(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111195147.7 (22)申请日 2021.10.13 (71)申请人 南京工程学院 地址 211167 江苏省南京市江宁区科 学园 弘景大道1号 (72)发明人 张亮　李睿　李荣　水恒华　 张弘鹏　过亮　段志伟　陈杰　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 代理人 戴朝荣 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06N 7/00(2006.01)G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于用户行为预测的区域电热水器负 荷集群消纳新能源方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于用户行为预测的区 域电热水器负荷集群消纳新能源方法， 包括： 构 建基于贝叶斯正规化BP神经网络的电热水器用 户用水行为预测模型， 得到电热水器用户用水行 为预测结果； 基于预测结果和电热水器 当前水温 对区域电热水器负荷集群中的电热水器进行加 权排序， 并根据电热水器当前运行状态剔除无法 消纳的电热水器， 得到区域电热水器调控序列； 建立优化调度模 型， 求解得到拟调度的电热水器 台数m， 从调控序列中选择前m台电热水器进行有 序调度， 实现新能源消纳。 本发明可以得到可靠 的电热水器用户用水行为的预测结果， 考虑了电 热水器负荷的差异性与调度的优 先次序级， 能够 实现新能源的充分消纳并且有助于提高调度灵 活性和用户满意度。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 113935239 A 2022.01.14 CN 113935239 A 1.一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新能源方法， 其特征在于， 包 括： 1)构建基于贝叶斯正规化BP神经网络的电热水器用户用水行为预测模型， 得到当前日 电热水器用户p个时段的用水 行为预测结果； 2)计及用户用水行为预测结果和电热水器储水箱当前水温两个因素， 赋予每台电热水 器一个加权值， 根据加权值的大小对区域电热水器负荷集群中的电热水器进行升序排序， 并根据电热水器当前运行状态剔除不具备消纳能力的电热水器， 最 终得到一组面向新能源 消纳的区域电热 水器调控序列； 3)以电网发布 的新能源消纳指标与实 际区域电热水器负荷集群消纳量之差最小化为 目标函数建立优化调 度模型， 求解得到拟调度的电热水器台数m， 从面向新能源消纳的区域 电热水器调控序列中选择 前m台电热 水器进行有序调度， 实现新能源消纳。 2.根据权利要求1所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特征在于， 步骤1)中， 在所述预测模 型中， 电热水器用户用水行为指t时段电热水器 用户有无使用热 水， 用数值1表示有 使用热水， 用数值0表示无使用热 水。 3.根据权利要求1所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特征在于， 步骤1)中， 所述预测模型采用前14天p个时段的用户行为值来预测之后 一天p个时段的用户行为 值， 则输入的数据维度为14p， 输出的数据维度为p。 4.根据权利要求1所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特征在于， 步骤1)中， 所述预测模型将L天的电热水器用户用水行为时间序列划分 为K个长度为15p且有一定重叠的数据段， 每一个数据段看作一个样 本， 即得到K个样 本， K值 通过下式确定： K＝L‑14。 5.根据权利要求4所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特征在于， 步骤1)中， 在所述预测模型中， 第i个样本的映射结构为： 14p个输入： xp(i‑1)+1,xp(i‑1)+2，…,xp(i+13)， p个输出： xp(i+13)+1,xp(i+13)+2,…,xp(i+14)， i＝1,2,…,K。 6.根据权利要求1所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特征在于， 所述步骤1)中， 采用BP神经网络构建预测模型， 并采用贝叶斯正规化算 法对BP神经网络进行训练， 网络训练目标函数为： F＝α EW+β EW 其中， EW为BP神经 网络权重的平方和； EW为BP神经网络 实际输出和期望输出的平方和误 差； α、 β 为超参数； γ为有效参数的数量,表征能够降低训练误差的神经网络的连接权值数 量， n为全部的训练样本数量， H为训练目标函数的海 森矩阵。 7.根据权利要求1所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特 征在于， 所述 步骤2)包括： 2.1)将预测得到的 电热水器用户在当前调度时段之后发生第一次使用热水行为的时权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113935239 A 2段tp、 电热水器储水箱当前 水温Tw进行归一 化处理； 2.2)基于步骤2.1)， 赋予每台电热 水器的一个加权值； 2.3)根据每台电热水器的加权值的大小对区域电热水器负荷集群中的电热水器进行 升序排序， 得到一组区域电热 水器调控序列， 用At表示为: 2.4)将处于加热运行状态的电热水器从At中剔除， 最终得到一组面向新能源消纳的区 域电热水器调控序列， 用Bt表示为： 8.根据权利要求7所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特 征在于， 步骤2.2)中， 每台电热 水器的加权值 为： Ki＝ki,p·t′i,p+ki,w·T′i,w 其中， Ki为赋予第i台电热水器的加权值； ki,p为第i台电热水器用户用水行为预测结果 的加权系数； ki,w为第i台电热水器储水箱当前水温的加权系数； ki,p+ki,w＝1； t′i,p为归一化 后的预测得到的第i台电热水器的用户在当前调 度时段之后发生第一次使用热水行为的时 段； T′i,w为归一化后的第i台电热 水器储水箱当前 水温。 9.根据权利要求7所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新 能源 方法， 其特 征在于， 步骤3)所述优化调度模型的目标函数为： 其中， Pt为t时段电网发布的新能源消纳指标； P0为电热水器的额定功率； m为从Bt中拟 调度的电热 水器数量。 10.根据权利要求9所述的一种基于用户行为预测的区域电热水器负荷集群消纳新能 源方法， 其特 征在于， 所述优化调度模型的约束条件为： 1≤m≤n2 其中， n2为面向新能源消纳的区域电热 水器调控序列中电热 水器数量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113935239 A 3