[发明专利]一种激励型需求响应下的用户响应可靠性评估方法

权利要求书

1.一种激励型需求响应下的用户响应可靠性评估方法，其特征是按如下步骤进行；

步骤一、获取居民用户的历史用电数据，包括：用户第n次响应当天的前x天的用电负荷数据、用户前n-1次响应时的日负荷数据和最大响应日负荷数据；

获取电网给定的用电负荷曲线，包括：用户前n-1次响应时电网给定的用电负荷数据、电网对用户响应激励政策的相关参数；

步骤二、建立用户的响应行为模型，利用最小二乘法计算用户的响应行为模型参数：

步骤2.1、利用式(1)建立激励政策下的用户的响应行为模型：

式(1)中：R为用户总体的响应程度，K为响应的收益率，c_K为响应行为模型的线性区斜率，R_max为用户总体响应的最大值，K_min和K_max分别为用户响应行为模型的死区阈值和饱和区阈值；

步骤2.2、将一天中电网要求用户响应的时间区间分为h个响应时段，共有k个用户参与响应，则根据用户第n次响应当天的前x天的负荷数据，利用式(2)计算第n次响应当天第i个用户在第t个响应时段的基准功率P_0(n),i(t)，从而得到第n次响应当天第i个用户在所有h个响应时段的基准功率{P_0(n),i(1),P_0(n),i(2),…,P_0(n),i(t),…,P_0(n),i(h)}，进而得到第n次响应当天k个用户在所有h个响应时段的基准功率1≤i≤k，1≤t≤h：

式(2)中，P_0(n),i(-d,t)为第n次响应当天第i个用户在前d天当天的第t个响应时段的实际功率；

步骤2.3、利用式(3)计算第n次响应当天用户总体在第t个响应时段的基准功率P_0(n)(t)，从而得到第n次响应当天用户总体在所有h个响应时段的基准功率{P_0(n)(1),P_0(n)(2),…,P_0(n)(t),…,P_0(n)(h)}：

步骤2.4、根据第n次响应当天所有h个响应时段用户总体的基准功率、电网给定的用电标准负荷功率和用户的最大响应负荷功率，利用式(4)计算第n次响应当天第t个响应时段用户总体的标准响应程度α_b(n)(t)，从而得到第n次响应当天所有h个响应时段的标准响应程度{α_b(n)(1),α_b(n)(2),…,α_b(n)(t),…,α_b(n)(h)}：

式(4)中：P_b(n)(t)为第n次响应当天第t个响应时段电网给定的用电负荷功率；P_max(n)(t)为第n次响应当天第t个响应时段用户的最大响应负荷功率；

步骤2.5、根据前n次响应中每次响应当天用户的实际负荷数据，利用式(5)计算第m次响应当天第t个响应时段用户总体的实际响应程度α_(m)(t)，从而得到第m次响应当天所有h个响应时段用户总体的实际响应程度{α_(m)(1),α_(m)(2),…,α_(m)(t),…,α_(m)(h)}，进而得到前n次响应中每次响应当天所有h个响应时段用户总体的实际响应程度1≤m≤n：

式(5)中：P_(m)(t)为第m次响应当天第t个响应时段用户总体的实际功率，P_0(m)(t)为第m次响应当天第t个响应时段用户总体的基准功率；P_max(m)(t)为第m次响应当天第t个响应时段用户总体的最大响应负荷；

步骤2.6、利用式(5)计算第m次响应当天用户总体的标准平均响应程度从而得到前n次响应中每次响应当天用户总体的标准平均响应程度

步骤2.7、利用式(7)计算第m次响应当天用户总体的平均响应程度从而得到前n次响应中每次响应当天用户总体的平均响应程度

步骤2.8、利用式(8)计算第m次响应当天用户总体的响应完成度R_(m)，从而得到前n次响应中每次响应当天用户总体的响应完成度{R₍₁₎,R₍₂₎,…,R_(m),…,R_(n)}：

步骤2.9、利用式(9)计算第m次响应当天用户总体的最大响应完成度R_max(m)，从而得到前n次响应中每次响应当天用户总体的最大响应完成度{R_max(1),R_max(2),…,R_max(m),…,R_max(n)}：

步骤2.10、利用式(10)计算第m次响应当天用户总体的响应完成率L_(m)，从而得到前n次响应中每次响应当天用户总体的响应完成率{L₍₁₎,L₍₂₎,…,L_(m),…,L_(n)}：

步骤2.11、利用式(11)计算第m次响应当天的响应收益率K_(m)，从而得到前n次响应中每次响应当天的响应收益率{K₍₁₎,K₍₂₎,…,K_(m),…,K_(n)}：

式(11)中：α_min(m)表示第m次响应当天激励政策奖励的响应程度起始阈值，α_mid(m)表示第m次响应当天激励政策奖励的响应程度中间值，α_max(m)表示第m次响应当天激励政策奖励的响应程度饱和阈值；k_1(m)表示第m次响应当天激励政策奖励线性区间(α_min(m),α_mid(m))的斜率，k_2(m)表示第m次响应当天激励政策奖励线性区间(α_mid(m),α_max(m))的斜率；

步骤2.12、利用式(12)计算前n－1次响应的响应完成度和响应收益率的均值

步骤2.13、利用式(13)计算响应行为模型参数的线性区斜率c和死区阈值K_min；

步骤三、制定用户响应的可靠性指标，利用主成分分析法将响应的可靠性指标标准化：

步骤3.1、利用式(14)计算第n次响应当天第t个响应时段的响应权重系数b_(n)(t)，从而计算所有h个响应时段的响应权重系数{b_(n)(1),b_(n)(2),…,b_(n)(t),…,b_(n)(h)}：

步骤3.2、利用式(15)计算第n次响应当天第i用户第t个响应时段的响应率从而获得第n次响应当天所有k个用户第t个响应时段的响应率进而获得第n次响应当天所有k个用户的所有h个响应时段的响应率

式(15)中：计算第n次响应当天第i个用户的第t个响应时段的响应率；

步骤3.3、利用主成分分析法将用户的响应可靠性指标标准化；

步骤3.3.1、利用式(16)计算第n次响应当天第t个响应时段用户响应率的均值从而获得第n次响应当天所有h个响应时段的用户响应率的均值

步骤3.3.2、利用式(17)计算第n次响应当天第t个响应时段用户总体的响应率方差s_(n)(t)，从而获得第n次响应当天所有h个响应时段用户总体的响应率方差{s_(n)(1),s_(n)(2),…,s_(n)(t),…,s_(n)(h)}：

步骤3.3.3、利用(18)将第n次响应当天第i个用户第t个响应时段的响应率标准化，得到第n次响应当天第i个用户第t个响应时段标准化的响应率从而得到第n次响应当天第i个用户所有h个响应时段标准化的响应率进而得到第n次响应当天所有k个用户所有h个响应时段标准化的响应率，并以矩阵的形式表示记为

步骤3.3.4、利用式(19)计算所有h个响应时段响应率的关联矩阵G_(n)：

步骤3.3.5、计算关联矩阵G_(n)的k个特征值，并将其中大于0的特征值按降序排列，记为{λ_1(n),λ_2(n),…,λ_p(n),…,λ_q(n)}，1≤p≤q，并计算q个特征值分别对应的特征向量，记为{ξ_1(n),ξ_2(n),…,ξ_p(n),…,ξ_q(n)}；

步骤3.3.6、计算前v个主成分使得累计方差贡献率u_(n)(v)达到定值u时的最小v值；

步骤3.3.6.1、令v＝1；

步骤3.3.6.2、利用式(20)计算前v个主成分的累计方差贡献率u_(n)(v)：

步骤3.3.6.3、判断满足u_(n)(v)≥u是否成立，若成立，则转至步骤3.3.7，否则将v+1赋值给v，转到步骤3.3.6.2；

步骤3.3.7、将步骤3.3.5中所求得的特征向量中的前v个特征向量单位正交化，得到单位正交化后的v个特征向量，记为{ξ'_1(n),ξ'_2(n),…,ξ'_p′(n),…,ξ'_v(n)}，1≤p′≤v，并以矩阵的形式表示为并有：其中表示矩阵A_(n)的第t行第p’列的元素；

步骤3.3.8、利用式(21)计算前p’个主成分的方差贡献率u_p′(n)，从而得到前v个主成分的方差贡献率{u_1(n),u_2(n),…,u_p′(n),…,u_v(n)}：

步骤3.3.9、利用式(22)计算第n次响应当天第t个响应时段的综合响应率系数w_t(n)，从而得到第n次响应当天所有h个响应时段的综合响应率系数{w_1(n),w_2(n),…,w_t(n),…,w_h(n)}：

步骤3.4、利用式(23)计算第n次响应当天第i个用户的标准响应评价指标y_(n)(i)，从而得到第n次响应当天所有k个用户标准响应评价指标{y_(n)(1),y_(n)(2),…,y_(n)(i),…,y_(n)(k)}：

步骤四、结合用户响应行为模型和用户响应可靠性指标，根据前n-1次的用户实际响应功率，计算第n次用户响应后负荷功率的预测值；根据用户第n次实际响应的功率大小，计算用户响应的可靠性：

步骤4.1、利用式(24)计算第n次响应当天用户总体的响应完成度预测值R_re(n)：

步骤4.2、判断是否满足R_re(n)≥R_max(n)，若满足，则将R_max(n)赋值给R_re(n)，并转到步骤4.3；否则，直接转到步骤4.3；

步骤4.3、利用式(25)计算在第n次响应当天在响应完成度预测值R_re(n)下所预测的第t个响应时段的用户总体响应程度预测值α_re(n)(t)，从而获得第n次响应当天所有h个响应时段的用户总体响应程度预测值{α_re(n)(1),α_re(n)(2),…,α_re(n)(t),…,α_re(n)(h)}：

步骤4.4、利用式(26)计算第n次响应当天第t个响应时段用户响应后的负荷功率预测值P_re(n)(t)，从而获得第n次响应当天所有h个响应时段用户响应后的负荷功率预测值{P_re(n)(1),P_re(n)(2),…,P_re(n)(t),…,P_re(n)(h)}；

P_re(n)(t)＝P_0(n)(t)-α_re(n)(t)(P_0(n)(t)-P_max(n)(t)) (26)

步骤4.5、计算第n次响应当天用户总体的响应可靠性指标；

步骤4.5.1、利用式(27)计算用户响应成功率CSRFI：

式(27)中：D_(n)(t)表示第n次响应当天第t个响应时段的响应情况，D_(n)(t)＝1表示第t个响应时段的响应满足响应要求，D_(n)(t)＝0表示第t个响应时段的响应不满足响应要求；

步骤4.5.2、利用式(28)计算用户平均响应程度CARDI：

步骤4.5.3、利用式(29)计算用户平均响应完成度CARCI：

步骤4.5.4、利用式(30)计算用户平均负荷转移率CALTR：