[发明专利]一种用户需求响应方法

摘要

本发明是一种在市场环境下考虑电储能、热储能的用户需求响应方法，属于基于实时电价的需求响应技术。本方法考虑到用电负荷具有价格弹性，即实时电价越高，负荷越小，以用户用电成本最小化为目标，优化用户的用电模式；用户能源系统包括用电负荷、用热负荷和电储能、热储能以及能够将电能转化为热能的电锅炉，本发明考虑了它们各自的特性约束并建立目标函数。本发明是在现货市场环境下需求响应模式商业化发展的有效探索，对我国能源革命具有重要意义。

主权项

1.一种用户需求响应方法，其特征在于，本方法基于用户能源系统对用户进行需求响应，以用户用电成本最小化为目标，优化用户的用电模式；用户能源系统包括用电负荷、用热负荷和电储能、热储能以及能够将电能转化为热能的电锅炉，本方法考虑它们各自的特性约束并进行建模，过程如下：/n目标函数：/n /n以用户购电成本最小化为目标函数，式中N_T为时段数，在现货市场环境下交易结算以小时为基本计算时段，故N_T＝24；为实时电价，每小时更新一次；P(t)为用户购电功率；/n约束条件如下：/n用电负荷：/n /nl(t)为用户的用电负荷；l₀(t)为用户不响应电价时的基线负荷；λ(t)为用电负荷价格弹性系数，它是时变的，因为用户在不同用电时段的响应意愿不同；/n用热负荷：/nh(t)/nh(t)表示实时用热负荷；/n电储能：/n0≤S_e(t)≤S_e,max/n上式表示电储能的能量约束，S_e(t)表示电储能在t时刻的储能量，S_e,max表示电储能的容量；/n /n上式表示电储能的充放电功率约束，u_e(t)为0或1的状态变量，u_e(t)为1表示电储能处于充电状态，为0表示处于放电状态；P_e,in(t)为t时刻的充电功率，为最大充电功率；P_e,out(t)为t时刻的放电功率，为最大放电功率；/n /n上式表示电储能前一时刻和后一时刻间的能量差等于这段时间的充电量减去放电量，再减去能量损失；k_e,in为充电系数；k_e,out为放电系数；P_e,loss(t)为t时刻损失电功率；/nS_e(N_T+1)＝S_e(1)/n上式表示经过一个周期N_T个时间段后，电储能的储能量应与初始时刻的储能量相等，即需要实现一个周期内充放电平衡；/n热储能：/n0≤S_h(t)≤S_h,max/n上式表示热储能的能量约束，S_h(t)为热储能在t时刻的热储能量，S_h,max为热储能的最大储能量；/n /n上式表示热储能的充放热功率约束，u_h(t)为0或1的状态变量，u_h(t)为1表示电储能处于充电状态，为0表示处于放电状态；P_h,in(t)为t时刻热储能的充热功率，P_h,out(t)为t时刻热储能的放热功率，u_h(t)为充放热状态变量，为最大充热功率，为最大放热功率；/n /n上式表示热储能前一时刻和后一时刻间的能量差等于这段时间的充热量减去放热量，再减去能量损失；k_h,in为充热系数，k_h,out为放热系数，P_h,loss(t)为t时刻损失热功率；/nS_h(N_T+1)＝S_h(1)/n上式表示经过一个周期N_T个时间段后，热储能的储能量应与初始时刻的储能量相等，即需要实现一个周期内充放热平衡；/n电锅炉：/n /n上式表示电锅炉的输入功率约束，P_b,in(t)表示电锅炉的输入功率，表示电锅炉的最大输入功率；/nP_b,out(t)＝k_b·P_b,in(t)/n上式表示电锅炉输出功率与输入功率的换算关系，其中P_b,out(t)表示电锅炉的输出功率，k_b表示电锅炉功率输入系数；/n耦合约束：/nP_b,out(t)+P_h,out(t)-P_h,in(t)＝h(t)/n上式表示用户的热耦合约束，用户的用热负荷功率等于电锅炉的输出功率加上热储能的放热功率减去热储能的充热功率；/nP(t)＝l(t)+P_e,in(t)-P_e,out(t)+P_b,in(t)/n上式表示用户的电耦合约束，用户的购电功率等于用户负荷加上电储能的充电功率减去电储能的放电功率加上电锅炉的输入功率。/n