度状态做出约束，限制其不能同时处于负荷转出与负荷转入两种工作状态，上述两个约束条件具体为：

所述根据可削减移负荷的对应的需求响应机制进行需求响应，包括，获取每个可削减负荷的用能数据，基于用能数据确定每个可削减负荷在需求响应所处时间段下的削减潜力，并根据每个可削减负荷在需求响应所处时间段下的削减潜力计算每个可削减负荷在负荷削减补偿机制下的削减补偿系数，并将削减补偿系数与预设阈值进行比较，选择削减补偿系数达到预设阈值的可削减负荷进行需求响应，并分配参与需求响应的可削减负荷的负荷量至各个选择的可削减负荷进行需求响应。

可削减负荷，对应区域能源综合系统中用户侧负荷需求中的日常用电负荷和温控负荷。相比可平移与可调度负荷在参与需求响应时须保持自身负荷需求总量不变，可削减负荷的响应方式则是通过削减用户在用能高峰时段内的负荷需求来整用户侧的负荷需求。考虑到公共类用户相比工业类用户，其对用能时间、用能品质(如公共建筑的日常电器用电时间、空调的温控负荷等)的限制相对较低，具有更大的灵活性负荷削减潜力，且工业类用户已经以负荷平移和调度的形式参与到了需求响应项目中，过多的引入其他响应机制将无法保证其用能满意度，因此，本实施例中仅针对公共服务业用户的可削减负荷资源进行分析。

以某具备负荷削减潜力的用户L为例，其在运行日内的可削减负荷可根据用户自身用能情况进行部分削减或者完全削减，具体为：

其中，

而削减补偿系数作为量化反映负荷削减量对于补偿价格变动的敏感程度的值，其取值与负荷削减量α

当削减补偿系数E

E

其中，a、b、c、d均表示价格补偿的波动系数，α

价格补偿的波动系数受用户类型、削峰时段、当地政策的影响，可根据实际情况进行设置。

相比可平移负荷与可调度负荷，可削减负荷参与响应时对用户的用能体验响应最大，因此在建立负荷削减响应约束时，除负荷削减潜力的边界约束外，还需考虑用户的用能满意度要求，并设置削减削减负荷持续时间和削减次数的约束，上述约束条件具体为：

0≤α

其中，

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。