system: [SYSTEM]

user: 4. 智能用电被动响应模式及实现方法 被动响应的工作机制是：在用电信息的支持下，调度系统基于电网稳定运行之需要，确定负荷调增或调减的总需求，再引导所辖供电范围的部分或全部可平移负荷进行有序响应。具体工作过程包括用电信息编码、用电信息采集及负荷调度三个方面。 1) 用电信息编码：本文确定的用电信息包括用电功率、可平移特征、可平移指数、可放电属性、放电功率和工作状态等共6类。为了提升用电信息的报送效率，将前述6类用电信息混编为一个5字节的二进制数，如表1所示。通过可平移特征和可平移指数这两个关键信息，用电设备的可平移特性可得到规范、一致且稳定的表述。其中，可平移特征由两位二进制数表示，00表示不可平移，如基本生活用电以及不可中断的商业及工业用电，01表示可延迟用电，包括可中断和可延时用电的负荷；10表示可提前用电；11表示双向可平移，即既可以延迟用电也可以提前用电的负荷；可平移指数由3位二进制数表示，从111到000共8级，数字越大，表示因负荷平移给用户造成的影响越小，属于智能用电的优先控制对象；可平移指数综合反映了用电设备属性和用户的类型，可以直接与电力市场相挂钩。可放电属性(非00)用以表述以用电为主、必要时可向电网反馈电力的用电设备(如电动汽车)。其中，11表示供需间已有协议，在调度系统召唤时可以转入放电状态。 用电信息编码包括只读和读写两部分，只读部分属于设备的基本用电信息，不可编辑；工作状态可读写，由智能单元自主管理。 2) 用电信息采集：用电信息采集自下而上，分三个层级，采用下级报送、上级接收方式，如图3所示。采集过程由智能用电设备发起，经子站、区域智能用电管理主站(以下简称主站)逐级接收、汇总，最终报送至调度系统。 进一步说明如下： 智能用电设备首次启用或离线后重新启用时，先建立与子站的通信联系，然后自主将设备ID及用电信息编码(统称用电信息)报送至子站，其中工作状态一项随工作状态的切换及时更新。 子站接收用电信息，并按表1第一列格式解码，并以表的形式存储，一台智能用电设备对应一条用电信息记录。智能用电设备切换工作状态或离线时，子站同步更新。 子站按表2所列格式对接收的全部用电信息进行汇总，形成一条汇总的、代表子站整体的用电信息。以主站m所属的子站s共接入n台智能用电设备、汇总表2所列 P O j ( Y ) 、 P S j ( Y ) 的用电信息为例： 图3. 智能用电信息采集与管理方案 Table 2 Information summarization in power utilization substation or main statio 字段 意义备注 ID 唯一标识(子站/主站) PO 处于工作状态的用电设备总用电功率 PS 处于待机状态的用电设备总用电功率 P O 1 ( 1 ) 处于工作状态、可延迟用电、可平移指数为1的用电设备总用电功率 P S 1 ( 1 ) 处于待机状态、可延迟用电、可平移指数为1的用电设备总用电功率 P S 1 ( 2 ) 处于待机状态、可提前用电、可平移指数为1的用电设备总用电功率 … P O 7 ( 3 ) 处于工作状态、可双向平移、可平移指数为7的用电设备总用电功率 P S 7 ( 3 ) 处于待机状态、可双向平移、可平移指数为7的用电设备总用电功率 PAD 协议可放电且处于放电状态的总放电功率 PSD 协议可放电且处于待机状态的总放电功率 表2. 智能用电管理子站/主站的汇总信息 { P O j ( Y ) ( m ， s ) = ∑ i = 1 n P i ⋅ W i ⋅ f ( y i ， K i ) P S j ( Y ) ( m ， s ) = ∑ i = 1 n P i ⋅ ( 1 − W i ) ⋅ f ( y i ， K i ) j = 0 ， 1 ， 2 ， ⋯ ， 7 ，   Y = 1 ， 2 ， 3 (1) 式中： P O j ( Y ) ( m ， s ) ——子站s内正在工作、可平移特征为Y且可平移指数为j的设备总用电功率； P S j ( Y ) ( m ， s ) ——子站s内处于待机、可平移特征为Y且可平移指数为j的用电设备用电总功率； P i ——第i台用电设备的额定功率； W i ——第i台用电设备状态，待机 = 0，工作 = 1； y i ——第i台用电设备的可平移特征； K i ——第i台用电设备的可平移指数； Y——可平移特征，可延迟 = 1，可提前 = 2，可双向平移 = 3； f ( y i ， K i ) —— = 1 | y i = Y 且 K i = j ， = 0 | y i ≠ Y 或 K i ≠ j 。 通过专网或公网，子站与主站间建立并保持通信联系，子站将汇总的用电信息自主上报至主站，主站接收并为每一子站报送的用电信息建立一条记录。子站的用电信息更新后，主站同步更新。 主站对所有接入子站的用电信息进行汇总，形成一条代表该主站的智能用电信息。假设主站m共接入L个子站，汇总的用电信息如下： { P O j ( Y ) ( m ) = ∑ i = 1 L P O j ( Y ) ( m ， i ) P S j ( Y ) ( m ) = ∑ i = 1 L P S j ( Y ) ( m ， i ) (2) 式中： P O j ( Y ) ( m ) ——主站m内正在工作、可平移特征为Y且可平移指数为j的用电设备用电总功率； P S j ( Y ) ( m ) ——主站m内处于待机、可平移特征为Y且可平移指数为j的用电设备用电总功率。 主站将汇总的用电信息自主报送至调度系统(如县级调度)，数据更新时自主重新报送。 至此，采用分层的方法完成了用电信息采集。由于采用了用电信息逐级汇总上报的方式，较好地均衡了各层级通信流量和用电信息管理总量。其意义在于，调度系统不仅可以掌握当前负荷水平，而且可以掌握当前负荷水平中各级可平移负荷的总量，即 ∑ j ∑ m P O j ( Y ) ( m ) ，以及当前待机的协议可平移负荷总量，即 ∑ j ∑ m P S j ( Y ) ( m ) 。这部分信息构成了自上而下实现被动响应模式及人工参与模式智能用电的基础。 特别需要指出，处于待机状态与处于工作状态的设备用电信息同等重要，这是调度系统进行负荷调增和调减控制决策的基础。对于处于离线状态的设备用电信息，因其与子站的信息交互中断，不宜采集，已采集的应予以剔除。 3) 负荷调度工作机制：所谓负荷调度即指负荷的调增或调减由调度系统发起，自上而下分解调增或调减指标，并引导智能用电设备按需响应。具体实现方法如下(参见图4)： 调度系统根据当前供需的电力平衡态势，或响应上一级调度系统的要求，确定拟增加或减少的负荷规模。考虑到用户的依从度问题，应适度放大拟增减规模(经验确定)。显然，拟增减规模不能超越所辖智能用电设备总的响应能力。以负荷调增为例，基于汇总的用电信息，处于待机状态的协议可平移负荷总量应大于拟增加负荷的总规模，否则应与其它调度措施(如储能)一并应用。即： P S d < ∑ m = 1 N ∑ j = 1 7 ( P S j ( 2 ) ( m ) + P S j ( 3 ) ( m ) ) (3) 图4. 基于负荷指标分层分解的被动响应模式示意图 式中： P S d ——负荷调增需求总量； N——主站数。 调度系统根据各主站汇总的用电信息，以不超过其响应能力且优先控制可平移指数高的用电设备为原则，将负荷控制要求分解到各主站： { P S d = ∑ i = 1 N P S d ( i ) P S d ( i ) < ∑ j = 1 7 ( P S j ( 2 ) ( i ) + P S j ( 3 ) ( i ) ) (4) 式中： P S d ( i ) ——调度系统分解到第i个主站的负荷调增需求总量。 各主站基于类似的原则，进一步将负荷控制要求分解到各子站。以主站m为例： { P S d ( m ) = ∑ i = 1 N P S d ( m ， i ) P S d ( m ， i ) < ∑ j = 1 7 ( P S j ( 2 ) ( m ， i ) + P S j ( 3 ) ( m ， i ) ) (5) 式中： P S d ( m ， i ) ——主站m分解到第i个子站的负荷调增指标。 各子站根据智能用电设备的用电信息，将负荷控制要求按可平移指数由高到低的原则，下达至相关智能用电设备，要求其响应控制要求(负荷调增时由待机状态切换至工作状态，负荷调减时由工作状态切换至待机状态)。 在自上而下分解负荷控制需求时，不论所属主站或子站，受影响用电设备的可平移指数应大致一致。因为可平移指数已经考虑了用户类型的因素。