一种考虑移动用户业务需求的基站需求响应可靠调节方法与流程

本发明涉及基站需求响应调节，尤其涉及一种考虑移动用户业务需求的基站需求响应可靠调节方法。

背景技术：

1、电网可以根据实时供需情况和预测数据，对5g基站的电能消耗进行精确控制，从而实现对电力系统整体供需平衡的调节，推动基站参与需求响应。这种调节方式不仅可以有效降低电力系统的运营成本，提高能源利用效率，还可以促进可再生能源的消纳，促进电力系统绿色、低碳发展。

2、现有研究及工程基本是通过对基站的负荷进行建模，分析移动用户基站传输及负荷运行约束，构建基站需求响应优化模型，输出基站负荷控制及储能放电的策略，确保基站能完成电网负荷压降任务。然而在建模过程中，现有技术未分析极端通信干扰情况下移动用户的通信质量需求，未测算基站恶劣通信质量下的基本能耗；以及在需求响应期间停电的潜在风险进行考虑，以至于未针对停电状态下基站用电需求，分析储能装置放电的实时策略，从而导致基站参与需求响应的调节无法得到保证。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种考虑移动用户业务需求的基站需求响应可靠调节方法，解决了现有技术对于需求响应优化模型的构建未考率极端情况影响的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种考虑移动用户业务需求的基站需求响应可靠调节方法，该方法包括以下步骤：

3、s1、获取任一区域内在当前时段t的基站能耗参数和移动用户基本信息；

4、s2、根据基站能耗参数和移动用户基本信息构建需求响应时的基站能耗测算模型，并基于基站能耗测算模型计算考虑移动用户业务需求的基站n在时段t的能耗

5、s3、根据能耗计算当前时段t结束后基站储能装置的剩余电量qn,t-1，并根据剩余电量qn,t-1计算基站储能装置的最短可持续放电时间需求响应结束剩余时长

6、s4、基于剩余电量qn,t-1、最短可持续放电时间需求响应结束剩余时长构建基站需求响应优化模型；

7、s5、定义优化目标和约束条件对基站需求响应优化模型进行优化，输出在时段t的控制变量；

8、s6、根据需求响应结束的时段tdrend判断当前需求响应是否结束；

9、若t>tdrend，则表明需求响应结束，此时基站不在对能耗进行调整、不对储能装置进行放电，调控结束；

10、若t≤tdrend，则返回步骤s1。

11、进一步地，在步骤s1中，基站能耗参数包括基站n的静态功耗基站的功耗系数γ、基站n的动态功耗的最大上限

12、移动用户终端m在时段t接入基站之后所能接受的最小传输速率移动用户终端m接入基站之后传输信息的最大传输速率

13、进一步地，在步骤s2中，具体过程包括以下步骤：

14、s21、根据基站能耗参数建立基站能耗模型，基站能耗模型的表达式为：

15、

16、上式中，为变量，表示基站n在时段t的能耗；为变量，表示基站n在时段t的动态功耗；

17、s22、根据移动用户基本信息建立移动用户业务需求模型，移动用户业务需求模型的表达式为：

18、

19、上式中，为变量，表示移动用户终端m在时段t接入基站n的信息传输速率；xm,n,t为常数，表示移动用户终端m在时段t是否接入基站，接入为1，否则为0；

20、s23、确定基站n参与需求响应时信息传输速率影响能耗的信干噪比δm,n,t，信干噪比δm,n,t受如下约束：

21、

22、上式中，θ为常数，表示白噪声平均功率；mt为移动用户终端集合；为常数，表示基站n所能分配的最大带宽；hm,n为常数，表示移动用户终端m传输信号到基站n时的信道增益大小；rm,n为常数，表示移动用户终端m到基站n的物理距离；α为常数，表示路径衰落因子；为移动用户终端l在时段t的动态功耗；rm,l表示移动用户终端m到移动用户终端l的物理距离；hm,l表示移动用户终端m传输信号到移动用户终端l时的信道增益大小；

23、s24、设定基站n在确定自身动态功耗的过程中，假定其他基站的动态功耗最大，此时信干噪比δm,n,t需满足极限状态下的功耗约束：

24、

25、上式中，为常数，表示移动用户终端m在时段t接入基站之后所能接受的最小传输速率；

26、s25、在信干噪比需满足极限状态下的功耗约束下计算考虑移动用户业务需求基站n的动态功耗

27、s26、通过基站能耗测算模型计算基站n在时段t的能耗

28、进一步地，在步骤s21中，动态功耗满足以下约束：

29、

30、上式中，为动态功耗的最大上限。

31、进一步地，在步骤s25中，具体过程包括以下步骤：

32、s251、获取当前基站动态功耗的最大上限

33、s252、初始化，令动态功耗

34、s253、令其中δp是寻优过程中的功率调整间隔；

35、s254、判断当前动态功耗的数值是否满足极限状态下的功耗约束；若满足说明当前动态功耗还能尝试进一步下调功率，此时返回步骤s253；否则进入步骤s255；

36、s255、输出

37、进一步地，在步骤s3中，剩余电量qn,t-1的计算公式为：

38、

39、上式中，qn,t为基站储能装置时段t的剩余电量；

40、设定基站处于最大功率，即然后基站储能装置持续放电，此时最短可持续放电时间满足以下约束：

41、

42、需求响应结束剩余时长的数值满足以下约束：

43、

44、上式中，tdrend为常数，表示需求响应结束的时段；表示储能装置的放电效率；δt表示时间间隔。

45、进一步地，在步骤s4中，基站需求响应优化模型包括基站运营商目标函数、基站储能单位放电成本、基站储能放电模型、基站功率平衡模型、基站参与需求响应功率调节约束和多变量简化模型；

46、基站运营商目标函数如下：

47、

48、上式中，为变量，表示移动运营商在时段t的总运行成本；常数，表示基站n在时段t的电价；为常数，表示移动运营商在时段t调节基站n功率和储能出力之后，参与需求响应可获得的单位容量补贴；为常数，表示基站n在时段t未参与需求响应的基线负荷；yn,t为0-1变量，表示基站n在时段t是否通过储能装置的使用降低对电网的用电需求；

49、基站储能装置的单位放电成本如下：

50、

51、上式中，为变量，表示基站n在时段t关于储能装置的单位放电成本；α为常数，表示储能装置的单位运营成本；m为常数，表示一极大值；

52、基站储能放电模型如下：

53、

54、上式中，为变量，表示基站n的储能装置在时段t的充电功率大小；为常数，表示在最大充电功率；为变量，表示基站n的储能装置在时段t的放电功率大小；为常数，表示最大放电功率；qn,t为基站n的储能装置在时段t的剩余电量；和分别表示储能装置的充放电效率；δt表示时间间隔；和分别表示储能装置最大与最小容量；为变量，表示基站n在时段t的能耗大小；

55、基站功率平衡模型如下：

56、

57、上式中，为变量，表示基站n在时段t的购电功率；

58、基站参与需求响应功率调节约束如下：

59、

60、上式中，为常数，表示电网期望基站参与需求响应削减的负荷量大小；

61、多变量简化模型如下：

62、

63、-yn,t≤zn,t≤myn,t

64、上式中，zn,t为引入的辅助变量。

65、进一步地，在步骤s5中，以基站运营商目标函数为整体优化目标，基站储能单位放电成本、基站储能放电模型、基站功率平衡模型、基站参与需求响应功率调节约束和多变量简化模型为约束条件对基站需求响应优化模型进行优化，输出在时段t的控制变量，包括基站n在时段t是否通过储能装置的使用降低对电网的用电需求yn,t以及基站n的储能装置在时段t的放电功率大小

66、借由上述技术方案，本发明提供了一种考虑移动用户业务需求的基站需求响应可靠调节方法，至少具备以下有益效果：

67、1、本发明在考虑移动用户业务需求的情况下量化基站负荷的最大可调节能力，然后评估基站储能装置剩余电量，通过构建基站需求响应优化模型，输出实时调节策略，既将负荷压降到电网规定阈值，还最低可能性的避免电网停电期间，储能剩余电量无法支撑基站正常业务开展的情况。

68、2、本发明能够确保在极端情况下基站正常业务开展，极端情况包括需求响应期间的通信环境恶化以及停电情况，从而考虑需求响应期间停电的潜在风险，针对停电状态下基站用电需求，分析储能装置放电的实时策略实现可靠调节。