一種智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法
【專(zhuān)利摘要】一種在智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法，包括以下步驟：(1)智能電網(wǎng)中，解決在滿(mǎn)足削減一定電力赤字條件的同時(shí)保證最小化包括用戶(hù)調(diào)度和用戶(hù)不滿(mǎn)意度在內(nèi)的系統(tǒng)總代價(jià)的問(wèn)題，對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行建模；(2)由于該優(yōu)化問(wèn)題涉及到連續(xù)變量和離散變量聯(lián)合優(yōu)化的問(wèn)題，為方便求解，將問(wèn)題拆分為一個(gè)底層問(wèn)題P1和一個(gè)頂層問(wèn)題P2；(3)利用快速對(duì)分方法對(duì)底層問(wèn)題P1進(jìn)行求解；(4)基于底層問(wèn)題求解的基礎(chǔ)，利用帶變溫過(guò)程的吉布斯采樣方法對(duì)頂層問(wèn)題P2進(jìn)行求解，得到最終的問(wèn)題解決方案。本發(fā)明提供一種在智能電網(wǎng)中以最小化包括用戶(hù)調(diào)度代價(jià)和用戶(hù)不滿(mǎn)意度在內(nèi)的系統(tǒng)總代價(jià)為目標(biāo)的帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其是一種智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求 控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 智能電網(wǎng)是一種自動(dòng)化的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)，它具有電能和信息雙向流動(dòng)特點(diǎn)，同時(shí) 集分布式計(jì)算和實(shí)時(shí)通信的優(yōu)越性于一體。智能電網(wǎng)的核心在于電網(wǎng)中電力供應(yīng)商與用戶(hù) 之間的交互，這其中包括信息與電能的交互，這些交互通過(guò)相應(yīng)的需求控制過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。需 求控制是指由于電價(jià)的變化，電力用戶(hù)隨之做出電能消耗的變化。需求控制已經(jīng)被廣泛地 應(yīng)用，一系列的事實(shí)證明它在降低高峰負(fù)荷、疏緩網(wǎng)絡(luò)阻塞、節(jié)約能源、減少氣體排放等方 面起著重要的作用。在智能電網(wǎng)中，常常采用需求控制來(lái)達(dá)到削減電力赤字、維持電網(wǎng)穩(wěn)定 的目的。目前需求控制的相關(guān)研究，往往都是基于電網(wǎng)中所有的用戶(hù)都參與需求控制的前 提條件。但是在實(shí)際情況中，我們不得不考慮在對(duì)用戶(hù)的耗電進(jìn)行需求控制時(shí)不可避免的 會(huì)產(chǎn)生額外的代價(jià)。因此，研究如何在電網(wǎng)中采用一定的調(diào)度控制同時(shí)通過(guò)對(duì)用戶(hù)的耗電 需求控制來(lái)盡可能的削減電力赤字是非常有意義的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有的研究中以調(diào)度電網(wǎng)中所有的用戶(hù)都參與耗電需求控制的方法而 產(chǎn)生額外代價(jià)的不足，本發(fā)明提供一種在滿(mǎn)足削減電力赤字條件的同時(shí)，保證了調(diào)度過(guò)程 中包括用戶(hù)調(diào)度代價(jià)和用戶(hù)不滿(mǎn)意度在內(nèi)的系統(tǒng)總代價(jià)的最小化，且算法復(fù)雜度低，具有 良好的收斂性的智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法。
[0004] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法，所述控制方法包括以下 步驟：
[0006] (1)智能電網(wǎng)中，為削減電力赤字對(duì)用戶(hù)的耗電需求進(jìn)行控制，與此同時(shí)需要達(dá)成 的目標(biāo)是最小化包括用戶(hù)調(diào)度代價(jià)和用戶(hù)不滿(mǎn)意度在內(nèi)的系統(tǒng)總代價(jià)，所以將用戶(hù)耗電需 求優(yōu)化問(wèn)題描述為如下問(wèn)題：
[0007] min 0 ? E i P i ? af (1_ 0 ) ? E A (x)
[0008] s. t. E?(dj-Xj)idj-M
[0009] dj > Xj >
[0010] 各參數(shù)定義如下：
[0011] i :用戶(hù) i ;
[0012] 9 :權(quán)重系數(shù)，〇< 0 < 1，0越大，表示在所設(shè)計(jì)的目標(biāo)中，用戶(hù)調(diào)度代價(jià)的最小 化越重要，而用戶(hù)不滿(mǎn)意度的最小化則相對(duì)不重要，0越小，則相反；
[0013]Pi:調(diào)度用戶(hù)i參與耗電需求控制所引起的調(diào)度代價(jià)，電力用戶(hù)i越重要，Pi越 大；
[0014] di:用戶(hù)i所預(yù)先提出的電能需求；
[0015] % :用戶(hù)i是否被調(diào)度參與耗電需求控制的控制信號(hào)，當(dāng)ai = 1時(shí)表示用戶(hù)i被 調(diào)度參與耗電需求控制，此時(shí)對(duì)于用戶(hù)i來(lái)說(shuō)，它必須削減自身的電能消耗，那么就有Xi， min彡Xi彡di，其中Xi,min是用戶(hù)i所必須的最小消耗電能；當(dāng)ai = 0時(shí)表示用戶(hù)i未被調(diào) 度參與耗電需求控制，那么Xi =屯，即用戶(hù)i的電能消耗就是它所預(yù)先提出的電能需求；
[0016] Di(Xi):用戶(hù)i的不滿(mǎn)意度，當(dāng)用戶(hù)i經(jīng)過(guò)調(diào)度后，Xi與屯相差不大時(shí)為匕）會(huì)非 常小，這表示當(dāng)用戶(hù)i只需要削減非常少量電能消耗的時(shí)候，用戶(hù)幾乎不存在不滿(mǎn)意度；當(dāng) 用戶(hù)i經(jīng)過(guò)調(diào)度后， Xi接近Xi,min時(shí)，Di(Xi)會(huì)達(dá)到一個(gè)非常大的值，這表示當(dāng)用戶(hù)i需要去 削減大量電能消耗的時(shí)候，用戶(hù)將會(huì)對(duì)電能調(diào)度非常的不滿(mǎn)意；設(shè)定不滿(mǎn)意度Di( Xi)是一 個(gè)在[Xi,min，屯）上單調(diào)遞減的凸函數(shù)；
[0017] M:電力供應(yīng)商所能提供的最大電量；
[0018] (2)在上述（1)的優(yōu)化問(wèn)題中，將上述問(wèn)題拆分為一個(gè)連續(xù)變量?jī)?yōu)化問(wèn)題和一個(gè) 離散變量?jī)?yōu)化問(wèn)題，與之分別對(duì)應(yīng)為一個(gè)底層問(wèn)題P1和一個(gè)頂層問(wèn)題P2;底層問(wèn)題P1解 決的是，在確定一定用戶(hù)調(diào)度方案的情況下，即已知調(diào)度信號(hào)A的情況下，最下化由用戶(hù)耗 電削減所引起的用戶(hù)不滿(mǎn)意度，其中A= (ai，a2;頂層問(wèn)題P2解決的是，根據(jù) 底層問(wèn)題P1的結(jié)果，進(jìn)一步優(yōu)化用戶(hù)調(diào)度的方案，從而最小化包括用戶(hù)調(diào)度代價(jià)和用戶(hù)不 滿(mǎn)意度在內(nèi)的系統(tǒng)總代價(jià)；
[0019] 在給定調(diào)度信號(hào)A的情況下，底層問(wèn)題P1的求解才能開(kāi)始；底層問(wèn)題P1求解過(guò)程 為：在接收到從頂層問(wèn)題P2發(fā)出的調(diào)度信號(hào)A后，首先將被調(diào)度的電力用戶(hù)構(gòu)成集合Q， Q =匕、=1}，如果

【權(quán)利要求】
1. 一種智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法，其特征在于：所述控制方 法包括以下步驟： (1) 智能電網(wǎng)中，為削減電力赤字對(duì)用戶(hù)的耗電需求進(jìn)行控制，與此同時(shí)需要達(dá)成的目 標(biāo)是最小化包括用戶(hù)調(diào)度代價(jià)和用戶(hù)不滿(mǎn)意度在內(nèi)的系統(tǒng)總代價(jià)，所以將用戶(hù)耗電需求優(yōu) 化問(wèn)題描述為如下問(wèn)題： min θ · Σ i P i · a J+ (1- θ ) · Σ iDi (Xi)s.t.EiOi*((Ii-Xi) idj-M d-t> Xi > Ximin,Vi 各參數(shù)定義如下：i:用戶(hù)i; Θ:權(quán)重系數(shù)，0<Θ<1，Θ越大，表示在所設(shè)計(jì)的目標(biāo)中，用戶(hù)調(diào)度代價(jià)的最小化越 重要，而用戶(hù)不滿(mǎn)意度的最小化則相對(duì)不重要，Θ越小，則相反； Pi:調(diào)度用戶(hù)i參與耗電需求控制所引起的調(diào)度代價(jià)，電力用戶(hù)i越重要，Pi越大；Cli :用戶(hù)i所預(yù)先提出的電能需求； ai:用戶(hù)i是否被調(diào)度參與耗電需求控制的控制信號(hào)，當(dāng)ai= 1時(shí)表示用戶(hù)i被 調(diào)度參與耗電需求控制，此時(shí)對(duì)于用戶(hù)i來(lái)說(shuō)，它必須削減自身的電能消耗，那么就有Xi, min彡Xi彡(Ii，其中Xi,min是用戶(hù)i所必須的最小消耗電能；當(dāng)ai= 〇時(shí)表示用戶(hù)i未被調(diào) 度參與耗電需求控制，那么Xi =屯，即用戶(hù)i的電能消耗就是它所預(yù)先提出的電能需求； Di(Xi):用戶(hù)i的不滿(mǎn)意度，當(dāng)用戶(hù)i經(jīng)過(guò)調(diào)度后，Xi與Cli相差不大時(shí)，Di (Xi)會(huì)非常小， 這表示當(dāng)用戶(hù)i只需要削減非常少量電能消耗的時(shí)候，用戶(hù)幾乎不存在不滿(mǎn)意度；當(dāng)用戶(hù)i 經(jīng)過(guò)調(diào)度后，Xi接近Xi,min時(shí)，Di (Xi)會(huì)達(dá)到一個(gè)非常大的值，這表示當(dāng)用戶(hù)i需要去削減大 量電能消耗的時(shí)候，用戶(hù)將會(huì)對(duì)電能調(diào)度非常的不滿(mǎn)意；設(shè)定不滿(mǎn)意度Di (Xi)是一個(gè)在[Xi, min，(Ii)上單調(diào)遞減的凸函數(shù)； M:電力供應(yīng)商所能提供的最大電量； (2) 在上述（1)的優(yōu)化問(wèn)題中，將上述問(wèn)題拆分為一個(gè)連續(xù)變量?jī)?yōu)化問(wèn)題和一個(gè)離散 變量?jī)?yōu)化問(wèn)題，與之分別對(duì)應(yīng)為一個(gè)底層問(wèn)題Pl和一個(gè)頂層問(wèn)題P2;底層問(wèn)題Pl解決的 是，在確定一定用戶(hù)調(diào)度方案的情況下，即已知調(diào)度信號(hào)A的情況下，最下化由用戶(hù)耗電削 減所引起的用戶(hù)不滿(mǎn)意度，其中A= (ai，a2，…，a^，％);頂層問(wèn)題P2解決的是，根據(jù)底層 問(wèn)題Pl的結(jié)果，進(jìn)一步優(yōu)化用戶(hù)調(diào)度的方案，從而最小化包括用戶(hù)調(diào)度代價(jià)和用戶(hù)不滿(mǎn)意 度在內(nèi)的系統(tǒng)總代價(jià)； 在給定調(diào)度信號(hào)A的情況下，底層問(wèn)題Pl的求解才能開(kāi)始；底層問(wèn)題Pl求解過(guò)程為： 在接收到從頂層問(wèn)題P2發(fā)出的調(diào)度信號(hào)A后，首先將被調(diào)度的電力用戶(hù)構(gòu)成集合Ω，Ω= {a」％ = 1}，如果Σ^ν?Α--M，那么Ω集合不可行，需要頂層問(wèn)題P2重新 /·. O i 選取A，反之Ω集合可行；對(duì)于可行的Ω集合，底層問(wèn)題的優(yōu)化問(wèn)題Pl描述為： Pl : Ψ ({a J i e Ω) = minΣi e S2Di (Xi) A-i· mi怎 t 另外，頂層問(wèn)題的優(yōu)化問(wèn)題P2描述為： P2：minC(A)=θ·ΣiPi·aj+ (1-θ)·Ψ({αJiefi) 在問(wèn)題Ρ2中，參數(shù)定義如下： C(A):在給定調(diào)度信號(hào)A情況下系統(tǒng)的總代價(jià)； (3) 采用快速對(duì)分算法對(duì)底層問(wèn)題Pl進(jìn)行求解，具體步驟如下： 步驟3.1:在接收到從頂層問(wèn)題Ρ2發(fā)出的調(diào)度信號(hào)A后，判斷集合Ω，Ω=IaiIai = 1}是否可行，如果乏>>+'^+-心_)<[4 - ￥，那么〇集合不可行，跳到步驟3.6，反之進(jìn) Ωi 行步驟3. 2 ; 步驟3. 2 :確定λ的上下限，λ min =〇, Λ脈=; 步驟3.3 :計(jì)算I= 步驟3·4:計(jì)算Σ4-財(cái)-Σ(<-((D;) _(-補(bǔ)，若得到的值在區(qū)間[_n，Π]內(nèi)，則跳 ih-Λ?' ' " 到步驟3. 5;若得到的值大于η，將Xmin=λ，若得到的值小于-η，將λ_=λ，然后返 回步驟3. 3 ; 步驟3. 5 :計(jì)算公式AroasA并得到結(jié)果； 步驟3.6 :結(jié)束； (4) 在步驟（3)中完成了底層問(wèn)題Pl的求解，基于底層問(wèn)題Pl的結(jié)果，利用帶有變溫 過(guò)程的吉布斯采樣方法來(lái)解決頂層問(wèn)題P2,具體步驟如下： 步驟4. 1 :初始化A,γQ,k; 步驟4. 2:開(kāi)始吉布斯采樣迭代； 步驟4. 3:利用公式y(tǒng) 更新當(dāng)前的溫度. r〇 步驟4.4 :隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)[1，I]內(nèi)的整數(shù)Μ; 步驟4.5:利用步驟（3)中底層問(wèn)題求解算法，計(jì)算(1也,,,民,；)，（：仏\"1，1〇; 步驟4. 6:利用公式 s-YC(A^nvhm) 隻 、 π(Λ,"，bm)=^ciA^..........=i+e：y(c(^tri'；..... 5wi)：c(4^：.....* 計(jì)算π(Aw bm); 步驟4. 7 :隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)[0,1]之間的數(shù)index; 步驟4. 8 :判斷index<π(A\m,bm),若是,則A中的am =bm,反之A中的α", = ; 步驟4. 9 :是否需要更新溫度，若是，則改變k，并返回步驟4. 3 ; 步驟4. 10 :判斷迭代是否完成，如果否，則返回步驟4. 2 ; 步驟4. 11 :結(jié)束。
2.如權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)中帶有調(diào)度控制的用戶(hù)耗電需求控制方法，其特征在 于：所述步驟4. 6中，吉布斯采樣的概率分布函數(shù)的表達(dá)式為： TT(A) =-e'C(A, 1. Z 上式中，各參數(shù)定義如下： A:-組向量，Λ表示所有向量的集合，AeΛ; Y:吉布斯采樣的一個(gè)控制參數(shù)，Y>〇,將Y稱(chēng)之為接受因子，它控制著吉布斯采樣 達(dá)到穩(wěn)定n(A)的速度，物理意義是對(duì)變差結(jié)果的容納程度； C㈧：目標(biāo)函數(shù)； Z:ΣA,e >，用于概率的歸一化處理； 巨iW麗P9 右監(jiān)莩烊*既率分布函數(shù)公式;r(A) = ^rt，.vnAI,得到：
上式中，各參數(shù)定義如下： Bm:所有可能的bm，bmeBm; π(Awbm):在已知Avn和Bm的情況下，用bm去代替am的概率； 在本問(wèn)題中公式7一^表示為:
另外，令動(dòng)態(tài)接受因子γ為：log(2 + ifc) ?一 η 在上式中，各參數(shù)定義如下：k:一個(gè)個(gè)變量，在每次溫度更新過(guò)程時(shí)，增加k的值； Ytl:-個(gè)需要初始化的常量； 根據(jù)公式 bm)= β_Κ(Λνη. 6ηι3+β-κ(/ινι1.?,η) =l+e-y(c(4Vn. ^)-?Λνη. "1Π ? 以及公式 7~ ; r〇 所述步驟4. 8包括如下步驟： 步驟4.8.I:當(dāng)k一定時(shí)，Yq越大，γ就越小，那么無(wú)論當(dāng)Γ(Α,βΑ)>0且 不變時(shí)或是當(dāng)卜<0不變時(shí)，都有^, bm)趨向于0. 5，γ越小，吉布斯米樣將隨機(jī)選擇與bm ; 步驟4. 8. 2 :當(dāng)k一定時(shí)，Ytl越小，γ就越大，第一種情況：當(dāng)C(A_A_)>0 且不變時(shí)，e+++K中<?·Μ-Φ.44 就越趨近于 〇,π(Awbj^ 越接近于1，在此情況下，吉布斯就以更大的概率用bm去代替am;第二種情況：當(dāng) Γ(Α,"人）<0不變時(shí)，丨就越大，π(A\m，bm)就越接近于0,在 此情況下，吉布斯采樣就以更大的概率用去代替am ; 步驟4. 8. 3 :當(dāng)k- ,那么γ就越大,就如步驟4. 8. 2中的操作。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104239714SQ201410461182
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】吳遠(yuǎn), 陳佳超, 楊懌, 何燕飛, 錢(qián)麗萍 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)