[发明专利]一种基于矩阵分解的工业用电负荷分解方法

说明书

本发明公开一种基于矩阵分解的工业用电负荷分解方法，包括：步骤S1，通过非侵入式监测负荷节点，采集负荷节点数据，获得负荷数据矩阵；步骤S2，对所述负荷数据矩阵进行非负矩阵分解，分别获得基矩阵和系数矩阵，所述基矩阵用于表征负荷监测基，所述系数矩阵用于表征每一个用电设备的负荷在总负荷中的参数；步骤S3，建立用于优化所述基矩阵和所述系数矩阵的第一目标方程；步骤S4，根据优化后的系数矩阵进行负荷分解，并获取各用电设备对总负荷的贡献比例。本发明为非侵入式电力监测提供了一种切实有效的负荷分解方法，相比已有的基于经验的判断方法，本发明所提出的方法能为电力负荷分解提供更精确和更科学的参考。

技术领域

本发明涉及电力管理技术领域，尤其涉及一种基于矩阵分解的工业用电负荷分解方法。

背景技术

进行合理的电力需求侧管理，首先要做的就是明确各个负荷节点的实际需求，并按照负荷节点的实际需求和电力峰谷状态动态调整供电策略。在实际工业应用中，如果对每一个负荷节点进行监测，无疑会带来巨大的工作量，同时在负荷节点过多的情况下，要实现动态调度算法的复杂性会呈现出指数级增长。因此，在实际工业应用中，通常是一家单位或者一个厂房片区进行统一的负荷管理，并且对负荷的监测采用非侵入方式。在该种方式下，监测者只知道用电设备的总数量和总负荷曲线，却无法判断每一个用电设备的投切状态。在实际的应用中，只有了解了具体每一类用电设备的实际用电状态，才能合理地为每一类设备分配电力资源，以及申报用电配额。目前，在工业界尚无普遍使用的标准化负荷分解方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于矩阵分解的工业用电负荷分解方法，以有效地对负荷进行分类，初步实现工业用户投切负荷的判断准则。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于矩阵分解的工业用电负荷分解方法，包括：

步骤S1，通过非侵入式监测负荷节点，采集负荷节点数据，获得负荷数据矩阵；

步骤S2，对所述负荷数据矩阵进行非负矩阵分解，分别获得基矩阵和系数矩阵，所述基矩阵用于表征负荷监测基，所述系数矩阵用于表征每一个用电设备的负荷在总负荷中的参数；

步骤S3，建立用于优化所述基矩阵和所述系数矩阵的第一目标方程并求解；

步骤S4，根据所述系数矩阵的最优解进行负荷分解，并获取各用电设备对总负荷的贡献比例。

其中，所述第一目标方程为：

s.t.，U_i≥0，V_i≥0，i＝1，2，...，m

其中，X为负荷数据矩阵，U为基矩阵，V为系数矩阵，下标i和j表示采集的第i份数据，m表示采集的数据总份数，α＞0以及β＞0是两个平衡参数，用于调节不同的项在所述第一目标方程中所占的比例，s.t.表示约束条件，下标F表示矩阵的弗罗贝尼乌斯范数；

通过优化所述第一目标方程得到U和V的最优解。

其中，所述第一目标方程进一步表示为如下第二目标方程，并采用交叉迭代方法优化所述第二目标方程：

s.t.，U_i≥0，V_i≥0，i＝1，2，...，m

其中，tr()表示矩阵的秩。

其中，所述第二目标方程的具体优化过程包括：

引入两个拉格朗日乘子P和Q，将所述第二目标方程的拉格朗日方程表示为如下第三目标方程：

将所述第三目标方程中的每一个部分单独优化，对于每一个指定的i，其优化方程可以表示为如下第四目标方程：