[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

摘要

本发明公开了一种激励型需求响应下的用户响应可靠性评估方法，是按如下步骤进行：1获取居民用户的历史用电数据和电网给定的用电负荷曲线；2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；3制定单一用户响应的可靠性指标，利用主成分分析法将单一用户响应的可靠性指标标准化；4结合用户总体的响应行为模型和响应可靠性指标，预测下一次响应的用户负荷曲线，计算用户响应的可靠性。本发明通过研究在不同激励对用户响应的影响，建立了激励政策下的用户响应行为模型，并根据历史数据求解响应行为模型参数，从而对用户的响应结果进行评价，进而为电网的需求响应政策提供依据和参考。

主权项

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，cK为响应行为模型的线性区斜率，Rmax为用户总体响应的最大值，Kmin和Kmax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式(2)中，P0(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P0(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{P0(n)(1),P0(n)(2),…,P0(n)(t),…,P0(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αb(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{αb(n)(1),αb(n)(2),…,αb(n)(t),…,αb(n)(h)}：式(4)中：Pb(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；Pmax(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，P0(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；Pmax(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Rmax(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{Rmax(1),Rmax(2),…,Rmax(m),…,Rmax(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：αmin(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，αmid(m)表示第m次响应当天激励政策奖励的响应程度中间值，αmax(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；k1(m)表示第m次响应当天激励政策奖励线性区间(αmin(m),αmid(m))的斜率，k2(m)表示第m次响应当天激励政策奖励线性区间(αmid(m),αmax(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Kmin；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{λ1(n),λ2(n),…,λp(n),…,λq(n)}，1≤p≤q，并计算q个特征值分别对应的特征向量，记为{ξ1(n),ξ2(n),…,ξp(n),…,ξq(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up(n)，从而得到前v个主成分的方差贡献率{u1(n),u2(n),…,up(n),…,uv(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wt(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{w1(n),w2(n),…,wt(n),…,wh(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Rre(n)：步骤4.2、判断是否满足Rre(n)≥Rmax(n)，若满足，则将Rmax(n)赋值给Rre(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Rre(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αre(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{αre(n)(1),αre(n)(2),…,αre(n)(t),…,αre(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Pre(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{Pre(n)(1),Pre(n)(2),…,Pre(n)(t),…,Pre(n)(h)}；Pre(n)(t)＝P0(n)(t)‑αre(n)(t)(P0(n)(t)‑Pmax(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h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：