针对微电网中可时移，柔性，基础负荷的电价响应模型---代码解析

前言：

        在上两篇帖子中，讲解了我对于粒子群算法的理解，站在巨人的肩膀上去回望：科研前辈们确实非常牛逼，所以它才成为了非常经典的算法。这篇帖子主要是想分享一下，对于微电网、电力系统的论文中，经常提及的负荷电价响应模型的概念，进行代码解析以及编程思路的复盘。本篇的风格将继续延续以往，需要具有的基础：MATLAB编程基础（能读代码），能静下来阅读的能力。

越发就觉得，文本阅读，是真正效率最高的知识传递形式。

基础知识：

        1.研究电力系统负荷的意义：电力系统存在的初衷，就是满足用户的用电需求，电力系统的发展，可以说是为了更好的满足用户的使用，同时延伸出高效、可靠、安全等一系列概念。其中需要注意的是，用户需要多少电能 = 电力系统供应多少电能，这才是最理想的状态。用户需要多少电能，也就是在电力系统中称之为“负荷”。注意，用户真正需要的电能才是负荷。

若 电力系统供电 > 负荷所需，即造成了电力浪费，甚至电力设备的损坏;

若  电力系统供电 < 负荷所需，容易导致设备不在额定范围内运行，使得工作效率下降。

        2.从电力系统安全性角度来说：电力系统一定要安全，才能够将电量按照要求和指标输送至用户侧，如果电力系统的安全性存在问题，比如：家用设备是220V，50Hz，但是输送过来的电是72Hz，这样一个奇葩的功率变化，导致的就是家电设备无法正常工作，导致设备损毁。如果这样的情况大量存在，那么发电厂发的电约等于没有发电（设备全都无法正常运行）。如果电力系统的损耗巨大，大量能量浪费在传输的路途中，最终的用电成本也是非常高的。

因此，研究电力系统供给电能刚好满足用户需要的电能，即电源侧供电  略大于 负荷侧，是非常有必要的。

        3.因此研究者们相出了两种思路来提电源侧和负荷侧的效率，如下图所示。

这里我介绍的是指定需求响应计划，通过价格策略，鼓励用户调整负荷工作时间，平滑负荷曲线。

        4.如何平滑负荷曲线呢？在生活中会有很多种负荷，直流的，交流的，比如电脑，照明，洗衣机，油烟机，路由器，电动汽车等等。平滑负荷曲线的意思就是直接按照比例，在高峰用电时段，降低这些设备的供电量吗？或者说，高峰用电时段关闭大功率电器------------------千万不能在这里搞一刀切。因为设备没有达到额定的工作功率，设备的正常性能无法保证，即，电脑用着用着突然关机了，或者直接无法开机。所以研究者们给出：对负荷进行分类的方案。根据用电设备的重要程度和具体特性，电力系统中的负荷可以分为以下8类。

常用的平滑负荷曲线的方法是：使用实时电价策略，让用户在价格高是降低用电量，电价低是恢复用电量，减少突然高峰和突然低谷的情况。

编程思路：

1.导入24小时内的实时电价数据、基准电价、导入24小时内的负荷数据；----这些都是预测值。

（暂时没有引入微网光伏和风电及储能数据，本篇主要介绍平滑负荷曲线的编程思路）

2.对导入的负荷数据进行分类，不同类的负荷具有不同的特征。

先划分负荷的类型，在本程序中分为：基础负荷（刚性负荷）、柔性负荷（易节约和替代负荷）、易转移负荷（可时移负荷）。保持基础负荷不动、柔性负荷根据价格适当变化，可中断负荷、可时移负荷进行灵活开关和功率增减。---------------这里我也在存疑，论文PDF说的易转移负荷，但是在代码中，使用的更像是柔性负荷，没有考虑到可时移负荷对应的具体功率（这部分功率大小应该是固定的，而不是按照比例细分到其他所有时间段，而是一个或者某几个连续的时间段，比如电动车充电，总不能让电动车50kW功率充2小时变为10kW功率充电10小时吧）--------------------回归正题

3.通过基准电价和实时电价对比，划分高电价时段和低电价时段，分别用两个数组记录。

4.计算高电价时段柔性负荷转移量。（根据文中的公式）将高电价时段中每个小时的柔性负荷转移到低电价段去，那么低电价时段的负荷=原有负荷+每个高电价时段给的转移负荷的叠加求和。

5.计算高电价时段易转移负荷的转移量：具体步骤同4.

6.将每个小时在调度之后的新一轮负荷数值进行叠加，得到新的负荷调度曲线。

7.绘图查看负荷转移数据与实时电价之间的关系。

公式讲解：

一定有读者会好奇，如何通过代码公式，实现步骤4和步骤5。那么我掰开了碎碎的写一下。

--------------------------------我表述的太啰嗦了，我还是交给AI来描述吧-----------------------------------

首先是第一类负荷----即易转移负荷（第二类负荷是易节约和替代负荷）

下图的作用是：计算高电价时段第i个在所有低电价区间的转出电量；

                         计算低电价时段第j个接纳由所有高电价区间时段叠加的接纳电量。

公式（2）和公式（3）的工作原理如下：

通过公式（2）和公式（3）可以计算出高电价时段的转出负荷量，以及低电价时段的接收负荷量。

但是需要注意：这个转移机制的标准，什么电价转移多少比例的负荷？这个是需要纳入考虑的。

下图表示针对易转移负荷的转移衡量标准-----什么电价转出多少负荷。

公式(4)给出了负荷转移率函数𝑓(Δ𝑝)，它是根据消费者心理学原理建立的模型，描述了负荷转移率与电价变化的关系。这个函数分为三个区域，分别是死区、线性区和饱和区，对应分段函数个段：

然后就可以通过叠加操作（叠加每一个高价时段给第i个低价时段的转移量），计算出各个时间段对应最新的易转移负荷的负荷曲线。

公式（5）和（6）就是计算高电价时段负荷减少量和低电价时段负荷增加量得出最新的负荷曲线

然后是第二类负荷------------柔性负荷（易节约和易替代负荷量）

由于两类负荷的特性不同，因此无法使用相同的转移量计算公式。

在下图中定义了一个24*24的电价弹性系数矩阵

公式(7)(8)的功能如下：

求解第二类负荷（易节约和替代负荷）的各时段对应值

这样便完成了第一类和第二类负荷的转移计算，得到新的负荷曲线。

代码解析

接下来就是绘制第一和第二类负荷转移之后的负荷曲线

如果真的静下来捋一捋，代码量其实不大，但是对于刚刚入门的兄弟们来说，我觉得这份解析应该是一个不错的辅助材料。代码和对应的PDF我都放在了下面，有需要自取。

数据、代码和PDF

链接：https://pan.baidu.com/s/1c6GDhWDgHPqrsquqa39NuQ 
提取码：2222

如有表述不对之处，请大家批评指正。