本發(fā)明涉及智能用電和電力調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于需求側(cè)響應(yīng)的城鄉(xiāng)居民多能源柔性控制系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球?qū)﹄娏δ茉吹男枨罅恳仓鹉赀f增，而且電力缺口有逐漸增大的趨勢(shì)。電力負(fù)荷峰谷差進(jìn)一步增大，各地對(duì)能源需求的增長(zhǎng)遠(yuǎn)超電力生產(chǎn)能力的增長(zhǎng)，供需雙方的矛盾日益加深，同時(shí)很多新的問(wèn)題一一出現(xiàn)，如煤炭資源緊張，電力需求量快速增長(zhǎng)引起的電網(wǎng)容量不足及環(huán)境污染等。這些問(wèn)題導(dǎo)致了在電力需求高峰時(shí)候頻繁的功率限制和停電。傳統(tǒng)應(yīng)對(duì)方法如高峰時(shí)部分區(qū)域拉閘限電和啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組不僅會(huì)增加發(fā)電的成本，給人民日常生活帶來(lái)不便同時(shí)還會(huì)造成環(huán)境污染。除此之外，研究表明目前電力資產(chǎn)利用效率較低，僅20%的系統(tǒng)容量用于滿足電力峰值需求，其運(yùn)行時(shí)間僅占系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的5%。

隨著人們生活水平的提高和住房條件的改善，城鄉(xiāng)居民家用電器無(wú)論數(shù)量還是質(zhì)量都在逐年提高，導(dǎo)致居民用電量增長(zhǎng)非常明顯，電力成了居民家庭中的主要能耗項(xiàng)目；同時(shí)，居民生活用電在全社會(huì)用電中占很大的比重。在智能用電技術(shù)高速發(fā)展和節(jié)能減排的背景下，研究用電響應(yīng)模式，通過(guò)不同的響應(yīng)模式實(shí)現(xiàn)家庭智能用電，增強(qiáng)居民的節(jié)約用電意識(shí)，引導(dǎo)居民節(jié)約、合理用電，現(xiàn)實(shí)、必要而又迫切。

同時(shí)，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，用戶側(cè)越來(lái)越受到重視，家庭能源管理是智能電網(wǎng)在居民側(cè)的延伸，是智能電網(wǎng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。研究表明，通過(guò)調(diào)整用戶側(cè)的負(fù)荷及用戶自身配備儲(chǔ)能設(shè)備的充放電來(lái)適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷和電價(jià)變化的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以更經(jīng)濟(jì)、更有效的達(dá)到節(jié)約能源、確保用戶用電安全、減少用戶電費(fèi)支出、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性的目的。

此外，隨著用戶能源利用方式的變化，家用分布式發(fā)電、電動(dòng)汽車等需求側(cè)的電源將越來(lái)越多的接入電網(wǎng)，并對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行控制帶來(lái)影響，例如：新型電源產(chǎn)生的額外電能送回電網(wǎng)所產(chǎn)生的雙向潮流問(wèn)題；電動(dòng)汽車充電需要增加饋線的承載容量，還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的晚間用電高峰問(wèn)題；分布式發(fā)電、需求響應(yīng)及電動(dòng)汽車引起的負(fù)荷曲線變化問(wèn)題。因此，建設(shè)與用戶友好互動(dòng)的智能電網(wǎng)，為用戶提供及時(shí)準(zhǔn)確的用電信息，實(shí)現(xiàn)用戶的自主選擇，滿足多元化客戶需求，提升電網(wǎng)公司的服務(wù)質(zhì)量，將是未來(lái)智能用電的發(fā)展方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題為：為電網(wǎng)公司和電力用戶之間提供友好開(kāi)放的雙向交互途徑，在滿足不影響居民正常生活的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)居民家庭參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)，滿足降低電力需求的“峰谷比”和電力資產(chǎn)投資額的需求，提高電力資產(chǎn)的利用效率，增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：基于需求側(cè)響應(yīng)的城鄉(xiāng)居民多能源柔性控制系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)依次連接的電網(wǎng)端、能源管控云平臺(tái)、家庭能源網(wǎng)關(guān)和居民負(fù)荷端；各個(gè)居民負(fù)荷端的多個(gè)可調(diào)負(fù)荷通過(guò)一個(gè)家庭能源網(wǎng)關(guān)與能源管控云平臺(tái)連接通信；

電網(wǎng)端向能源管控云平臺(tái)下發(fā)包括負(fù)荷調(diào)節(jié)限額的負(fù)荷調(diào)控指令；各家庭能源網(wǎng)關(guān)向能源管控云平臺(tái)傳輸相應(yīng)居民負(fù)荷端的可調(diào)負(fù)荷數(shù)據(jù)；

能源管控云平臺(tái)接收負(fù)荷調(diào)控指令后，根據(jù)可調(diào)負(fù)荷數(shù)據(jù)計(jì)算被控區(qū)域內(nèi)所有居民負(fù)荷端的最大可調(diào)負(fù)荷量，并將計(jì)算結(jié)果與負(fù)荷調(diào)節(jié)限額相比較，當(dāng)負(fù)荷調(diào)節(jié)限額小于最大可調(diào)負(fù)荷量，則能源管控云平臺(tái)根據(jù)被控區(qū)域內(nèi)的可調(diào)負(fù)荷分布，分析得到針對(duì)各居民負(fù)荷端的負(fù)荷調(diào)節(jié)策略；

能源管控云平臺(tái)根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)策略對(duì)應(yīng)向各個(gè)居民負(fù)荷端對(duì)應(yīng)的家庭能源網(wǎng)關(guān)下發(fā)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令；

各家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)接收到的負(fù)荷調(diào)節(jié)指令對(duì)相應(yīng)居民負(fù)荷端的可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明中居民負(fù)荷端包括可調(diào)負(fù)荷、可控負(fù)荷、分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)；各家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)電網(wǎng)電源、分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)三個(gè)能源節(jié)點(diǎn)，和居民用電負(fù)荷設(shè)備的特點(diǎn)，及能源與負(fù)荷之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電網(wǎng)電源、分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸入輸出量，使其與用電需求相匹配，以最大限度提高分布式電源在居民側(cè)的利用率。

電網(wǎng)端還可通過(guò)能源管控云平臺(tái)和家庭能源網(wǎng)關(guān)向居民負(fù)荷端下發(fā)實(shí)時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)；居民負(fù)荷端的光伏分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)可將自有電量傳輸至大電網(wǎng)。用戶可根據(jù)需要對(duì)家庭能源網(wǎng)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，利用自有的光伏分布式電源為用電設(shè)備提供免費(fèi)的自備電能，也可以選擇在合適的時(shí)機(jī)將光伏分布式電源所發(fā)電量或儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)備電量出售給大電網(wǎng)。

本發(fā)明電網(wǎng)端用于發(fā)布需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)指令的，可為電力控制中心，或有電力調(diào)控權(quán)限的電力公司或電力咨詢公司等。用于連接電網(wǎng)端、能源管控云平臺(tái)和家庭能源網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)可為運(yùn)營(yíng)商寬帶或者電力專網(wǎng)。能源管控云平臺(tái)基于全區(qū)城鄉(xiāng)居民用電信息實(shí)時(shí)采集，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)居民負(fù)荷的最大可調(diào)負(fù)荷量估計(jì)及負(fù)荷分布分析，并根據(jù)用戶負(fù)荷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行全區(qū)電網(wǎng)可切負(fù)荷全景定位及控制路徑設(shè)定，以快速精準(zhǔn)的定位出參與負(fù)荷控制的居民范圍、可調(diào)負(fù)荷的負(fù)荷控制程度及可控負(fù)荷交替運(yùn)行控制時(shí)間，實(shí)現(xiàn)多約束全局跨區(qū)域合理負(fù)荷調(diào)度。能源管控云平臺(tái)可采用服務(wù)器形式實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令的傳輸以及相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算分析處理，給出對(duì)于接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的居民可調(diào)負(fù)荷的最大可調(diào)負(fù)荷量， 并根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)限額制定調(diào)節(jié)策略，具體原理流程如下：

1、家庭能源網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)采集家庭各個(gè)負(fù)荷，并將居民負(fù)荷分成可調(diào)負(fù)荷、可控負(fù)荷和不可控負(fù)荷三類負(fù)荷分別上送給能源管控云平臺(tái)；

2、能源管控云平臺(tái)構(gòu)建負(fù)荷類型、地區(qū)、時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)、重要等多元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將實(shí)時(shí)接收的居民負(fù)荷信息按照類型、地區(qū)、時(shí)間、運(yùn)行狀態(tài)特征實(shí)時(shí)歸類更新，并根據(jù)用戶信息庫(kù)給出各個(gè)居民負(fù)荷等級(jí)；

3、按照重要等級(jí)分別實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)管理的每一等級(jí)的運(yùn)行的允許可調(diào)負(fù)荷、可控負(fù)荷的負(fù)荷總量，并將各等級(jí)負(fù)荷總量計(jì)算總和給出最大可調(diào)負(fù)荷量；

4、收到電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)命令后，判斷該地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷是否滿足電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)需求，即電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)限額小于此時(shí)的最大可調(diào)負(fù)荷量；

5、如不滿足則將負(fù)荷差額返回給電網(wǎng)，接受進(jìn)一步命令；

6、如滿足，進(jìn)入負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍計(jì)算流程；

7、從低到高按照地區(qū)序號(hào)逐級(jí)累加各等級(jí)最大可調(diào)負(fù)荷量，并將負(fù)荷信息歸入可調(diào)負(fù)荷序列；

8、判斷是否達(dá)到電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)需求，如是進(jìn)入第9步，如否回到第7步；

9、得出滿足電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)需求的居民調(diào)節(jié)范圍，并根據(jù)生成的可調(diào)負(fù)荷序列信息，給需調(diào)節(jié)的居民負(fù)荷相應(yīng)家庭能源網(wǎng)關(guān)下達(dá)負(fù)荷調(diào)節(jié)命令，從而實(shí)現(xiàn)滿足電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)的大范圍居民負(fù)荷調(diào)節(jié)。

當(dāng)電網(wǎng)端下發(fā)需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)結(jié)束指令，或者達(dá)到需求側(cè)相應(yīng)調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)間時(shí)，家庭能源網(wǎng)關(guān)給各用電電器下達(dá)功率恢復(fù)命令或者重新啟動(dòng)命令使得家用電器恢復(fù)正常運(yùn)行。

本發(fā)明還公開(kāi)基于上述城鄉(xiāng)居民多能源柔性控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟一，電網(wǎng)端向能源管控云平臺(tái)下發(fā)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，負(fù)荷調(diào)節(jié)指令中包括負(fù)荷調(diào)節(jié)限額；

步驟二，能源管控云平臺(tái)接收負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，實(shí)時(shí)計(jì)算被控區(qū)域內(nèi)所有居民負(fù)荷端的最大可調(diào)負(fù)荷量；

步驟三，能源管控云平臺(tái)將計(jì)算得到的最大可調(diào)負(fù)荷量與負(fù)荷調(diào)節(jié)限額進(jìn)行比較：

若負(fù)荷調(diào)節(jié)限額超出最大可調(diào)負(fù)荷量，則能源管控云平臺(tái)將計(jì)算得到的最大可調(diào)負(fù)荷量返回給電網(wǎng)端電力公司，以使得電網(wǎng)端調(diào)整符合調(diào)節(jié)限額后重發(fā)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令；

若負(fù)荷調(diào)節(jié)限額小于最大可調(diào)負(fù)荷量，則轉(zhuǎn)至步驟四；

步驟四，能源管控云平臺(tái)對(duì)整個(gè)被控區(qū)域內(nèi)的可調(diào)負(fù)荷和可控負(fù)荷進(jìn)行分析，計(jì)算得到各個(gè)居民負(fù)荷端的負(fù)荷調(diào)節(jié)策略；然后根據(jù)對(duì)應(yīng)各居民負(fù)荷端的負(fù)荷調(diào)節(jié)策略向相應(yīng)的家庭能源網(wǎng)關(guān)下發(fā)負(fù)荷調(diào)減命令；

步驟五，各家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)接收到的負(fù)荷調(diào)減命令對(duì)被控居民負(fù)荷端的可控負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)行控制，以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)減；

步驟六，判斷居民負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)是否需要結(jié)束，若需要結(jié)束，則家庭能源網(wǎng)關(guān)控制各可調(diào)負(fù)荷和可控負(fù)荷恢復(fù)原運(yùn)行狀態(tài)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明步驟四中，所述負(fù)荷調(diào)節(jié)策略包括對(duì)應(yīng)各居民負(fù)荷端用電負(fù)荷的負(fù)荷調(diào)減程度、調(diào)節(jié)方式和調(diào)減時(shí)間間隔。基于現(xiàn)有的居民用電信息采集技術(shù)進(jìn)行最大可調(diào)負(fù)荷量和負(fù)荷調(diào)節(jié)策略的分析計(jì)算為現(xiàn)有技術(shù)。

本發(fā)明步驟五中，家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)負(fù)荷調(diào)減命令，綜合被控居民負(fù)荷端的分布式電源發(fā)電情況和儲(chǔ)能系統(tǒng)情況，對(duì)被控的可控負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)行控制，所述運(yùn)行控制包括：調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)荷溫度參數(shù)、控制可控負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。家庭能源網(wǎng)關(guān)對(duì)被控可控負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷的具體控制可采用現(xiàn)有技術(shù)，主要是家庭能源網(wǎng)關(guān)通過(guò)PLC或WIFI通信方式與家電控制模塊進(jìn)行信息交互，從實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的負(fù)荷調(diào)節(jié)及控制。

本發(fā)明中，負(fù)荷調(diào)節(jié)策略不是簡(jiǎn)單地通過(guò)開(kāi)關(guān)通斷進(jìn)行負(fù)荷控制，而是在保證不可調(diào)負(fù)荷（如照明、電飯鍋、電視類家電等）正常運(yùn)行的情況下，調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)荷（如空調(diào)等）的輸出功率和調(diào)節(jié)可控負(fù)荷（如熱水器、洗衣機(jī)、電動(dòng)汽車等）來(lái)實(shí)現(xiàn)居民負(fù)荷的調(diào)減，從而既能調(diào)低用電峰值又保證居民用電影響較小，即實(shí)現(xiàn)居民多能源柔性控制。

步驟六中，居民負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)是否需要結(jié)束的標(biāo)識(shí)可為，接收到電網(wǎng)端通過(guò)能源管控云平臺(tái)下發(fā)的負(fù)荷調(diào)節(jié)結(jié)束指令，或者，步驟一中，電網(wǎng)端下發(fā)的負(fù)荷調(diào)節(jié)指令中還包括負(fù)荷調(diào)節(jié)的結(jié)束時(shí)間，結(jié)束時(shí)間到則標(biāo)識(shí)著負(fù)荷調(diào)節(jié)需要結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果為：能夠與調(diào)度限電方案實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，不僅能夠較好的完成與電力調(diào)度系統(tǒng)的信息交互，有效縮短負(fù)控應(yīng)急處置時(shí)間，以快速精確響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)控需求。還能基于大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶負(fù)荷信息和用電設(shè)備信息的智能分析評(píng)估，提供個(gè)性化的用電策略建議，實(shí)現(xiàn)家庭能源的智能管理和電力需求側(cè)響應(yīng)。從而有力保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和家庭能源的有效管理。

本發(fā)明主要效果體現(xiàn)在以下方面：

（1）削峰填谷，支持需求響應(yīng)在居民側(cè)的實(shí)施：

居民用戶側(cè)是通過(guò)實(shí)施需求響應(yīng)來(lái)削減電力峰值需求的最大潛在領(lǐng)域，通過(guò)此方法可以實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)在眾多居民用戶中得到實(shí)施，激勵(lì)引導(dǎo)用戶在系統(tǒng)用電高峰或者系統(tǒng)穩(wěn)定性受到威脅時(shí)減少用電負(fù)荷，在用電低谷時(shí)段增加用電，從而保護(hù)電力系統(tǒng)供電可靠性并提高系統(tǒng)的資源利用率，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性得到進(jìn)一步的提高。另一方面，此方法還可以控制居民家用電器對(duì)電力公司發(fā)布的動(dòng)態(tài)電價(jià)信號(hào)進(jìn)行合適的響應(yīng)和優(yōu)化控制，達(dá)到降低用戶用電費(fèi)用和節(jié)能減排的目的。

（2）精準(zhǔn)切負(fù)荷，維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行：

此方法可實(shí)時(shí)獲取區(qū)域電網(wǎng)所用用戶各設(shè)備詳細(xì)電力數(shù)據(jù)，掌握當(dāng)前空調(diào)、熱水器、風(fēng)機(jī)等各大功率用電設(shè)備用電量，從而可根據(jù)用電缺額快速定位出所切負(fù)荷設(shè)備范圍及切負(fù)荷電網(wǎng)范圍，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切負(fù)荷，切除短時(shí)對(duì)生產(chǎn)生活影響不大的空調(diào)、熱水器、風(fēng)機(jī)等各大功率用電設(shè)備，在電網(wǎng)潮流調(diào)整完畢后恢復(fù)供電，既保證了社會(huì)生產(chǎn)生活，又提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)更精確的電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)。

（3）改善居民生活質(zhì)量，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益：

1）支撐分布式新能源接入

風(fēng)電和光伏發(fā)電等分布式電源，對(duì)于提高可再生能源的利用率、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低用戶用能費(fèi)用具有重要意義，但同時(shí)使配電網(wǎng)中的潮流復(fù)雜化。另外風(fēng)能、太陽(yáng)能具有波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，風(fēng)電和光伏發(fā)電的大規(guī)模接入會(huì)給電網(wǎng)電能質(zhì)量和電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。此方法能夠?qū)崿F(xiàn)家庭用戶擁有的分布式可再生能源接入電網(wǎng)，促進(jìn)智能控制光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電網(wǎng)三部分聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，保證有效配比，突破以往被管理的家庭用電系統(tǒng)及只能從電網(wǎng)用電模式，有助于充分應(yīng)用分布式光伏，有效實(shí)現(xiàn)家庭用能的高效利用。

2）支持大規(guī)模電動(dòng)汽車安全接入

電動(dòng)汽車具有電池容量大、充電功率高、接入電網(wǎng)充電時(shí)間集中的特點(diǎn)，大量電動(dòng)汽車無(wú)序接入電網(wǎng)充電會(huì)造成電力需求峰值增加，電網(wǎng)供需失衡，輸電線路和變壓器過(guò)載等后果，降低電力資產(chǎn)利用率，縮短設(shè)備壽命，威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行。通過(guò)家庭用電網(wǎng)絡(luò)接入電網(wǎng)是電動(dòng)汽車入網(wǎng)充電的重要方式之一，此方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的充電過(guò)程進(jìn)行控制削弱或消除電動(dòng)汽車上網(wǎng)充電對(duì)電網(wǎng)的不利影響，同時(shí)減少用戶的用電費(fèi)用。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步描述。

本發(fā)明基于根據(jù)用電特性將居民家庭用電負(fù)荷進(jìn)行分類，具體分為可調(diào)負(fù)荷、可控負(fù)荷和不可控負(fù)荷，可調(diào)負(fù)荷如空調(diào)等，這些設(shè)備可以通過(guò)交互調(diào)控設(shè)定參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)備的輸出功率，達(dá)到調(diào)節(jié)居民負(fù)荷量的目的，且在一定程度上能夠在規(guī)定的時(shí)間、空間滿足生活需求，靈活性較強(qiáng)，對(duì)居民的舒適度影響很??；可控負(fù)荷如熱水器、洗衣機(jī)、電動(dòng)汽車等，這些設(shè)備用電規(guī)律較為穩(wěn)定，用電時(shí)間靈活性較強(qiáng)，可以方便的調(diào)整到其他合適時(shí)間運(yùn)行，幾乎不影響居民正常生活，便于參與DR 控制；不可調(diào)負(fù)荷如照明、電飯鍋、電視類家電等，其斷電會(huì)給用戶生活造成較大影響，因此不參與調(diào)節(jié)控制。

本發(fā)明不再通過(guò)傳統(tǒng)的拉閘限電進(jìn)行負(fù)荷控制，而是基于居民家庭用電負(fù)荷分類，保證居民不可調(diào)負(fù)荷不間斷運(yùn)行基礎(chǔ)上，通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)荷溫度參數(shù)和控制可控負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。

同時(shí)，本發(fā)明還基于現(xiàn)有的城鄉(xiāng)居民用電信息實(shí)時(shí)采集技術(shù)，在發(fā)起需求側(cè)響應(yīng)活動(dòng)時(shí)，需求側(cè)響應(yīng)主站即能源管控云平臺(tái)通過(guò)電力專網(wǎng)接收到電網(wǎng)控制中心下達(dá)的調(diào)控命令及調(diào)控信息后，根據(jù)居民用電信息和用戶負(fù)荷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行全區(qū)電網(wǎng)可切負(fù)荷全景定位及控制路徑設(shè)定，快速精準(zhǔn)的定位出參與負(fù)荷控制的居民范圍、可調(diào)負(fù)荷的負(fù)荷控制程度及可控負(fù)荷交替運(yùn)行控制時(shí)間，在保證居民生活關(guān)系密切的負(fù)荷正常運(yùn)行基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多約束全局跨區(qū)域自動(dòng)需求側(cè)響應(yīng)柔性調(diào)節(jié)控制。

針對(duì)家庭引入光伏/風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)情況，綜合考慮居民用電設(shè)備、分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)，三者能源節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)及協(xié)調(diào)關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)分布式電源、儲(chǔ)能的輸入輸出量，使其與需求側(cè)響應(yīng)需求、用電需求相匹配，從供應(yīng)側(cè)角度最大限度提高分布式電源利用率。

參考圖1所示，本發(fā)明基于需求側(cè)響應(yīng)的城鄉(xiāng)居民多能源柔性控制系統(tǒng)，包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)依次連接的電網(wǎng)端、能源管控云平臺(tái)、家庭能源網(wǎng)關(guān)和居民負(fù)荷端；各個(gè)居民負(fù)荷端的多個(gè)可調(diào)負(fù)荷通過(guò)一個(gè)家庭能源網(wǎng)關(guān)與能源管控云平臺(tái)連接通信；

電網(wǎng)端向能源管控云平臺(tái)下發(fā)包括負(fù)荷調(diào)節(jié)限額的負(fù)荷調(diào)控指令；各家庭能源網(wǎng)關(guān)向能源管控云平臺(tái)傳輸相應(yīng)居民負(fù)荷端的可調(diào)負(fù)荷數(shù)據(jù)；

能源管控云平臺(tái)接收負(fù)荷調(diào)控指令后，根據(jù)可調(diào)負(fù)荷數(shù)據(jù)計(jì)算被控區(qū)域內(nèi)所有居民負(fù)荷端的最大可調(diào)負(fù)荷量，并將計(jì)算結(jié)果與負(fù)荷調(diào)節(jié)限額相比較，當(dāng)負(fù)荷調(diào)節(jié)限額小于最大可調(diào)負(fù)荷量，則能源管控云平臺(tái)根據(jù)被控區(qū)域內(nèi)的可調(diào)負(fù)荷分布，分析得到針對(duì)各居民負(fù)荷端的負(fù)荷調(diào)節(jié)策略；

能源管控云平臺(tái)根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)策略對(duì)應(yīng)向各個(gè)居民負(fù)荷端對(duì)應(yīng)的家庭能源網(wǎng)關(guān)下發(fā)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令；

各家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)接收到的負(fù)荷調(diào)節(jié)指令對(duì)相應(yīng)居民負(fù)荷端的可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明中居民負(fù)荷端包括可調(diào)負(fù)荷、可控負(fù)荷、分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)；各家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)電網(wǎng)電源、分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)三個(gè)能源節(jié)點(diǎn)，和居民用電負(fù)荷設(shè)備的特點(diǎn)，及能源與負(fù)荷之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電網(wǎng)電源、分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸入輸出量，使其與用電需求相匹配，以最大限度提高分布式電源在居民側(cè)的利用率。

電網(wǎng)端還可通過(guò)能源管控云平臺(tái)和家庭能源網(wǎng)關(guān)向居民負(fù)荷端下發(fā)實(shí)時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)；居民負(fù)荷端的光伏分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)可將自有電量傳輸至大電網(wǎng)。用戶可根據(jù)需要對(duì)家庭能源網(wǎng)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，利用自有的光伏分布式電源為用電設(shè)備提供免費(fèi)的自備電能，也可以選擇在合適的時(shí)機(jī)將光伏分布式電源所發(fā)電量或儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)備電量出售給大電網(wǎng)。

本發(fā)明電網(wǎng)端用于發(fā)布需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)指令的，可為電力控制中心，或有電力調(diào)控權(quán)限的電力公司或電力咨詢公司等。用于連接電網(wǎng)端、能源管控云平臺(tái)和家庭能源網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)可為運(yùn)營(yíng)商寬帶或者電力專網(wǎng)。能源管控云平臺(tái)基于全區(qū)城鄉(xiāng)居民用電信息實(shí)時(shí)采集，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)居民負(fù)荷的最大可調(diào)負(fù)荷量估計(jì)及負(fù)荷分布分析，并根據(jù)用戶負(fù)荷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行全區(qū)電網(wǎng)可切負(fù)荷全景定位及控制路徑設(shè)定，以快速精準(zhǔn)的定位出參與負(fù)荷控制的居民范圍、可調(diào)負(fù)荷的負(fù)荷控制程度及可控負(fù)荷交替運(yùn)行控制時(shí)間，實(shí)現(xiàn)多約束全局跨區(qū)域合理負(fù)荷調(diào)度。能源管控云平臺(tái)可采用服務(wù)器形式實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令的傳輸以及相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算分析處理，對(duì)于接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的居民可調(diào)負(fù)荷的最大可調(diào)負(fù)荷量，以及根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)限額制定調(diào)節(jié)策略為現(xiàn)有技術(shù)。

當(dāng)電網(wǎng)端下發(fā)需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)結(jié)束指令，或者達(dá)到需求側(cè)相應(yīng)調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)間時(shí)，家庭能源網(wǎng)關(guān)給各用電電器下達(dá)功率恢復(fù)命令或者重新啟動(dòng)命令使得家用電器恢復(fù)正常運(yùn)行。

參考圖2，本發(fā)明,基于上述城鄉(xiāng)居民多能源柔性控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟一，電網(wǎng)端向能源管控云平臺(tái)下發(fā)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，負(fù)荷調(diào)節(jié)指令中包括負(fù)荷調(diào)節(jié)限額；

步驟二，能源管控云平臺(tái)接收負(fù)荷調(diào)節(jié)指令，實(shí)時(shí)計(jì)算被控區(qū)域內(nèi)所有居民負(fù)荷端的最大可調(diào)負(fù)荷量；

步驟三，能源管控云平臺(tái)將計(jì)算得到的最大可調(diào)負(fù)荷量與負(fù)荷調(diào)節(jié)限額進(jìn)行比較：

若負(fù)荷調(diào)節(jié)限額超出最大可調(diào)負(fù)荷量，則能源管控云平臺(tái)將計(jì)算得到的最大可調(diào)負(fù)荷量返回給電網(wǎng)端電力公司，以使得電網(wǎng)端調(diào)整符合調(diào)節(jié)限額后重發(fā)負(fù)荷調(diào)節(jié)指令；

若負(fù)荷調(diào)節(jié)限額小于最大可調(diào)負(fù)荷量，則轉(zhuǎn)至步驟四；

步驟四，能源管控云平臺(tái)對(duì)整個(gè)被控區(qū)域內(nèi)的可調(diào)負(fù)荷和可控負(fù)荷進(jìn)行分析，計(jì)算得到各個(gè)居民負(fù)荷端的負(fù)荷調(diào)節(jié)策略；然后根據(jù)對(duì)應(yīng)各居民負(fù)荷端的負(fù)荷調(diào)節(jié)策略向相應(yīng)的家庭能源網(wǎng)關(guān)下發(fā)負(fù)荷調(diào)減命令；

步驟五，各家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)接收到的負(fù)荷調(diào)減命令對(duì)被控居民負(fù)荷端的可控負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)行控制，以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)減；

步驟六，判斷居民負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)是否需要結(jié)束，若需要結(jié)束，則家庭能源網(wǎng)關(guān)控制各可調(diào)負(fù)荷和可控負(fù)荷恢復(fù)原運(yùn)行狀態(tài)。

上述步驟四中，所述負(fù)荷調(diào)節(jié)策略包括對(duì)應(yīng)各居民負(fù)荷端用電負(fù)荷的負(fù)荷調(diào)減程度、調(diào)節(jié)方式和調(diào)減時(shí)間間隔。

家庭能源網(wǎng)關(guān)根據(jù)負(fù)荷調(diào)減命令，綜合被控居民負(fù)荷端的分布式電源發(fā)電情況和儲(chǔ)能系統(tǒng)情況，對(duì)被控的可控負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行運(yùn)行控制，所述運(yùn)行控制包括：調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)荷溫度參數(shù)、控制可控負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。

步驟六中，居民負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)調(diào)節(jié)是否需要結(jié)束的標(biāo)識(shí)可為，接收到電網(wǎng)端通過(guò)能源管控云平臺(tái)下發(fā)的負(fù)荷調(diào)節(jié)結(jié)束指令，或者，步驟一中，電網(wǎng)端下發(fā)的負(fù)荷調(diào)節(jié)指令中還包括負(fù)荷調(diào)節(jié)的結(jié)束時(shí)間，結(jié)束時(shí)間到則標(biāo)識(shí)著負(fù)荷調(diào)節(jié)需要結(jié)束。

以上闡述了本發(fā)明的系統(tǒng)環(huán)節(jié)和工作流程，但本發(fā)明絕不限于上述所列實(shí)施方式，凡是基于本發(fā)明技術(shù)方案所作的等同變化、改進(jìn)及故意變劣等行為，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。