[发明专利]基于一致性算法的工业园区分布式综合需求响应方法

说明书

本发明公开了一种基于一致性算法的工业园区分布式综合需求响应方法。首先根据工厂综合能源系统的供能架构给出用户的可调控资源和工业园区集中式IDR模型，然后设计了工业园区的分布式信息交互机制，进而提出一种在均衡状态下能使用户个体最优与园区整体最优的IDR方案相一致的工业园区IDR市场机制。最后，基于一致性算法建立了工业园区分布式IDR模型。算例分析结果表明所提分布式IDR方法可在减少用户对外提供信息的同时得到有效的IDR方案，并且用户可获得比各自独立参与IDR更高的收益。

技术领域

本发明涉及工业园区综合需求响应领域，尤其涉及一种基于一致性算法的工业园区分布式综合需求响应方法。

背景技术

近年来，构建综合能源系统(integrated energy system，IES)，实现电、热、冷、气等各种能源的耦合互补已经成为能源领域发展的主要方向。在此背景下，传统的电力需求响应(demand response，DR)正逐步扩展为综合需求响应(integrated demand response，IDR)。IDR可将需求侧的多种可调控资源进行整合，将用能种类转换与用能时间转移、负荷削减相结合，进一步挖掘需求侧的响应潜力。电网输送能力不断增加的同时，还要关注电力使用的安全情况,要想能够安全有效地运行就少不了对大用户业扩报装进行负荷预测,只有知道了当前电网所能承受的负荷电量,才能使之不超过这个限度而发生安全危险，同时也只有知道了用户需要的负荷电量，才能为配电网建设进行准确的规划，增加电网设备的利用率，节省经费。

目前国内外学者对IDR的研究已经取得了一定成果。如中国电机工程学报报道了一种由电热水器组成的集群温控负荷模型，研究了其在频率响应下的调节策略。以及基于安全约束的价格型需求响应优化调度建模，针对具有确定价格弹性系数的价格型负荷，分析了价格型DR参与平衡风电功率波动的调度过程。外文文献中有报道利用家庭能量管理系统，对居民用户典型用电设备的需求响应特性进行分类，实现对实时电价的响应。但是现有报道中均只研究了具有特定响应特性及运行约束的需求侧可控资源参与DR的调控策略，而实际中考虑多能互补的IDR特性往往较为复杂，难以建立响应量与成本的显函数关系。

现有研究中的IDR多为集中式的统一优化调度，上级EMS需要获取用户的设备参数、生产运行情况等可能涉及私密性的信息，降低了用户参与IDR的意愿。此外，现有技术中只考虑用户对分时电价的响应，关于用户参与调峰需求响应的削峰容量分配和补偿机制，目前尚未有充分的研究。

发明内容

针对现有技术问题中的集中式IDR信息安全性较低，且对用户参与调峰需求响应后的削峰容量分配和补偿机制研究不完善的问题，本发明提出了一种基于一致性算法的工业园区分布式综合需求响应方法，本发明以工业园区为研究对象，在工业用户响应分时电价的基础上，进一步考虑用户对上级电网调峰需求的响应。首先，根据工厂IES的供能架构，建立工业园区的集中式IDR模型，用以获取使园区整体运行成本最小的IDR方案。然后，结合现行市场机制设计了工业园区内部用户间的IDR市场机制，在该机制引导下用户个体最优与园区整体最优的IDR方案相一致，即各用户分布式的运行优化结果与采用集中式IDR模型得到的结果相同。最后，基于一致性算法和所设计的IDR市场机制，建立了工业园区的分布式IDR模型。在分布式迭代计算过程中，用户需要对外提供的信息仅为IDR边际成本迭代值，较好地保护了其信息私密性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于一致性算法的工业园区分布式综合需求响应方法，包括如下步骤：

步骤1：在工业园区内部建立以统一价格结算的园区IDR市场，工业用户对分时电价做出响应并上报用能计划，上级电网对工业园区总体用能情况进行安全性评估，若能通过安全校核，则工业用户按原计划用能，若不能通过安全校核，则上级电网向工业园区下发削峰需求指令和电网调峰服务价格；所述的削峰需求指令包括工业园区调峰需求容量以及各个工业用户的应削峰量；