需求侧聚合负荷协同控制策略研究
发布时间：2020-10-01 15:41
能源的转型促进了低碳、绿色的可再生能源发展,加快了智能电网的建设步伐。未来可再生能源将作为社会发展依赖的主要能源之一,大规模地接入到智能电网进行消纳,为社会发展提供能源动力。然而,可再生能源具有不确定性、波动性等特点,这些特点使得电网难以精确地预测其实际的负荷出力情况。随着大规模的可再生能源接入智能电网,电网难以维持实时的供需平衡,使得电网安全、稳定的运行受到了严重的威胁。传统的基于匹配负荷需求的发电调节方式具有成本高、效率低、反应速度慢等缺点,难以满足高比例可再生能源渗透下的智能电网供需平衡调控需求。在这种情况下,电网亟需发展其他新型的供需调节方式,以补充传统调控方式的不足,增强自身维持供需平衡的能力。电力市场改革为需求侧负荷资源纳入电网调控体系提供了实现的条件,需求响应为需求侧负荷资源参与电网供需调节提供了实现形式。利用需求响应,电网可以实现削峰填谷,平抑负荷波动,增强电网维持供需平衡的能力,促进更多的可再生能源接入并消纳,同时提升电网与用户互动程度,为用户提供用能增值服务。因此,需求响应将是智能电网必不可缺的支撑技术。居民负荷资源是需求侧参与需求响应的优质资源,热水器负荷是居民侧的主要用能负荷之一。故本文以居民侧电热水器负荷为例,研究了面向需求响应的需求侧聚合负荷协同控制策略,主要开展的研究内容如下:针对负荷削减型需求响应,本文研究了采用固定激励模式的负荷聚合商模式下的聚合负荷协同控制策略,提出了计及可转移加热时长的THT策略(Strategy Considering Transferable Heating Time)。基于热水器内部的能量流动分析,建立热水器的加热时长计算模型,并在此模型的基础上,结合用户的需求,定义了负荷的可转移加热时长。以负荷的可加热时长为基础,设计了 THT策略及其实现架构,包括分组操作、评估操作、选择操作和更新操作。分组操作定义了负荷群的分群规则,选择操作建立了基于负荷可转移加热时长的选择规则,更新操作制定了参与负荷个体的实时更新规则。针对负荷增加型需求响应(调增型需求响应),本文研究了采用固定激励模式的负荷聚合商模式下的聚合负荷协同控制策略,提出了基于优先级排序的TRS策略(Response Strategy Considering Temperature Priority)。基于信息物理融合系统的实现原理,设计了基于数据驱动的TRS策略及其实现架构,包括状态感知、实时分析、科学决策和精准执行。状态感知制定了计及负荷实时状态和温度设置值上下限约束的状态分组规则;实时分析建立了响应量的实时修正方法和执行动作类型的确定方法;科学决策定义了负荷选择的优先级,并建立了基于优先级的负荷选择规则;精准执行规定了被选择个体的控制信号生成方法。针对TRS策略应用场景下,负荷聚合商云中心可能出现数据处理压力较大的情况,本文研究了缓解负荷聚合商中心数据处理压力的策略,提出了计及控制间隔的TCIS策略(Strategy Considering Control Interval)。基于本地计算和中心处理协同思想,设计了 TCIS策略及其实现架构,将策略的部分数据计算工作转移至各负荷终端的本地完成。基于上述实现原理,定义了考虑控制间隔的负荷响应特性表征函数,并结合选择优先级,建立了能够同时反映负荷响应类型和优先级的响应状态模型,以支撑TCIS策略将部分计算工作转移至各负荷终端。依据定义的负荷响应状态模型,设计了 TCIS策略,制定了基于负荷响应状态的决策规则。与TRS策略相比,TCIS策略通过适当地增大控制间隔和转移部分计算至负荷终端,降低了数据交互频度,减缓了负荷聚合商中心的数据处理压力。针对负荷增加型需求响应,本文研究了采用灵活激励模式的负荷聚合商模式下的聚合负荷协同控制策略,提出了基于用户个性化定制的UCOS策略(User Cost Optimization Strategy),以实现负荷聚合商的用户激励成本支出最小化。针对灵活激励模式下采用的多层次激励模型,分析了决策过程中产生的优化问题。基于该优化问题,设计了基于数据驱动的“状态感知-实时分析-科学决策-精准执行”的UCOS策略。状态感知设计了负荷响应特性标识的生成原理,科学决策建立了以用户激励成本支出最小为目标,以负荷实时响应特性和用户个性化需求为约束的负荷选择优化决策规则。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM732
【部分图文】：
第丨章绪论逡逑第１章绪论逡逑１．丨研丸背京及思NB逡逑全球工业化以来，传统化石能源被大量开发利用，导致能源紧张、环境恶化、逡逑气候变暖等一系列突出问题，严重威胁人类生存和经济可持续发展。依赖传统化石逡逑能源的生产发展模式己经难以为继，社会生产发展的能源供给正发生重大的转型和逡逑变革，低碳化、清洁化将是能源发展不可阻挡的趋势［１＿２１。以风能、太阳能等为代表逡逑的低碳、绿色的可再生能源正逐步代替传统化石能源，成为未来社会发展的主要供逡逑能ｔ３＇在这种背景下，近年来我国可再生能源发电装机容量和装机比重逐年呈现快逡逑速上升的趋势，如图１－１和图１－２所示１５－６１预计到２０３０年可再生能源发电装机比逡逑重将超过４０％［７］。逡逑T 再能q娣⒌缱盎蘖浚ǖノ唬和颍妫撸╁义
本文编号：2831644
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM732
【部分图文】：
第丨章绪论逡逑第１章绪论逡逑１．丨研丸背京及思NB逡逑全球工业化以来，传统化石能源被大量开发利用，导致能源紧张、环境恶化、逡逑气候变暖等一系列突出问题，严重威胁人类生存和经济可持续发展。依赖传统化石逡逑能源的生产发展模式己经难以为继，社会生产发展的能源供给正发生重大的转型和逡逑变革，低碳化、清洁化将是能源发展不可阻挡的趋势［１＿２１。以风能、太阳能等为代表逡逑的低碳、绿色的可再生能源正逐步代替传统化石能源，成为未来社会发展的主要供逡逑能ｔ３＇在这种背景下，近年来我国可再生能源发电装机容量和装机比重逐年呈现快逡逑速上升的趋势，如图１－１和图１－２所示１５－６１预计到２０３０年可再生能源发电装机比逡逑重将超过４０％［７］。逡逑T 再能q娣⒌缱盎蘖浚ǖノ唬和颍妫撸╁义
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