一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，針對電力大用戶，創(chuàng)造性的提出了峰谷差、負(fù)荷橫/縱向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷分布指數(shù)、負(fù)荷調(diào)整極限以及臨界峰谷電價(jià)比等6個(gè)特性指標(biāo)，而后基于各類大用戶的指標(biāo)計(jì)算結(jié)果,通過綜合相似系數(shù)的計(jì)算，將種類繁多的大用戶聚合為可削減、可轉(zhuǎn)移以及可平移三大類，從而極大的方便了后續(xù)對大用戶電價(jià)響應(yīng)特性的研究。通過聚類分析可以發(fā)現(xiàn)，通常情況下，不同類型大用戶的用電特性差異較大，但部分大用戶的用電特性之間還是存在一定的相似性，通過聚類可以大大減少大用戶的類別，同時(shí)依據(jù)大用戶的電價(jià)響應(yīng)特性，可以將大用戶進(jìn)一步歸類為可削減、可轉(zhuǎn)移以及可平移三大類。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，屬于電力系統(tǒng)分析與計(jì)算領(lǐng)域。技術(shù)背景隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力能源缺口日益凸顯，對大用戶實(shí)施需求側(cè)響應(yīng)已迫在眉睫，因此對大用戶需求響應(yīng)特性的研究就顯得十分重要。由于大用戶所涉及的用戶種類廣泛，不同類型大用戶之間的用電特性和電價(jià)響應(yīng)特性差別較大，依次對各類大用戶進(jìn)行需求響應(yīng)特性研究顯得不太現(xiàn)實(shí)，因此，需要依據(jù)大用戶的用電特性，將特性相似的大用戶進(jìn)行聚類，從而減少研究對象的數(shù)量，方便大用戶需求響應(yīng)研究項(xiàng)目的實(shí)施。已有的負(fù)荷聚類方法主要是集中式的電力負(fù)荷聚類方法，包括系統(tǒng)聚類、K-means聚類、基于自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類算法和模糊C均值聚類算法等，而這些方法的有效性都是建立在對各類負(fù)荷準(zhǔn)確的量化分析基礎(chǔ)上的，目前關(guān)于負(fù)荷的量化指標(biāo)主要是：峰谷差、峰谷電量占比和年最大負(fù)荷量等，這套量化指標(biāo)主要是針對于傳統(tǒng)電網(wǎng)，對于以“互動(dòng)”為典型特征的未來電網(wǎng)將不再適用，因此傳統(tǒng)集中式的電力負(fù)荷聚類方法聚類結(jié)果的準(zhǔn)確性較差，無法準(zhǔn)確高效的為大用戶做出決策，不能滿足當(dāng)今和未來電力系統(tǒng)的需求。針對這些問題，本文提出了基于用電特性的大用戶負(fù)荷聚類方法。針對電力大用戶，創(chuàng)造性的提出了包括峰谷差、負(fù)荷橫/縱向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷分布指數(shù)、負(fù)荷調(diào)整極限以及臨界峰谷電價(jià)比等6個(gè)指標(biāo)在內(nèi)的較為完整的大用戶用電特性描述指標(biāo)體系，依據(jù)各類大用戶的指標(biāo)計(jì)算結(jié)果通過綜合相似系數(shù)的計(jì)算，可以使大用戶的種類大大減少，并最終將大用戶聚合為可削減、可轉(zhuǎn)移以及可平移三大類，極大的方便了后續(xù)對大用戶電價(jià)響應(yīng)特性的研究。由于大用戶用電特性描述指標(biāo)中不僅包含了對大用戶固有用電特性的描述，更包含了對大用戶電價(jià)響應(yīng)特性的描述，因此該聚類方法不僅可以對大用戶進(jìn)行準(zhǔn)確的聚類，更可以很好的體現(xiàn)出未來電網(wǎng)的互動(dòng)特性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)所需解決的技術(shù)問題提供一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法。技術(shù)方案：本專利技術(shù)為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，包括以下步驟：1)首先構(gòu)建用電特性指標(biāo)對大用戶的用電特性和電價(jià)響應(yīng)特性進(jìn)行系統(tǒng)的描述；2)而后基于指標(biāo)計(jì)算結(jié)果通過綜合相似系數(shù)的計(jì)算可以分析出大用戶兩兩之間的綜合相似性；3)最終將大用戶歸類為可削減、可轉(zhuǎn)移以及可平移三大類。作為優(yōu)化，所述步驟1)中，對不同大用戶的歷史負(fù)荷特性曲線進(jìn)行分析，根據(jù)不同類型大用戶的用電特性，形成6個(gè)大用戶用電特性指標(biāo)包括峰谷差指標(biāo)、負(fù)荷橫向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷縱向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷分布指數(shù)、負(fù)荷調(diào)整極限和臨界峰谷電價(jià)比。作為優(yōu)化，所述步驟2)中，為了對指標(biāo)進(jìn)行分類，需要對樣品之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，而相似系數(shù)就是用于衡量樣品之間的這種相關(guān)性；相關(guān)性越大的樣品，他們的相似系數(shù)越接近于1或-1，反之則越接近于0；設(shè)有p個(gè)變量x1,…,xp的n組數(shù)據(jù)：xt1,L,xtp,t＝1,L,n通常使用下式來描述變量xi,xj間的相關(guān)性：上式中，rij即稱之為xi,xj間的相關(guān)系數(shù)。作為優(yōu)化，為了確定峰谷差指標(biāo)，對于不同類型的大用戶，通過其歷史負(fù)荷特性最直觀的可以看出其峰谷差的大小，選取不同類型大用戶一年365天的日負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過峰谷差指標(biāo)來對不同類型的大用戶進(jìn)行峰谷差的量化分析，如式(1)所示：其中：δl是指大用戶l的峰谷差指標(biāo)；Lli,j是指大用戶l第j天，i時(shí)段的平均負(fù)荷。作為優(yōu)化，所述負(fù)荷橫向波動(dòng)系數(shù)用于衡量不同類型大用戶負(fù)荷特性曲線的波動(dòng)大小，根據(jù)負(fù)荷橫向波動(dòng)系數(shù)的大小可以分析出不同類型大用戶負(fù)荷的持續(xù)性和平穩(wěn)性，如下式：其中：εl是指大用戶l的負(fù)荷波動(dòng)系數(shù)。作為優(yōu)化，所述負(fù)荷縱向波動(dòng)系數(shù)用于衡量不同類型大用戶響應(yīng)電價(jià)前后對應(yīng)時(shí)段的負(fù)荷量波動(dòng)大小，該指標(biāo)可以真實(shí)的反映出大用戶響應(yīng)電價(jià)前后負(fù)荷特性曲線整體走勢的變化情況，如下式：其中：Lli是指響應(yīng)電價(jià)后大用戶l在i時(shí)段的平均負(fù)荷；Lli0是指響應(yīng)電價(jià)前大用戶l在i時(shí)段的平均負(fù)荷。作為優(yōu)化，為了確定負(fù)荷分布指數(shù)，對于不同類型的大用戶，其用電高峰與用電低谷并不一定按照供電公司劃分的峰谷時(shí)段來分布，而且不同類型大用戶由于其生產(chǎn)特性，用電設(shè)備的差異，其負(fù)荷分布差別很大，如下式：其中pp是指電荷峰時(shí)段對應(yīng)的電價(jià)值.pm是指電荷平時(shí)段對應(yīng)的電價(jià)值，pv是指電荷谷時(shí)段對應(yīng)的電價(jià)值，qp是指電荷峰時(shí)段內(nèi)的累計(jì)用電量，qm是指電荷平時(shí)段內(nèi)的累計(jì)用電量，qv是指電荷谷時(shí)段內(nèi)的累計(jì)用電量，qt是指24個(gè)時(shí)段內(nèi)各時(shí)段的用電量。作為優(yōu)化，為了確定負(fù)荷調(diào)整極限，不同類型大用戶的負(fù)荷調(diào)節(jié)的潛力是不一樣的，定義負(fù)荷調(diào)整極限如下式：其中：γl是指大用戶l的負(fù)荷調(diào)整極限；ΔLlmax是指大用戶l的最大負(fù)荷調(diào)整量。作為優(yōu)化，為了確定臨界峰谷電價(jià)比，根據(jù)消費(fèi)心理學(xué)原理，不同的峰谷電價(jià)比，對不同類型的大用戶的激勵(lì)效應(yīng)不同，即激勵(lì)不同大用戶參與需求響應(yīng)的臨界峰谷電價(jià)比是不同的，用ω來表示不同類型大用戶的臨界峰谷電價(jià)比；對指標(biāo)進(jìn)行歸1化處理，如下式：其中：表示大用戶l的臨界峰谷電價(jià)比歸一化以后的參數(shù)；ωl表示大用戶l的臨界峰谷電價(jià)比；m表示大用戶類別。有益效果：本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比：本專利技術(shù)提出了基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，針對電力大用戶，構(gòu)建了大用戶負(fù)荷特性指標(biāo)，通過綜合相似系數(shù)的計(jì)算，將種類繁多的大用戶聚為有限幾類。在構(gòu)建大用戶特性指標(biāo)時(shí)創(chuàng)造性的提出了負(fù)荷波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷分布指數(shù)、負(fù)荷調(diào)整極限以及臨界峰谷電價(jià)比等特性指標(biāo)，從用電特性和響應(yīng)特性兩大方面對一個(gè)大用戶做了系統(tǒng)的描述，使得通過該方法得到的大用戶聚類結(jié)果更加準(zhǔn)確科學(xué)，符合實(shí)際。附圖說明圖1為本專利技術(shù)大用戶負(fù)荷特性指標(biāo)示意圖；圖2為本專利技術(shù)大用戶用電特性指標(biāo)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)例對本專利技術(shù)的實(shí)施作進(jìn)一步說明，但本專利技術(shù)的實(shí)施和包含不限于此。一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，包括以下步驟：1)首先構(gòu)建用電特性指標(biāo)對大用戶的用電特性和電價(jià)響應(yīng)特性進(jìn)行系統(tǒng)的描述；2)而后基于指標(biāo)計(jì)算結(jié)果通過綜合相似系數(shù)的計(jì)算可以分析出大用戶兩兩之間的綜合相似性；3)最終將大用戶歸類為可削減、可轉(zhuǎn)移以及可平移三大類。所述步驟1)中，對不同大用戶的歷史負(fù)荷特性曲線進(jìn)行分析，根據(jù)不同類型大用戶的用電特性，形成6個(gè)大用戶用電特性指標(biāo)包括峰谷差指標(biāo)、負(fù)荷橫向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷縱向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷分布指數(shù)、負(fù)荷調(diào)整極限和臨界峰谷電價(jià)比。所述步驟2)中，為了對指標(biāo)進(jìn)行分類，需要對樣品之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，而相似系數(shù)就是用于衡量樣品之間的這種相關(guān)性；相關(guān)性越大的樣品，他們的相似系數(shù)越接近于1或-1，反之則越接近于0；設(shè)有p個(gè)變量x1,…,xp的n組數(shù)據(jù)：xt1,L,xtp,t＝1,L,n通常使用下式來描述變量xi,xj間的相關(guān)性：上式中，rij即稱之為xi,xj間的相關(guān)系數(shù)。為了確定峰谷差指標(biāo)，對于不同類型的大用戶，通過其歷史負(fù)荷特性最直觀的可以看出其峰谷差的大小，選取不同類型大用戶一年365天的日負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過峰谷差指標(biāo)來對不同類型的大用戶進(jìn)行峰谷差的量化分析，如式(1)所示：其中：δl是指大用戶l的峰谷差指標(biāo)；Lli,j是指大用戶l第j天，i時(shí)段的平均負(fù)荷。所述負(fù)荷橫向波動(dòng)系數(shù)用于衡量不同類型大用戶負(fù)荷特性曲線的波動(dòng)大小，根據(jù)負(fù)荷橫向波動(dòng)系數(shù)的大小可以分析出不同類型大用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，其特征在于：包括以下步驟：1)首先構(gòu)建用電特性指標(biāo)對大用戶的用電特性和電價(jià)響應(yīng)特性進(jìn)行系統(tǒng)的描述；2)而后基于指標(biāo)計(jì)算結(jié)果通過綜合相似系數(shù)的計(jì)算可以分析出大用戶兩兩之間的綜合相似性；3)最終將大用戶歸類為可削減、可轉(zhuǎn)移以及可平移三大類。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，其特征在于：包括以下步驟：1)首先構(gòu)建用電特性指標(biāo)對大用戶的用電特性和電價(jià)響應(yīng)特性進(jìn)行系統(tǒng)的描述；2)而后基于指標(biāo)計(jì)算結(jié)果通過綜合相似系數(shù)的計(jì)算可以分析出大用戶兩兩之間的綜合相似性；3)最終將大用戶歸類為可削減、可轉(zhuǎn)移以及可平移三大類。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，其特征在于：所述步驟1)中，對不同大用戶的歷史負(fù)荷特性曲線進(jìn)行分析，根據(jù)不同類型大用戶的用電特性，形成6個(gè)大用戶用電特性指標(biāo)包括峰谷差指標(biāo)、負(fù)荷橫向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷縱向波動(dòng)系數(shù)、負(fù)荷分布指數(shù)、負(fù)荷調(diào)整極限和臨界峰谷電價(jià)比。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于需求響應(yīng)的大用戶負(fù)荷聚類方法，其特征在于：所述步驟2)中，為了對指標(biāo)進(jìn)行分類，需要對樣品之間的相關(guān)性進(jìn)行研究，而相似系數(shù)就是用于衡量樣品之間的這種相關(guān)性；相關(guān)性越大的樣品，他們的相似系數(shù)越接近于1或-1，反之則越接近于0；設(shè)有p個(gè)變量x1,…,xp的n組數(shù)據(jù)：xt1,L,xtp,t＝1,L,n通常使用下式來描述變量xi,xj間的相關(guān)性：rij=Σt=1n(xti-x‾i)(xtj-x‾j)(Σt=1n(xti-x‾i)2Σt=1n(xtj-x‾j)2)1/2---(7)]]>上式中，rij即稱之為xi,xj間的相關(guān)系數(shù)。...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳星鶯，寧藝飛，余昆，
申請(專利權(quán))人：河海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32