本发明属于电力配电技术领域，特别是涉及一种考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法。
背景技术：
随着经济的不断发展，社会用电需求与日俱增，因此配电网尖峰负荷的问题就变得越来越显著。同时各类分布式电源渗透率的增加也加大了配电网负荷的波动性，这些问题为配电网规划与运行带来了新的挑战。而随着主动配电网的应运而生，一系列主动管理策略在平抑波动、削峰填谷方面起到明显的调节作用。在电源侧方面，通过分布式电源与储能装置的联合调度实现削峰填谷与平抑波动是大家研究的重点；用户侧方面则是通过各类需求响应项目来实现上述目的，而柔性负荷响应是需求响应的重要内容，已经受到广泛关注与研究。
目前已有大量文献在柔性负荷参与系统调控运行方面进行了研究。通过柔性负荷合适的调度策略，发挥柔性负荷在平抑分布式电源接入造成的负荷波动以及削峰填谷方面显著效果，包括基于电价激励的模式、基于合同激励的模式、需求侧竞价的模式以及有序用电的模式。但上述关于柔性负荷的研究未考虑用户类型，均是对整体负荷进行建模与调度，然而在配电网的实际运行过程中，不同用户类型的电价、用电行为特征以及各类柔性负荷的调节程度都具有很大差异，整体考虑时可能与实际情况存在一定偏差，无法为配电网的运行提供准确的指导意义。因此，为获得配电网在实际运行中更加精确的运行策略，需要研发一种考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法。
为了达到上述目的，本发明提供的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)将原始柔性负荷划分成可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷三类，并对所得的各类柔性负荷建立对应的柔性负荷描述模型；
步骤2)将步骤1)得到的三类柔性负荷分别按照激励方式再划分成合同激励型和电价激励型两类，并针对这两类柔性负荷的调度特性采用不同目标建立调度模型；
步骤3)分析原始柔性负荷数据的用户用电行为，并依据用电行为特点将整体原始柔性负荷数据分为工业用户、居民用户和商业用户三类；
步骤4)根据步骤2)中调度模型得到步骤3)中所述三类用户类型的柔性负荷组合调度模型，并得到相应的柔性负荷调度值；
步骤5)将步骤4)中得到的三类用户类型的柔性负荷调度值进行汇总，得到整体工业用户、居民用户和商业用户的柔性负荷调度值。
在步骤1)中，所述的将原始柔性负荷划分成可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷三类，并对所得的各类柔性负荷建立对应的柔性负荷描述模型的具体步骤如下：
针对可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可柔性削减负荷建立其描述模型分别如式(1)、(2)和(3)所示：
pl3,t＝(1-β×γ)pl0,t(3)
式中，pl0,t为参与调度前t时刻的负荷值；pl1,t为平移后t时刻的负荷值；λ1为平移出t时刻和平移入t δt时刻负荷的比例；pl2,t为转移后t时刻的负荷值；λ2为转移出t时刻负荷的比例；η为转移入t δt时刻负荷的比例；pl3,t为削减后t时刻的负荷值；β为削减的比例；γ为用户接受削减的意愿。
在步骤2)中，将步骤1)得到的三类柔性负荷分别按照激励方式再划分成合同激励型和电价激励型两类，并利用上述柔性负荷描述模型计算出的负荷值针对这两类柔性负荷的调度特性采用不同目标建立调度模型的具体步骤如下：
步骤2.1)对于合同激励型柔性负荷，主要包括可平移柔性负荷以及合同激励型可削减柔性负荷(可削减负荷i)，二者以合同约定来确定平移量与削减量，以峰谷差最小为目标建立调度模型，其目标函数如式(4)所示：
f1＝min(p1lmax-p1lmin)(4)
式中，p1lmax为合同激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最大值；p1lmin为合同激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最小值。
其需要满足的约束条件包括可平移柔性负荷的约束条件以及合同激励型可削减柔性负荷的约束条件，各约束条件的数学表达式如式(5)所示：
式中，p为可平移柔性负荷的起始时段；q为可平移柔性负荷的结束时段；tpy为平移后负荷的起始时段；
步骤2.2)对于电价激励型柔性负荷，主要包括可转移柔性负荷以及电价激励型可削减柔性负荷(可削减负荷ii)，二者以峰谷差最小为目标建立调度模型，但为保证用户舒适度，需要对其各时刻的转移量与削减量进行限制，其目标函数如式(6)所示：
f2＝min(p2lmax-p2lmin)(6)
式中，p2lmax为电价激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最大值；p2lmin为电价激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最小值。
其需要满足的约束条件包括可转移柔性负荷的约束条件以及电价激励型可削减柔性负荷的约束条件，各约束条件的数学表达式如式(7)所示：
式中，
在步骤4)中，根据步骤2)中调度模型得到步骤3)中所述三类用户类型的柔性负荷组合调度模型，并得到相应的柔性负荷调度值的具体步骤如下：
步骤4.1)对于属于合同型激励柔性负荷的工业用户、居民用户和商业用户，其每个时刻移出的平移量和削减量是确定的，根据式(4)所示的目标函数和式(5)所示的约束条件分别得到这三类用户类型的合同激励型柔性负荷的调度值，并得到满足一定要求的负荷平移与削减曲线，将此调度策略确定；
步骤4.2)对于属于电价激励型柔性负荷的工业用户、居民用户和商业用户，根据式(6)的目标函数和式(7)所示的约束条件得到这三类用户类型的电价激励型柔性负荷的调度值，随后将电价激励型柔性负荷的调度值与步骤4.1)得到的合同激励型柔性负荷的曲线进行协调互补，在此基础上，追求用户购电成本降低的优化调度策略，该优化调度策略的最终目标函数如式(8)所示：
式中，c0,t为t时刻用户购电成本；cfl,t为t时刻电网由于柔性负荷调度给用户的补贴成本，主要包括t时刻可平移柔性负荷的补贴成本cpy,t以及t时刻合同激励型可削减柔性负荷的补贴成本cxj,t；μ1、μ2分别为购电成本和峰谷差两项优化目标的权重；其余变量与前文含义相同。
用户购电成本c0,t、可平移柔性负荷的补贴成本cpy,t以及合同激励型可削减柔性负荷的补贴成本cxj,t的计算公式分别如式(9)、(10)和(11)所示：
c0,t＝m·pl,t(9)
cxj,t＝cpower,xj·δpxj,t(11)
式中，pl,t为柔性负荷参与调节后t时刻的负荷值；m为t时刻的电价；ctime,py为平移时间的单位补偿容量标准；cpower,py为平移容量的单位补偿标准；cpower,xj为削减容量的单位补偿标准；其余变量含义与前文相同。
在步骤5)中，所述的整体工业用户、居民用户和商业用户的柔性负荷调度值的表达式如式(12)所示：
式中，plp,t、plz,t、plx,t分别为最终可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；pgp,t、pgz,t、pgx,t、分别为工业用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；pjp,t、pjz,t、pjx,t分别为居民用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；psp,t、psz,t、psx,t分别为商业用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值。
本发明提供的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法的有益效果：首先，各类柔性负荷的合理调度可以实现高峰时段负荷的削减以及低谷时段系统负荷的提升，以降低系统峰谷差，有效实现柔性负荷在削峰填谷方面的作用。其次，柔性负荷对电网进行调度后能够提升负荷率，有效缓解配电网中设备利用率差以及资源浪费问题，为配电网的规划运行提供指导性建议。最后，考虑用户类型对柔性负荷进行更精细的划分，按照不同类型的用电行为特点构建更加精确的柔性负荷调度模型能够进一步挖掘柔性负荷的调节潜力，获得更好的经济效益。
附图说明
图1为本发明提供的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法的流程图。
图2为居民负荷调度结果图。
图3为工业负荷调度结果图。
图4为商业负荷调度结果图。
图5为整体负荷调度结果图。
图6为柔性负荷具体调度策略图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)将原始柔性负荷划分成可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷三类，并对所得的各类柔性负荷建立对应的柔性负荷描述模型；
具体步骤如下：
针对可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可柔性削减负荷建立其描述模型分别如式(1)、(2)和(3)所示：
pl3,t＝(1-β×γ)pl0,t(3)
式中，pl0,t为参与调度前t时刻的负荷值；pl1,t为平移后t时刻的负荷值；λ1为平移出t时刻和平移入t δt时刻负荷的比例；pl2,t为转移后t时刻的负荷值；λ2为转移出t时刻负荷的比例；η为转移入t δt时刻负荷的比例；pl3,t为削减后t时刻的负荷值；β为削减的比例；γ为用户接受削减的意愿。
步骤2)将步骤1)得到的三类柔性负荷分别按照激励方式再划分成合同激励型和电价激励型两类，并针对这两类柔性负荷的调度特性采用不同目标建立调度模型；
具体步骤如下：
步骤2.1)对于合同激励型柔性负荷，主要包括可平移柔性负荷以及合同激励型可削减柔性负荷，二者以合同约定来确定平移量与削减量，以峰谷差最小为目标建立调度模型，其目标函数如式(4)所示：
f1＝min(p1lmax-p1lmin)(4)
式中，p1lmax为合同激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最大值；p1lmin为合同激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最小值。
其需要满足的约束条件包括可平移柔性负荷的约束条件以及合同激励型可削减柔性负荷的约束条件，各约束条件的数学表达式如式(5)所示：
式中，p为可平移柔性负荷的起始时段；q为可平移柔性负荷的结束时段；tpy为平移后负荷的起始时段；
步骤2.2)对于电价激励型柔性负荷，主要包括可转移柔性负荷以及电价激励型可削减柔性负荷，二者以峰谷差最小为目标建立调度模型，但为保证用户舒适度，需要对其各时刻的转移量与削减量进行限制，其目标函数如式(6)所示：
f2＝min(p2lmax-p2lmin)(6)
式中，p2lmax为电价激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最大值；p2lmin为电价激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最小值。
其需要满足的约束条件包括可转移柔性负荷的约束条件以及电价激励型可削减柔性负荷的约束条件，各约束条件的数学表达式如式(7)所示：
式中，
步骤3)分析原始柔性负荷数据的用户用电行为，并依据用电行为特点将整体原始柔性负荷数据分为工业用户、居民用户和商业用户三类；
步骤4)根据步骤2)中调度模型得到步骤3)中所述三类用户类型的柔性负荷组合调度模型，并得到相应的柔性负荷调度值；
具体步骤如下：
步骤4.1)对于属于合同型激励柔性负荷的工业用户、居民用户和商业用户，其每个时刻移出的平移量和削减量是确定的，根据式(4)所示的目标函数和式(5)所示的约束条件分别得到这三类用户类型的合同激励型柔性负荷的调度值，并得到满足一定要求的负荷平移与削减曲线，将此调度策略确定；
步骤4.2)对于属于电价激励型柔性负荷的工业用户、居民用户和商业用户，根据式(6)的目标函数和式(7)所示的约束条件得到这三类用户类型的电价激励型柔性负荷的调度值，随后将电价激励型柔性负荷的调度值与步骤4.1)得到的合同激励型柔性负荷的曲线进行协调互补，在此基础上，追求用户购电成本降低的优化调度策略，该优化调度策略的最终目标函数如式(8)所示：
式中，c0,t为t时刻用户购电成本；cfl,t为t时刻电网由于柔性负荷调度给用户的补贴成本，主要包括t时刻可平移柔性负荷的补贴成本cpy,t以及t时刻合同激励型可削减柔性负荷的补贴成本cxj,t；μ1、μ2分别为购电成本和峰谷差两项优化目标的权重；其余变量与前文含义相同。
用户购电成本c0,t、可平移柔性负荷的补贴成本cpy,t以及合同激励型可削减柔性负荷的补贴成本cxj,t的计算公式分别如式(9)、(10)和(11)所示：
c0,t＝m·pl,t(9)
cxj,t＝cpower,xj·δpxj,t(11)
式中，pl,t为柔性负荷参与调节后t时刻的负荷值；m为t时刻的电价；ctime,py为平移时间的单位补偿容量标准；cpower,py为平移容量的单位补偿标准；cpower,xj为削减容量的单位补偿标准；其余变量含义与前文相同。
步骤5)将步骤4)中得到的三类用户类型的柔性负荷调度值进行汇总，得到整体工业用户、居民用户和商业用户的柔性负荷调度值。
所述的整体工业用户、居民用户和商业用户的柔性负荷调度值的表达式如式(12)所示：
式中，plp,t、plz,t、plx,t分别为最终可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；pgp,t、pgz,t、pgx,t、分别为工业用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；pjp,t、pjz,t、pjx,t分别为居民用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；psp,t、psz,t、psx,t分别为商业用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值。
为了验证本发明的效果，本发明人采用本发明方法对某一配电网进行了如下实验：
表1给出具体的峰平谷时段划分情况，表2给出不同用户类型峰平谷的电价情况，作为计算时的必要条件。
表1峰平谷时段划分
表2不同用户类型峰平谷电价
为了分析柔性负荷参与调度的效果以及其经济效益，本发明人设置几类场景并分别进行仿真分析，仿真结果见表3及图2至图6：
场景1：未考虑不同用户类型且未考虑柔性负荷调节
场景2：考虑不同用户类型但未考虑柔性负荷调节
场景3：未考虑不同用户类型但考虑柔性负荷调节
场景4：考虑不同用户类型但仅考虑电价激励型柔性负荷
场景5：考虑不同用户类型但仅考虑合同激励型柔性负荷
场景6：考虑不同用户类型且考虑所有类型柔性负荷调节表3各场景柔性负荷调度后负荷指标及购电成本
经计算，可以看出，本发明提供的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法的削峰填谷效果明显，最大负荷由柔性负荷参与调度前的1478.24mw下降至1396.82mw，峰谷差由839.31mw下降至700.01mw，峰谷差率下降约6.67％；除此之外，考虑用户类型后对柔性负荷进行调度，用户购电成本较未考虑用户类型的情况由22268.74元下降至20373.57元，因此具有更好的经济效益。
1.一种考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法，其特征在于：所述的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)将原始柔性负荷划分成可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷三类，并对所得的各类柔性负荷建立对应的柔性负荷描述模型；
步骤2)将步骤1)得到的三类柔性负荷分别按照激励方式再划分成合同激励型和电价激励型两类，并针对这两类柔性负荷的调度特性采用不同目标建立调度模型；
步骤3)分析原始柔性负荷数据的用户用电行为，并依据用电行为特点将整体原始柔性负荷数据分为工业用户、居民用户和商业用户三类；
步骤4)根据步骤2)中调度模型得到步骤3)中所述三类用户类型的柔性负荷组合调度模型，并得到相应的柔性负荷调度值；
步骤5)将步骤4)中得到的三类用户类型的柔性负荷调度值进行汇总，得到整体工业用户、居民用户和商业用户的柔性负荷调度值。
2.根据权利要求1所述的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的将原始柔性负荷划分成可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷三类，并对所得的各类柔性负荷建立对应的柔性负荷描述模型的具体步骤如下：
针对可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可柔性削减负荷建立其描述模型分别如式(1)、(2)和(3)所示：
pl3,t＝(1-β×γ)pl0,t(3)
式中，pl0,t为参与调度前t时刻的负荷值；pl1,t为平移后t时刻的负荷值；λ1为平移出t时刻和平移入t δt时刻负荷的比例；pl2,t为转移后t时刻的负荷值；λ2为转移出t时刻负荷的比例；η为转移入t δt时刻负荷的比例；pl3,t为削减后t时刻的负荷值；β为削减的比例；γ为用户接受削减的意愿。
3.根据权利要求1所述的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法，其特征在于：在步骤2)中，将步骤1)得到的三类柔性负荷分别按照激励方式再划分成合同激励型和电价激励型两类，并针对这两类柔性负荷的调度特性采用不同目标建立调度模型的具体步骤如下：
步骤2.1)对于合同激励型柔性负荷，主要包括可平移柔性负荷以及合同激励型可削减柔性负荷，二者以合同约定来确定平移量与削减量，以峰谷差最小为目标建立调度模型，其目标函数如式(4)所示：
f1＝min(p1lmax-p1lmin)(4)
式中，p1lmax为合同激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最大值；p1lmin为合同激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最小值。
其需要满足的约束条件包括可平移柔性负荷的约束条件以及合同激励型可削减柔性负荷的约束条件，各约束条件的数学表达式如式(5)所示：
式中，p为可平移柔性负荷的起始时段；q为可平移柔性负荷的结束时段；tpy为平移后负荷的起始时段；
步骤2.2)对于电价激励型柔性负荷，主要包括可转移柔性负荷以及电价激励型可削减柔性负荷，二者以峰谷差最小为目标建立调度模型，但为保证用户舒适度，需要对其各时刻的转移量与削减量进行限制，其目标函数如式(6)所示：
f2＝min(p2lmax-p2lmin)(6)
式中，p2lmax为电价激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最大值；p2lmin为电价激励型柔性负荷参与调节后的负荷的最小值；
其需要满足的约束条件包括可转移柔性负荷的约束条件以及电价激励型可削减柔性负荷的约束条件，各约束条件的数学表达式如式(7)所示：
式中，
4.根据权利要求1所述的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法，其特征在于：在步骤4)中，根据步骤2)中调度模型得到步骤3)中所述三类用户类型的柔性负荷组合调度模型，并得到相应的柔性负荷调度值的具体步骤如下：
步骤4.1)对于属于合同型激励柔性负荷的工业用户、居民用户和商业用户，其每个时刻移出的平移量和削减量是确定的，根据式(4)所示的目标函数和式(5)所示的约束条件分别得到这三类用户类型的合同激励型柔性负荷的调度值，并得到满足一定要求的负荷平移与削减曲线，将此调度策略确定；
步骤4.2)对于属于电价激励型柔性负荷的工业用户、居民用户和商业用户，根据式(6)的目标函数和式(7)所示的约束条件得到这三类用户类型的电价激励型柔性负荷的调度值，随后将电价激励型柔性负荷的调度值与步骤4.1)得到的合同激励型柔性负荷的曲线进行协调互补，在此基础上，追求用户购电成本降低的优化调度策略，该优化调度策略的最终目标函数如式(8)所示：
式中，c0,t为t时刻用户购电成本；cfl,t为t时刻电网由于柔性负荷调度给用户的补贴成本，主要包括t时刻可平移柔性负荷的补贴成本cpy,t以及t时刻合同激励型可削减柔性负荷的补贴成本cxj,t；μ1、μ2分别为购电成本和峰谷差两项优化目标的权重；
用户购电成本c0,t、可平移柔性负荷的补贴成本cpy,t以及合同激励型可削减柔性负荷的补贴成本cxj,t的计算公式分别如式(9)、(10)和(11)所示：
c0,t＝m·pl,t(9)
cxj,t＝cpower,xj·δpxj,t(11)
式中，pl,t为柔性负荷参与调节后t时刻的负荷值；m为t时刻的电价；ctime,py为平移时间的单位补偿容量标准；cpower,py为平移容量的单位补偿标准；cpower,xj为削减容量的单位补偿标准。
5.根据权利要求1所述的考虑用户类型的柔性负荷优化调度策略研究方法，其特征在于：在步骤5)中，所述的整体工业用户、居民用户和商业用户的柔性负荷调度值的表达式如式(12)所示：
式中，plp,t、plz,t、plx,t分别为最终可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；pgp,t、pgz,t、pgx,t、分别为工业用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；pjp,t、pjz,t、pjx,t分别为居民用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值；psp,t、psz,t、psx,t分别为商业用户中可平移柔性负荷、可转移柔性负荷和可削减柔性负荷在t时刻的负荷值。
技术总结