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面向电力大数据的用户负荷特性和可调节潜力综合聚类方法

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中国电机工程学报 2021年第18期41卷 6259-6270页

作者：孙毅毛烨华李泽坤张旭东李飞华北电力大学北京市昌平区102206 国网河北省电力有限公司河北省石家庄市050000

深度探索用户负荷特性及可调节潜力是电力大数据背景下电力市场精细化发展的迫切需求。该文提出一种考虑用户负荷特性和可调节潜力的用户用电行为综合分类方法,适用于电力系统负荷数据量大、用户用电行为影响因素较多的情况。首先,通过... 详细信息

深度探索用户负荷特性及可调节潜力是电力大数据背景下电力市场精细化发展的迫切需求。该文提出一种考虑用户负荷特性和可调节潜力的用户用电行为综合分类方法,适用于电力系统负荷数据量大、用户用电行为影响因素较多的情况。首先,通过面向电力大数据的用户用电行为影响因素多维分析,提出考虑用户负荷特性和可调节潜力的用电行为综合分析实施架构。其次,为实现考虑用户用电行为多维影响因素作用下的精准聚类,该文设计一种融合K-means和SOM进行二次聚类以及BP神经网络进行反向调整修正的综合聚类方法。最后,通过选取爱尔兰地区实测负荷数据及用户用电行为相关影响因素数据,验证该文所提分类方法的有效性和实用性,同时也证明该方法对于多场景下所具有的泛化能力。

关键词：电力大数据负荷特性特征降维神经网络可调节潜力

考虑居民用户可调节潜力的负荷聚合商日前投标决策优化模型研究

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智慧电力 2024年第2期52卷 71-78,122页

作者：刘金朋刘胡诗涵张雨菲邓嘉明胡国松李万鹏华北电力大学经济与管理学院北京102206 华北电力大学国际教育学院北京102206

负荷聚合商能够充分挖掘居民用户资源参与需求响应,深化居民用电可调节潜力量化分析对负荷精准调控与负荷聚合商模式智能推广具有重要作用。首先,基于居民用电负荷调控差异性,考虑居民典型用电电器综合满意度计量,构建居民柔性负荷可调... 详细信息

负荷聚合商能够充分挖掘居民用户资源参与需求响应,深化居民用电可调节潜力量化分析对负荷精准调控与负荷聚合商模式智能推广具有重要作用。首先,基于居民用电负荷调控差异性,考虑居民典型用电电器综合满意度计量,构建居民柔性负荷可调节潜力分析模型;然后,考虑负荷聚合商参与市场交易的运营模式,构建基于非合作博弈理论的日前投标决策优化模型;最后,通过算例仿真验证模型的有效性及适用性。结果表明该模型能够兼顾调控潜力,有效支撑负荷聚合商最优投标决策,为负荷聚合商推广下统筹资源优化调控提供借鉴与参考。

关键词：负荷聚合商可调节潜力非合作博弈投标决策优化

计及不确定性的温控负荷集群可调节潜力概率评估与互动

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计及不确定性的温控负荷集群可调节潜力概率评估与互动

作者：付新园北京交通大学

学位级别：硕士

新能源高比例接入以及储能技术的局限,导致光伏等可再生能源返送现象频频出现,进一步带来潮流返送,电压越限等问题。而大规模变频空调集群作为重要的需求侧响应资源之一,具备极其可观的可调节潜力。在考虑用户舒适度的前提下,通过对于... 详细信息

新能源高比例接入以及储能技术的局限,导致光伏等可再生能源返送现象频频出现,进一步带来潮流返送,电压越限等问题。而大规模变频空调集群作为重要的需求侧响应资源之一,具备极其可观的可调节潜力。在考虑用户舒适度的前提下,通过对于空调负荷集群进行潜力评估以及温度控制实现集群功率调整,以实现光伏等新能源波动平抑等,维持电网安全稳定运行。目前针对温控负荷集群潜力评估的研究,所存在的问题主要有模型驱动评估方法的参数泛化以及数据驱动评估方法的物理概念弱化等。因此,针对上述问题,本文开展基于模型与数据混合驱动的空调温控负荷集群建模,并基于该混合驱动模型研究了计及不确定性的温控负荷集群可调节潜力概率评估与互动方法,主要工作内容如下:(1)提出了基于模型与数据混合驱动的温控负荷集群建模方法。首先利用一阶等效热参数模型以及变频空调电气模型,构建变频空调温度控制策略,支撑模型驱动基础。随后基于变频空调集群日内实际负荷功率曲线,采用含有动态参数的粒子群算法构建参数辨识机制,实现数据驱动与模型驱动融合机制的空调温控负荷集群建模。通过对温控负荷集群的功率跟踪,验证了模型与数据混合驱动的空调温控负荷集群建模方法的可行性与准确性。(2)针对模型参数的不可测性及空调用户用电行为的不确定性,基于混合驱动的空调温控负荷集群模型,开展可调节潜力评估及其鲁棒性分析。首先,结合参数辨识机制,针对日内负荷曲线进行多次重复辨识搜索,并计算可调节电量数据,形成可调节电量样本。通过图示法以及假设检验法证明,多次重复辨识所得集群可调潜力电量样本呈现正态分布的特性。在考虑一阶等效模型热参数不可测以及空调用户用电行为不确定性的前提下,通过算例分析表明,在准确获取集群总功率的前提下,利用混合驱动建模手段进行温控负荷集群的可调潜力评估,可有效应对参数不可测以及用户用电行为不确定性,具有较强鲁棒性。(3)提出了基于混合驱动模型的空调温控负荷集群可调节潜力概率评估与互动方法。首先建立潜力概率评估与互动机制,随后,基于两个调节层面,分别构建基于可调电量的评估指标以及基于温度控制的互动指标,进而得到负荷聚合商参与电力市场的完整架构。最后结合实际算例,实现光伏波动返送的有效平抑,验证所提出的温控负荷集群可调节潜力概率评估与互动方法的可行性。

关键词：温控负荷集群变频空调混合驱动参数辨识可调节潜力概率评估与互动

基于数据驱动的温控负荷集群可调节潜力评估与互动

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基于数据驱动的温控负荷集群可调节潜力评估与互动

作者：孙靓北京交通大学

学位级别：硕士

随着传统化石能源的供应逐渐紧张,可再生的光伏、风电等清洁能源的发展前景极为可观。这使得电网中的光伏装机量不断升高,甚至在某些太阳强烈照射的时刻会出现严重的光伏返送现象,这给电力系统的平稳、有序运行带来了不稳定的因素。而... 详细信息

随着传统化石能源的供应逐渐紧张,可再生的光伏、风电等清洁能源的发展前景极为可观。这使得电网中的光伏装机量不断升高,甚至在某些太阳强烈照射的时刻会出现严重的光伏返送现象,这给电力系统的平稳、有序运行带来了不稳定的因素。而用户侧具备大量可调节的需求响应资源,特别是以空调为代表的温控负荷,这类负荷基数很大且开关灵活,有着成本低、易调控、且调控潜力随负荷规模的增大而增大的优越特性,特别是在夏天光伏达到最强烈的时刻通常伴随着空调负荷的运行。因此,对温控负荷进行原理分析与特性建模,并对其集群的实时可调潜力进行有效评估,能够更好的发挥温控负荷的庞大潜力并参与到电力市场的需求响应、光伏消纳等场景之中。本文以温控负荷为研究对象,针对数据驱动下负荷可调节潜力的评估与互动展开了重点研究,具体研究内容如下:(1)为了对温控负荷的运行特性进行更好的模拟与应用,对比不同阶数的等效热参数模型,选择更能反应温控负荷实时变化情况的一阶等效热参数模型分别去建立异质空调的单体模型;并针对机械性启停的定频空调与灵活调温的变频空调负荷在相同房屋设定与热参数一致的前提下建立集群的空调聚合模型,通过仿真运行分析,推理得到统一的空调温控负荷集群模型。(2)为了对温控负荷的灵活可调的用电潜力进行充分应用,为需求响应创造良好的基础,针对空调负荷集群的可调潜力提出了可调功率以及可调时间两类潜力指标,并建立可调潜力预估的空调仿真模型,通过算例与理论推导进行对比验证所提潜力评估仿真模型的准确性;同时,为了提高模型潜力评估环节的时效性与精确性,采用深度置信网络对基于仿真模型生成的大量非线性样本数据进行训练与学习,构建基于深度置信网络的空调潜力实时评估模型,通过算例仿真验证模型的优越性。(3)为了实时利用空调负荷集群的潜力,参与到电力市场光伏消纳的环节之中,提出了基于深度置信网络的可调节潜力互动模型,利用等电量法则归一化每次响应的持续时间,翻转潜力评估模型的输入输出变量,得到每次互动后温控负荷集群的设定温度数据;然后,与评估模型进行衔接,形成数据驱动下的空调负荷潜力评估与互动协同模型,以实际线路为例,验证了该协同模型的有效性与优越性,完成针对返送光伏而实时消纳的调控目标。

关键词：温控负荷集群数据驱动可调节潜力评估互动

基于机器学习的工业大用户可调节潜力分析模型

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基于机器学习的工业大用户可调节潜力分析模型

作者：明雨华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

工业负荷是新型负荷管理系统中的关键部分,分析工业大用户可调节潜力对缓解电网供需矛盾,提升新型电力系统负荷管理能力具有重要意义。工业大用户具备巨大的可调节潜力,但现有研究并没有综合考虑调控费用和价格激励等影响开展工业大用... 详细信息

工业负荷是新型负荷管理系统中的关键部分,分析工业大用户可调节潜力对缓解电网供需矛盾,提升新型电力系统负荷管理能力具有重要意义。工业大用户具备巨大的可调节潜力,但现有研究并没有综合考虑调控费用和价格激励等影响开展工业大用户双向可调节潜力的分时段分析,使得工业大用户难以参与到需求响应中。针对以上问题,本文首先,对工业大用户主要生产设备进行建模分析,并提出对应工业大用户的调控费用参数,建立滑动窗口输入模型,为调节潜力的分析测算做输入准备;其次,提出工业大用户高可调节潜力数据集重构方法,提出基于皮尔逊-互信息的调节潜力指标遴选模型,将各类型的调节潜力指标进行遴选,以遴选后的调节潜力指标为基础,基于全卷积网络(Fully Convolutional Networks,FCN)建立工业大用户数据重构模型,对工业大用户进行数据集重构,得到工业大用户高可调节潜力数据集;最后,提出工业大用户可调节潜力分析测算方法,建立改进时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN),并以工业大用户高可调节潜力数据集为基础进行测算,得到分时段分方向的工业大用户可调节潜力范围。本文研究内容有助于推进可调节资源池的建设,完善新型负荷管理系统的建立,推进负荷资源统一管理、统一调控、统一服务,进一步推动负荷管理数字化转型,服务新型电力系统建设、保障电力系统安全运行、促进可再生能源消纳、提升社会能效水平,支撑负荷精准控制和常态化需求侧管理工作,助力“碳达峰、碳中和”目标实现。

关键词：需求响应需求侧资源可调节潜力机器学习时间卷积网络

考虑用户行为模式的居民用户可调节潜力分析模型

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考虑用户行为模式的居民用户可调节潜力分析模型

作者：马龙飞华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着新能源入网规模逐渐增大以及社会用电量的逐年增长,电力系统的消纳能力和灵活调节能力面临更大的挑战。通过对需求侧资源的调节来保障电力供需平衡,维持电网稳定,已成为可靠有效的电网调控措施,同时也起到了引导用户合理用电和优化... 详细信息

随着新能源入网规模逐渐增大以及社会用电量的逐年增长,电力系统的消纳能力和灵活调节能力面临更大的挑战。通过对需求侧资源的调节来保障电力供需平衡,维持电网稳定,已成为可靠有效的电网调控措施,同时也起到了引导用户合理用电和优化电力系统运行效率的作用。居民用户作为电网调节对象具备相当可观的调节潜力,挖掘其可调节潜力及识别其潜力类型,可以有效辅助电网及负荷聚合商整合用户侧资源,促进新能源消纳、减少电力资源浪费。本文针对居民用户的可调节潜力预测及其潜力类型识别的研究开展如下:首先面向居民用户进行了用电行为模式的分析。从自然环境、时间日期、用户电价、居民家庭情况以及人际影响等方面进行了影响居民用电行为的重要因素分析。根据时间尺度将居民负荷特性划分为日负荷特性、月负荷特性、年负荷特性三类,重点分析了居民的日负荷特性,基于居民日负荷曲线聚类得到居民用户的用电行为模式类型。然后提出将轻型梯度提升器(Light Gradient Boosting Machine,LGBM)与双向长短期记忆神经网络(Bidirectional Long Short-Term Memory,BiLSTM)通过误差倒数法进行加权组合预测的居民用户可调节潜力预测方法,该方法对单一模型所得预测值中误差较大的部分进行修正,进而降低单一模型的预测误差。通过实验优化BiLSTM的参数,将参数优化后的LGBM-BiLSTM模型与多种算法进行可调节潜力预测,并通过多个评价指标进行综合对比分析,同时进行了单户居民和聚合居民用户可调节潜力预测实验,仿真结果表明LGBM-BiLSTM模型在居民用户可调节潜力预测上具有良好的性能。最后将居民用户用电行为模式类型与居民日负荷特性共同作为居民潜力类型预测的特征依据,提出一种变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)相结合的居民可调节潜力类型识别方法,使用VMD算法分解居民日负荷曲线得到多个模态并提取时频域特征,扩展特征空间,然后通过GRU进行分类,识别居民用户潜力类型。对VMD-GRU模型与多种算法进行综合对比分析,VMD-GRU的分类准确率可达99.58%,高于对比模型,仿真结果表明所提VMD-GRU模型在识别居民潜力类型上更具准确性。

关键词：用户行为模式居民负荷可调节潜力潜力预测深度学习

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电采暖负荷-气温耦合特性与可调节潜力分析

电工电气 2023年第5期 18-23页

作者：郑云平克帕依吐·吐尔逊李明亚夏尔·吐尔洪国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830013 新疆电力系统全过程仿真重点实验室新疆乌鲁木齐830013

为评估电采暖可调节潜力,基于新疆某地区实际情况开展电采暖负荷-气温耦合特性研究。分析了该地区的电源、负荷和冬季大负荷期间电力平衡情况,结合该地电采暖负荷装机及采暖期用户使用情况,开展电采暖负荷-气温耦合特性研究,并采用正弦... 详细信息

为评估电采暖可调节潜力,基于新疆某地区实际情况开展电采暖负荷-气温耦合特性研究。分析了该地区的电源、负荷和冬季大负荷期间电力平衡情况,结合该地电采暖负荷装机及采暖期用户使用情况,开展电采暖负荷-气温耦合特性研究,并采用正弦和拟合法根据气温实现电采暖负荷预测。根据电采暖负荷预测结果,对电采暖可调节潜力进行分析,结果表明电采暖作为柔性负荷具备可观的可调节潜力。

关键词：电采暖负荷耦合特性可调节潜力

基于双层聚类算法的居民用户用电可调节潜力分析

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重庆工商大学学报(自然科学版) 2023年

作者：周孟然刘宇胡锋朱梓伟汪锟安徽理工大学电气与信息工程学院

【目的】针对当前用户用电行为分析难以适应新型电力系统需求的问题，提出一种考虑用户负荷本体因素与用电调节认同意识因素的综合聚类方法，以分析居民用户的用电可调节潜力。【方法】基于密度峰值聚类（DPC）、核主成分分析（KPCA）... 详细信息

【目的】针对当前用户用电行为分析难以适应新型电力系统需求的问题，提出一种考虑用户负荷本体因素与用电调节认同意识因素的综合聚类方法，以分析居民用户的用电可调节潜力。【方法】基于密度峰值聚类（DPC）、核主成分分析（KPCA）、谱聚类（SC），本研究采用DPC-KPCA-SC双层聚类方法，对用户负荷本体因素与用电调节认同意识因素进行综合分析。通过DPC对用户负荷本体因素进行聚类，分析用户负荷特性；通过KPCA对用户用电调节认同意识因素进行降维，提高聚类效率；通过SC对降维后的数据进行聚类，利用离散程度分析用户的可调节潜力高低。【结果】选取实测数据和调查问卷数据进行仿真，实验表明在DPC聚类将用户分为两类群体的基础上，相较于K-means，DPC-KPCA-SC双层聚类方法的戴维森堡丁指数（DBI）数值，卡林斯基—哈拉巴斯指数（CH）数值，轮廓系数（S）数值均有所改善。【结论】实验结果表明，采用不同类型聚类方法进行两阶段聚类，利用离散程度反映用户用电行为稳定性，能够量化用户可调节潜力高低，为合理安排用户参与需求侧响应提供理论依据。

关键词：双层聚类可调节潜力负荷特性 KPCA

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基于边缘计算的台区负荷可调节潜力研究

内蒙古电力技术 2022年第6期40卷 29-36页

作者：祁兵李鹏云李彬华北电力大学电气与电子工程学院北京102206

在电力行业精细化发展的背景下,需求侧用户终端可调节潜力分析以及源网荷柔性互动研究已经成为迫切需求。针对上述问题,提出了基于边缘计算模式下的负荷可调节潜力计算方法,该方法适用于电力系统数据量大、调节潜力影响因素众多的情况... 详细信息

在电力行业精细化发展的背景下,需求侧用户终端可调节潜力分析以及源网荷柔性互动研究已经成为迫切需求。针对上述问题,提出了基于边缘计算模式下的负荷可调节潜力计算方法,该方法适用于电力系统数据量大、调节潜力影响因素众多的情况。首先基于边缘计算技术,提出融合边缘计算的智能分析系统;其次,通过多维度考虑可调节潜力影响因素情况下,采用长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络算法对台区内电气参数数据进行分析建模,进而利用所建模型移植到智能配变终端中,对台区负荷可调节潜力进行分析计算;最后,通过某地区电力实际负荷数据进行仿真验证,分析不同方法、不同维度下电力负荷可调节潜力,在改进以往分析方法的同时,为后续需求侧负荷研究提供参考。

关键词：源网荷可调节潜力边缘计算 LSTM 智能配变终端