一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法

1.本发明属于电力系统需求侧响应领域，具体涉及一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法，该方法有效提升了电力削峰填谷能力，并提升了供水系统的运行经济性。


背景技术：

2.能源一直以来都是人类赖以生存的基础，而能源电力行业更是支撑着我国经济走向繁荣。大力发展风能、太阳能等可再生能源、建设高比例可再生能源接入的新型电力系统已经成为了大势所趋，但是可再生能源由于其随机性和不确定性弃光与弃风情况严重。导致新型电力系统面临负荷过大，供需失衡，以及能源消耗过多等问题。而自从电力工业市场化改革后，电力系统难以找到一个需求侧管理的责任主体，多以补偿机制驱动用户自愿响应，容易出现需求侧响应不足导致电网运行不稳定的情况。所以积极寻找当前电力系统中的的需求侧响应主体，发掘需求侧响应潜力是电力系统稳定安全运行的一大难题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种利用高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷参与电力需求侧响应的调度方法，削锋填谷以提升电力系统稳定性，提升能源利用率。从而提升用户侧与生产侧经济效益。
4.为了达到上述目的，本发明提供了一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法，包括如下步骤：
5.步骤s1，收集电网售电价格历史数据划分调峰时段；
6.步骤s2，收集高层建筑群二次供水数据计算调峰时段的平均用水量；
7.步骤s3，基于各调峰时段的平均用水量，建立高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷的需求响应模型；
8.步骤s4，求解需求响应模型给出各调峰时段内各二次供水水泵运行时间；
9.步骤s5，基于求解结果安排各二次供水水泵的启停时间。
10.上述技术方案中，进一步地，所述的步骤s1中具体为：
11.收集目标高层建筑群所属电网各日售电价格历史数据，根据阶梯电价将各日用电时间划分为若干调峰时段；一个调峰时段中包括削峰期、填谷期、平段期，且削峰期内水泵不运行时二次供水余量发电馈网；根据日前一个月内各日用电时间调峰时段的划分，计算当日平均调峰时段，具体表示为：
12.[t1,t2,t3,
…
,tn]
[0013]
[0014][0015]
式中，ti为一天内的第i个调峰时段；分别表示调峰时段内填谷期、削峰期、平段期。
[0016]
进一步地，所述的步骤s2中具体为：
[0017]
收集目标高层建筑群二次供水各日用水量曲线，根据步骤s1中所划分的调峰时段，计算每一个调峰时段内填谷期、削峰期、平段期的平均用水量，表示为：
[0018][0019][0020]
式中c
i,j
表示第i个调峰时段内第j个水箱的平均用水量；分别表示第i个调峰时段内第j个水箱的填谷期、削峰期、平段期的平均用水量。
[0021]
进一步地，所述的步骤s3中具体包括：
[0022]
步骤s31，在调峰时段数量为n，二次供水水泵数量m时，确定需求响应模型的决策变量为二次供水水泵在不同调峰时段内的运行时间矩阵，表示为：
[0023][0024][0025]
式中，t
ij
为一天内的第i个调峰时段第j个二次供水水泵的运行时间；和分别为第i个调峰时段内第j个二次供水水泵在填谷期、削峰期、平段期的运行时间。
[0026]
二次供水水泵在不同调峰时段内填谷期的发电馈网时间，表示为：
[0027][0028]
式中为第i个调峰时段第j个二次供水水泵在填谷期的馈网时间。
[0029]
步骤s32，以单日内供水运行成本构建目标函数如下：
[0030]
[0031][0032][0033]
式中为供水运行成本；
[0034]ei
为平谷期内二次供水发电馈网收益；
[0035]
pc和pg分别为设备运行与馈网时的功率；
[0036]
uf、ur、uo、uk分别为填谷期、削峰期、平段期、馈网期的电价。
[0037]
步骤s33，定义运行时间约束：
[0038][0039][0040]
步骤s34，定义二次供水水箱水量约束：
[0041][0042][0043][0044][0045]
式中α为裕量系数，α》1；
[0046]
βc、βg分别为抽水与馈网单位水量的电量；
[0047]
为第i个调峰时段第j个水箱中填谷期、削峰期、平段期、馈网期开始时的水箱水量。
[0048]wmax
、w
min
分别为二次供水水箱的最大与最小储量。
[0049]
进一步地，所述的步骤s4中具体包括：
[0050]
求解步骤s3中建立的需求响应模型，计算每一个调峰时段内各二次供水水泵的运行时间。
[0051]
进一步地，所述的步骤s5中具体包括：
[0052]
基于步骤s4中的求解结果，分配每一台二次供水水泵的启停时间，从而优化各水泵的不连续性负荷。
[0053]
本发明的有益效果是：
[0054]
本发明首先对电网售电历史价格进行分析，将调度日根据历史电价信息划分为若干调峰时段。同时收集目标高层建筑群二次供水数据计算调峰时段的平均用水量。基于对调度日的调峰时段划分与目标高层建筑群二次供水调峰时段的平均用水量的计算，建立高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷的需求响应模型，最终求解需求响应模型得到各水泵在各调峰时段内各二次供水水泵的运行时间。本发明通过调整用电行为对电力系统进行削峰填谷，优化不连续负荷分布以提升供水系统运行经济性，降低电力系统运行压力，提升电力系统运行的可靠性与稳定性。同时可以有效减低建筑供水成本，有效促进新型电力系统需求侧与源网侧协同增效。
附图说明
[0055]
下面是结合附图和实施例对本发明的进一步说明：
[0056]
图1是本发明方法的流程图；
[0057]
图2是高层建筑供水系统示意图。
具体实施方式
[0058]
如图1为本发明的一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法的流程图。该方法具体包括如下步骤：
[0059]
步骤s1：收集目标高层建筑群所属电网各日售电价格历史数据，根据阶梯电价将各日用电时间划分为若干调峰时段。一个调峰时段中包括削峰期、填谷期、平段期，且削峰期内水泵不运行时二次供水余量发电馈网。根据日前一个月内各日用电时间调峰时段的划分，计算当日平均调峰时段：具体表示为：
[0060]
[t1,t2,t3,
…
,tn]
[0061][0062][0063]
式中ti为一天内的第i个调峰时段、调峰时段内填谷期、削峰期、平段期分别表示
为
[0064]
步骤s2：收集高层建筑群二次供水各日用水量曲线，根据步骤s1中所划分的调峰时段，计算每一个调峰时段内填谷期、削峰期、平段期的平均用水量，表示为：
[0065][0066][0067]
式中c
i,j
表示第i个调峰时段内第j个水箱的平均用水量；分别表示第i个调峰时段内第j个水箱的填谷期、削峰期、平段期的平均用水量。
[0068]
步骤s3：基于各调峰时段的平均用水量，建立高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷的需求响应模型，包括如下步骤：
[0069]
步骤s31，在调峰时段数量为n，二次供水水泵数量m时，确定需求响应模型的决策变量为二次供水水泵在不同调峰时段内的运行时间矩阵，表示为：
[0070][0071][0072]
式中，t
ij
为一天内的第i个调峰时段第j个二次供水水泵的运行时间；和分别为第i个调峰时段内第j个二次供水水泵在填谷期、削峰期、平段期的运行时间。
[0073]
二次供水水泵在不同调峰时段内填谷期的发电馈网时间，表示为：
[0074][0075]
式中为第i个调峰时段第j个二次供水水泵在填谷期的馈网时间。
[0076]
步骤s32，以单日内供水运行成本构建目标函数如下：
[0077][0078]
[0079][0080]
式中为供水运行成本；
[0081]ei
为平谷期内二次供水发电馈网收益；
[0082]
pc和pg分别为设备运行与馈网时的功率；
[0083]
uf、ur、uo、uk分别为填谷期、削峰期、平段期、馈网期的电价。步骤s33，定义运行时间约束：
[0084][0085]
步骤s34，定义二次供水水箱水量约束：
[0086][0087][0088][0089][0090]
式中α为裕量系数，α》1；
[0091]
βc、βg分别为抽水与馈网单位水量的电量；
[0092]
为第i个调峰时段第j个水箱中填谷期、削峰期、平段期、馈网
期开始时的水箱水量。
[0093]wmax
、w
min
分别为二次供水水箱的最大与最小储量。
[0094]
步骤s4：求解步骤s3中建立的需求响应模型，计算每一个调峰时段内各二次供水水泵的运行时间。
[0095]
步骤s5：基于步骤s4中的求解结果，分配每一台二次供水水泵的启停时间，从而可优化各水泵的不连续性负荷。
[0096]
如图2所示为高层建筑供水系统示意图。由于建筑高度的不断提升，政府建设供水管线压力不足，使得大部分高层建筑需对公共供水进行加压后使用。且多建有水箱以保证供水系统运行稳定性。而水箱作为这一系统中的储能单元改变了二次供水抽水负荷的连续性，使得其不连续性抽水负荷参与电力系统需求侧响应成为了可能。本发明方法不仅有助于电力系统稳定运行，同时可以提升二次供水系统运行经济性。

技术特征：
1.一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s1，收集电网售电价格历史数据划分调峰时段；步骤s2，收集高层建筑群二次供水数据计算各调峰时段的平均用水量；步骤s3，基于各调峰时段的平均用水量，建立高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷的需求响应模型；步骤s4，求解高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷的需求响应模型给出各调峰时段内各二次供水水泵运行时间；步骤s5，基于求解结果安排各二次供水水泵的启停时间。2.根据权利要求1所述的一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法，其特征在于，所述步骤s1中，调峰时段的划分具体为：收集目标高层建筑群所属电网各日售电价格历史数据，根据阶梯电价将各日用电时间划分为若干调峰时段；一个调峰时段中包括削峰期、填谷期、平段期，且削峰期内水泵不运行时二次供水余量发电馈网；根据日前一个月内各日用电时间调峰时段的划分，计算当日平均调峰时段，具体表示为：[t1,t2,t3,
…
t
i
…
,t
n
]]式中，t
i
为一天内的第i个调峰时段；t
if
、t
io
分别表示调峰时段内填谷期、削峰期、平段期。3.根据权利要求2所述的一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：收集目标高层建筑群二次供水各日用水量曲线，根据步骤s1中所划分的调峰时段，计算每一个调峰时段内填谷期、削峰期、平段期的平均用水量，表示为：算每一个调峰时段内填谷期、削峰期、平段期的平均用水量，表示为：式中c
i,j
表示第i个调峰时段内第j个水箱的平均用水量；分别表示第i个调峰时段内第j个水箱的填谷期、削峰期、平段期的平均用水量。4.根据权利要求3所述的一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法，其特征在于，所述步骤s3包含如下步骤：步骤s31，在调峰时段数量为n，二次供水水泵数量为m时，确定所述高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷的需求响应模型的决策变量为二次供水水泵在不同调峰时段内的运
行时间矩阵，表示为：行时间矩阵，表示为：式中，t
ij
为一天内的第i个调峰时段第j个二次供水水泵的运行时间；和分别为第i个调峰时段内第j个二次供水水泵在填谷期、削峰期、平段期的运行时间；二次供水水泵在不同调峰时段内填谷期的发电馈网时间，表示为：式中，为第i个调峰时段第j个二次供水水泵在填谷期的馈网时间；步骤s32，以单日内供水运行成本构建目标函数如下：步骤s32，以单日内供水运行成本构建目标函数如下：步骤s32，以单日内供水运行成本构建目标函数如下：式中，为供水运行成本；e
i
为平谷期内二次供水发电馈网收益；p
c
和p
g
分别为设备运行与馈网时的功率；u
f
、u
r
、u
o
、u
k
分别为填谷期、削峰期、平段期、馈网期的电价；步骤s33，定义运行时间约束：
步骤s34，定义二次供水水箱水量约束：步骤s34，定义二次供水水箱水量约束：步骤s34，定义二次供水水箱水量约束：步骤s34，定义二次供水水箱水量约束：步骤s34，定义二次供水水箱水量约束：式中，α为裕量系数，α>1；β
c
、β
g
分别为抽水与馈网单位水量的电量；分别为第i个调峰时段第j个水箱中填谷期、削峰期、平段期、馈网期开始时的水箱水量；w
max
、w
min
分别为二次供水水箱的最大与最小储量。

技术总结
本发明涉及一种基于二次供水不连续性抽水负荷的电力负荷需求侧响应方法。该方法包括如下步骤：步骤S1，收集电网售电价格历史数据划分调峰时段。步骤S2，收集高层建筑群二次供水数据计算各调峰时段的平均用水量。步骤S3，基于各调峰时段的平均用水量，建立高层建筑群二次供水不连续性抽水负荷的需求响应模型。步骤S4，求解需求响应模型给出各调峰时段内各二次供水水泵运行时间。步骤S5，基于求解结果安排各设备启停时间。本发明通过调整用电行为对电力系统进行削峰填谷，降低电力系统运行压力，提升电力系统运行的可靠性与稳定性。同时可以有效减低建筑供水成本，有效促进新型电力系统需求侧与网侧协同增效。系统需求侧与网侧协同增效。系统需求侧与网侧协同增效。


技术研发人员：钟崴 罗政 林小杰
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/8