电力需求响应基线负荷计算的三种方法:相似日匹配法、二次指数平滑法和加权法

文摘   2024-12-02 22:28   浙江  

负荷聚合商、虚拟电厂等主体参与需求响应时,按照提供的调节能力进行计费,我们常说的3元/度、4元/度,就是主体在需求响应中有效压降的电量,而这建立在明确需求响应的基线负荷之上,那需求响应的基线是怎么生成的呢?
说到底,是一个负荷预测问题,通过负荷预测方法,确定这个主体明天(或者下一阶段)要用多少电力负荷,根据这个负荷形成基线。
负荷预测的方法有很多,电力行业标准DL/T 2162-2020电力行业标准《用户参与需求响应基线负荷评价方法》提供了三种负荷预测方法,我们来学习一下:常用的基线负荷计算方法主要有相似日匹配法、二次指数平滑法和加权法。
一、相似日匹配法
相似日匹配法适用于中短期内负荷曲线相似性较高的用户。
这种方法是目前各种电力需求响应方案中所采用的方法,简单讲就是根据前五天的电力负荷求平均,我们看《2024年浙江省迎峰度夏电力需求侧管理工作实施方案》(浙能源〔2024〕16号)采用的就是这种方法:

相似日匹配法是用典型日 j-N 至典型日 j-1 共 N 个典型日的负荷数据计算第 j 日的基线负荷。

式中:等式左边为第 jk时段的基线负荷值;右边分子为第j日前dk时段的负荷值;N为典型日的总个数。例如,根据2024723~27日共5个工作日计算7月28日的基线负荷,计算公式为:

(1000+1090+1150+1130+1110)/5=1096

二、二次指数平滑法

二次指数平滑法适用于中短期内负荷具有变化趋势的用户,能较好地消除随机因素造成的影响。指数平滑法(Exponential Smoothing)是一种时间序列分析中的预测方法。指数平滑法包括一次、二次、三次,我们可以从一次指数平滑法来理解算法的基本思想:

      公式的前半部分是用前一天的实际值乘以一个权重系数,后半部分前一天的预测值,两个数值加起来作为后一天的预测值。
      • 例如,如果,根据2024723~27日共5个工作日计算7月28日的基线负荷,7月23日是第一个预测值,取前三天的平均值,为(1000+1090+1150)/3=1080。则24日的预测值=0.3*23日的实际值+0.7*23日的预测值=1056,以此类推,求出28日的预测值。而二次指数平滑法,是在一次指数平滑法的基础上,再做一次平滑,公式为:


      最终的公式为:

      对推导过程感兴趣的可以看以下教材图,总结思想,指数平滑方法就是引入了一部分上期值和一部分的趋势值。
      三、加权法

      加权法适用于中短期内负荷波动性较大且没有明显趋势的用户。其计算方法是用典型日 j-N至典型日j-1N个典型日的负荷数据计算第j日的基线负荷。
      公式的前半部分是前一天的实际值,后一部分仍然是趋势,随着样本量的加大,实际值的比重会变小。在算例中,根据加权法计算 723~27日共5个工作日的基线负荷,计算公式为:

      以上三种方法适用于不同类型的用户负荷情况。在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的方法来计算需求响应基线负荷。而DL/T 2162-2020行业标准中也给出来三种方法的选择依据:
      有兴趣的朋友可以具体研究一下行业标准。

      本文描述了需求响应计算的计算方法,基于需求响应基线,我们可以对负荷类虚拟电厂开展能力认证,将在后期探讨,欢迎关注。


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